FR2827523A1 - Dispositif de fractionnement possedant une grille de faible surface specifique au-dessus d'un plancher de plateau - Google Patents

Abstract

Le dispositif comporte une colonne verticale (1) dans laquelle sont disposés des plateaux de fractionnement superposés et espacés verticalement (2) et comportant des perforations réparties uniformément sur des sections de plancher du plateau qui ne comportent pas de conduits descendants (12) et un remplissage structuré en forme de grille de faible surface spécifique (3) s'étendant vers le haut en direction d'un second plateau sur une distance comprise entre environ un dixième et environ les trois quarts de la distance verticale entre deux plateaux de fractionnement.Application notamment aux colonnes de distillation servant à séparer des composés chimiques volatils.

Description

short, bermudas ou pantalons.

L' invention concerne un dispositif de mise en contact d'un gaz et dun liquide, utilisé principalement sous la forme de plateaux de fractionnement pour la séparation-de composés chimiques volatiles dans une colonne de distillation à fractionnement. Les plateaux de fractionnement sont largement utilisés dans l'industrie pétrochimique et dans l'industrie

de raffinage du pétrole pour favoriser le contact vapeur-

liquide en plusieurs étapes, qui se produit dans des colonnes de fractionnement. La configuration normale dune colonne de fractionnement inclut environ 10 à 120 plateaux

individuels. Normalement tous les plateaux sont identiques.

Les plateaux sont montés horizontalement- à des distances verticales uniformes désignées comme étant l'espacement des plateaux de la colonne. Cette distance peut varier entre différentes parties de la colonne, mais est considérée normalement comme constante. La vapeur produite au niveau du bas de la colonne remonte à travers le plateau, qui supporte une quantité de liquide. Le passage de la vapeur à travers le liquide génère des bulles déaignses sous le terme de mousse. La surface spécifique étendue de la mousse contribue à l'établissement rapide d'un équilibre de composition entre les phases vapeur et liquide sur le plateau. La vapeur perd de la substance la moins volatile en direction du liquide et par conséquent devient légèrement plus volatile lorsqu'elle remonte en travereant chaque plateau. Le liquide se sépare de la mousse et entraîne des constituants plus lourds vers le bas en direction du plateau inférieur immédiatement suivant. Cette formation et cette séparation de mousse sont exécutéss au niveau de chaque plateau. C'est pourquoi des plateaux assument les deux fonctions de mise en contact de la vapeur montante et du liquide, puis de séparation des deux phases, en amenant ces dernières à s'écouler dans des directions différentes. Lorsque ces étapes sont exécutées un nombre approprié de fois, le processus peut conduire à une séparation très efficace de composés chimiques sur la base

de leur volatilité relative.

US-A-3 410 540 décrit un type de plateau de fractionnement comprenant une disposition alternce de sections de plancher et de conduits descendants, qui sont typiques d'un plateau à conduits descendants multiples. Ce type de plateau utilise un conduit descendant de section traneversale rectangulaire. US-A-5 382 390 décrit des développements modernes d'un type de plateau à multiples

conduits descendants.

US-A-2 767 967 décrit un type de plateau à deux écoulements, désigné dans la technique- comme étant un plateau à ondulations. Dans ce plateau la vapeur montante et le liquide descendant traversent tous deux les mêmes ouvertures dans la surface du plancher du plateau. Le plateau peut posséder de nombreuses topologies allant de la courbe sinusoïdale des figures 3 et 4 à la forme plus plane des figures 5 et 6 (voir colonne 3, ligne 11). Les variations d'élévation permettent une profondeur plus faible de liquide sur des parties plus élevoes du plateau, ce qui à son tour permet le passage ascendant de la vapeur, tandis que le liquide descend du plateau à des points qui

permettent une profondeur plus importante de liquide.

US-A-5 407 605 illustre des plateaux de colonnes de distillation à fractionnement comportant un lit formé d'un matériau de remplissage, situé au-dessous des plateaux et

mouillé par le liquide sortant des conduits descendants.

US-A-5 389 343 décrit une colonne de fractionnement, dans laquelle des faisccaux de milieux catalyseurs utilisés pour favoriser des réactions chimiques, sont suspendus au-dessous de plateaux de fractionnement, pour favoriser des réactions en phase vapeur. Un article de G.X. Chen et al. paru à la page 382 de l'édition du volume 68 (Juin 1990) de The Canadian Journal of Chemical Enginecrinq décrit la performance de plateaux de fractionnement comportant des couches dun remplissage en forme de treillis tricoté d'acier inoxydable placé sur la surface supérieure du plateau. Cet article semble associé à la demande de brevet européen N 0381388

des mêmes auteurs.

Une description de différents types de matériaux de

remplissage destinés à être utilisés dans des colonnes garnies d'un remplissage est donnée dans un article qui

commence à la page 40 de Chemical Engineoring, 5 Mars 1984.

US-A-4 842 778 représente une colonne de distillation à fractionnement contenant un remplissage "disposé de façon désordonnée" (en vrac), un remplissage

structuré et des grilles de support.

L' invention a pour objet un plateau de fractionnement de grande capacité, qui comprend une couche relativement épaisse dun remplissage "en forme de grille" quasiment vertical et à faible surface spécifique, qui est en appui sur la surface la plus élevée du plancher du

plateau ou du conduit descendant. Le volume présent au-

dessus de la grille est de préférence vide. Ceci conduit au fait que le plateau possède une capacité en vapeur accrue de manière inattendue. Un matériau de remplissage supplémentaire posséJant une surface spécifique plus importante peut reposer sur le remplissage en forme de grille pour accroître l'efficacité de lensemble du système

à plateaux.

Un forme de réalisation de l' invention peut être caractérisse comme étant un dispositif de mise en contact d'une vapeur et dun liquide, caractérisé en ce qu'il comporte: (a) une colonne verticale fermée possédant une section tranevereale circulaire, une première extrémité supérieure et une seconde extrémité inférieure; (b) une pluralité de plateaux de fractionnement uniformément espacés incluant une paire de plateaux de fractionnement espacés verticalement et comprenant un premier plateau inférieur et un second plateau supérieur, les plateaux étant sensiblement plats et s'étendant horizontalement sensiblement en travers de la totalité de la surface en coupe tranevereale de la colonne, les plateaux possédant des perforations réparties uniformément sur les sections de plancher du plateau, lesquelles sections de plancher ne comportent aucun conduit descendant; et (c) une couche comprenant un remplissage structuré en forme de grille de faible surface spécifique supporté par le premier plateau de ladite paire de plateaux de fractionnement, la couche de remplissage formée par le remplissage structuré en forme de grille s'étendant vers le haut en direction du second plateau, sur une distance

comprise entre environ un dixième et environ les trois-

quarts de la distance verticale entre les premier et second plateaux. Un volume vide de taille variable peut être

présent au dessus du remplissage en forme de grille.

Dans certaines forme de réalisation de la présente invention, un lit dun matériau de remplissage structuré ou disposé de façon désordonnée (en vrac) est présent la partie supérieure des structures en forme de grille de faible surface spécifique, le remplissage étant mouillé par le liquide sortant des conduits descendants du second plateau supérieur. Une autre couche mince de la structure en forme de grille de faible surface spécifique peut être en appui sur le remplissage disposé de facon désordonnée. Selon une autre caractéristique de l'invention, les plateaux comprennent de multiples plateaux de fractionnement à conduits descendants, comportant des conduits parallèles descendants de collecte de liquide À distribués sur les plateaux, les conduits descendants de collecte du liquide s'étendant à partir du plateau en direction de la seconde extrémité de la colonne, et des perforations pour le passage du liquide étant formoes dans les conduits descendants de collecte de liquide. Selon une autre caractéristique de l' invention, les plateaux comprennent des plateaux de fractionnement en forme de disques, et comportant des conduits descendants de collecte de liquide, lesquelles conduits s'étendent à partir du plateau en direction de la seconde extrémité inférieure de la colonne, et des perforations additionnelles pour le passage d'un liquide étantménagées dans les conduits descendants de collecte de liquide, tandis qu'une couche comportant un remplissage de surface spécifique élevée est disposée au-dessus de la couche formée du remplissage structuré en forme de grille de

faible surface spécifique.

Selon une autre caractéristique de l' invention, les conduits descendants de collecte de liquide comprennent des conduits descendants à section traneversale triangulaire. Selon une autre caractéristique de l' invention, la couche du remplissage en forme de grille de faible surface spécifique comprend au moins deux couches d'un remplissage similaire, qui sont alignées dans des

directions différentes.

Selon une autre caractéristique de l' invention, la couche du remplissage en forme de grille de faible surface spécifique comprend au moins deux sous-couches séparées du remplissage en forme de grille comprenant des lames verticales, les lames de sous-couches adjacentes verticalement étant alignces dans des directions différentes. Selon une autre caractéristique de l' invention, le remplissage en forme de grille est en appui sur la

partie la plus haute du premier plateau.

Selon une autre caractéristique de l r invention, le remplissage en forme de grille est supporté par une partie supérieure d'un conduit descendant du premier plateau. Selon une autre caractéristique de l' invention, la couche du remplissage structuré en forme de grille de faible surface spécifique est en appui sur un bord supérieur d'une paroi latérale d'un conduit descendant, laquelle paroi latérale maintient la couche du remplissage structuré en forme de grille de faible surface spécifique audessus de la surface spécifique supérieure des sections de plancher du passage pour la vapeur-que comporte le premier plateau inférieur, pour former des volumes vides situés entre les sections de plancher pour le passage de la vapeur et la surface inférieure de la couche du remplissage

structuré en forme de grille de faible surface spécifique.

Selon une autre caractéristique de l'invention, un lit de matériau de remplissage est situé entre la partie inférieure du second plateau supérieur et la surface supérieure du remplissage structuré en forme de grille, un volume vide cylindrique étant situé entre la partie inférieure du lit du matériau de remplissage et la couche de remplissage en forme de grille de faible surface

spécifique.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description donnée

ci-après prise en référence aux dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe d'une partie dune colonne de fractionnement utilisant la présente invention dans un plateau à multiples conduits descendants, qui comporte des conduits descendants rectangulaires; - la figure 2 représente une vue en élévation latérale et en coupe d'une partie d'une colonne de fractionnement montrant l'utilisation de l' invention avec des plateaux espacés verticalement et à deux écoulements et un lit facultatif de remplissage en vrac; - la figure 3 est une vue en élévation latérale et en coupe d' une partie d' une colonne de fractionnement utilisant la présente invention avec des plateaux de fractionnement classiques à écoulements croisés; - la figure 4 est une vue en élévation latérale et . en coupe d'une forme de réalisation du dispositif de mise en contact dun gaz et dun liquide utilisé en tant que partie dune colonne de distillation à fractionnement, qui utilise des conduits descendants en forme de V; - la figure 5 est une coupe transversale d'une 1S partie d'une colonne possédant une paire de plateaux à écoulements croisés plus des grilles de faible surface spécifique;. les figures 6a et 6b représentent deux structures différentes possibles pour les faisceaux de grille de faible surface spécifique; - les figures 7 et 8 représentent d'autres structures des plaques en forme de grille individuelle de faible surface spécifique; - la figure 9 est une vue isométrique d'un plateau à conduits descendants multiples, montrant la structure de conduits descendants rectangulaires et de zones de plancher; - la figure 10 est une vue en coupe tranevereale d'une partie d'une colonne contenant un plateau à conduits descendants multiples, posséJant des grilles de faible surface spécifique en appui sur les planchers des plateaux; et - la figure 11 est une vue en plan d'un plateau à écoulements croisés utilisant des grilles de faible surface spécifique pour augmenter la capacité de vapeur et réduire

la stagnation du liquide au niveau des bords du plateau.

On utilise des plateaux de fractionnement dans des colonnes de distillation en tant que moyens pour favoriser le contact entre une vapeur et un liquide et la formation de mousse, qui conduit à l'échange de composés entre les phases vapeur et liquide sur la base de leur volatilité relative. Les plateaux sont séparés par des distances verticales uniformes désignées comme étant l'espacement des plateaux. Les plateaux possèdent des zones séparées affectées au passage ascendant de la vapeur et qui sont normalement désignces comme étant le plancher du plateau, et d'autres zones, qui collectent la mousse. La mousse peut se décomposer en libérant un ''liquide clair" qui descend jusqu'au plateau inférieur suivant par une partie du plateau désignée sous l'expression conduit descendant. En raison de l'impact économique élevé du coût d'une colonne et de l' importance dobtenir une bonne séparation, ce qui est requis dans la plupart des processus de raffinage et des processus pétrochimiques, de nombreux développements ont été faits dans le domaine de la conception de plateaux

de fractionnement.

Certains plateaux, comme par exemple des plateaux à conduits descendants multiples, présentent l'avantage de

pouvoir traiter des écoulements liquides importants.

D'autres tels que les plateaux à écoulements doubles présentent l'avantage dun faible coût. Cependant la plupart des types de plateaux possèdent une caractéristique ou un inconvénient qui limite leur performance ou leur application à une séparation particulière. C'est pourquoi l'agencement de la colonne inclut souvent un compromis entre différentes caractéristiques de conception des plateaux pour l'obtention du meilleur équilibre entre le coût et la performance dans la gamme attendue des

conditions de fonctionnement.

L'un des inconvénients de certains plateaux est un coût assez élevé de fabrication du plateau, qui est

fortement influencé par la complexité de son agencement.

Plus le nombre des éléments nacessaire pour assembler un plateau est élevé, plus son coût de fabrication et d' assemblage des pièces dans le plateau fini est élevé. Un plateau à écoulements doubles est un plateau très simple et présente l'avantage de faibles coûts de fabrication et d' installation. Un plateau à deux écoulements comprend de façon typique un plancher plat comportant des perforations uniformes dimensionnéss avec une place suffisante pour permettre à la fois au liquide de descendre et à la vapeur de monter par ces mêmes ouvertures. Par conséquent des plateaux à deux écoulements ne comportent pas de conduits

descendants ou d'autres accessoires et ont un coût faible.

Cependant, les plateaux à deux écoulements ont tendance à ne pas travailler très bien pour des diamètres de plateaux supérieurs à 120 cm. Les plateaux à deux écoulements possèdent normalement une zone ouverte de plateau formée par des perforations d'environ 20-40 %. Au contraire, les planchers plats d'un plateau normal à tamis à écoulements croisés ou un plateau à conduits descendants multiples possèdent habituellement une zone ouverte inférieure à

environ 20 \.

Les plateaux à ondulations sont similaires aux plateaux à deux écoulements, mais la hauteur du plancher de ces plateaux présente des variations comme cela est indiqué dans US-A-2 767 967 cité précédemment. Ces variations forment des renfoncements, qui permettent à un liquide de s'accumuler et de s'évacuer vers le plateau suivant tout-à fait à la manière d'un conduit descendant. Des plateaux à deux écoulements et à ondulations sont très sensibles à des écarts par rapport à des déLits optimum de fluide (théoriques). Un type spécifique de plateau est le plateau à conduits descendants multiples, décrit dans les brevets US 3 410 540 et 5 382 390 cités précédemment. Ce plateau est également décrit dans un article paru à la page 72 de l'édition du 3 Avril 1978 de iThe Oil and Gas Journal". Cet article inclut une figure montrant les caractéristiques de base d'un plateau à conduits descendants multiples incluant une pluralité de longs conduits descendants parallèles analogues à des gouLtières, qui sont uniformément espacés dans la surface du plateau, et entre lesquels sont

disposses des bandes d'un élément de plancher plat.

Des plateaux traditionnels à écoulements traneversaux utilisent des conduits descendants qui s'étendent vers le bas jusqu'à proximité duplateau inférieur suivant pour traiter l'écoulement liquide et obtenir des rendements plus élevés de plateau, mais présentent quelquefois l'inconvénient d'être d'une fabrication et d'une installation plus coûteuses. Le plateau le plus simple à écoulements croisés possède seulement un conduit descendant de sortie. Des plateaux plus compliqués à passages multiples peuvent comporter deux, trois ou quatre entrées et sorties séparées, chaque sortie possédant normalement un déversoir de sortie qui

règle le niveau du liquide sur le plateau.

C'est pourquoi il existe une grande variété de différents agencements de plateaux qui peuvent mettre en oeuvre la présente invention. On estime que la présente invention peut être utilisce pour accroître la performance de nombreux types différents de plateaux y compris des plateaux à conduits descendants multiples, des plateaux à deux écoulements, des plateaux à ondulations et des plateaux à écoulements croisés possédant une variété de

structures de conduits descendants.

Un but de la présente invention est de fournir un plateau de fractionnement perfectionné destiné à être utilisé pour la distillation fractionnée. Un autre but de l' invention est de fournir un plateau de fractionnement à capacité en vapeur élevée et à faible coût. Un but spécifique de l' invention est de fournir une capacité de vapeur accrue dans des plateaux de fractionnement à conduits descendants multiples et à grande capacité en liquide. Ces objectifs ont été atteints par la découverte du fait que la mise en place dune couche d'un matériau en forme de grille de faible surface spécifique sur la surface d'un plateau de fractionnement permet au plateau de fonctionner à des déLits de vapeur montants beaucoup plus élevés, sans "engorgement". Ciest-à-dire que le plateau peut fonctionner dune manière efficace avec des déhits de gaz beaucoup plus élevés avec la présente invention que

sans la présente invention.

La présente invention a été découverte accidentellement lors d'un test destiné à positionner des moyens pour accroître la capacité en liquide et le rendement de plateau. On a trouvé de façon inattendue que ceci augmente la quantité de vapeur de plateaux du type à conduits descendants multiples et fournit des moyens d'améliorer la capacité des plateaux et de la colonne. La présente invention fournit également un moyen déliminer les inconvénients propres à certains types de plateaux et par conséquent fournit une gamme plus étendue de choix de plateaux pour l'agencement d'une colonne de distillation à fractionnement. La présente invention a été mise au point lors de tests visant à déterminer les caractéristiques et performances de configurations de plateaux ayant un remplissage disposé de facon désordonnée ou en vrac de surface spécifique très étendue, disposées au-dessus des plateaux dune colonne. La grille à faible surface spécifique était utilisoe pour supporter le remplissage de surface spécifique étendue. Le plateau utilisé lors de ce test était un plateau à conduits descendants multiples, qui comportait des conduits en forme de V comme cela est décrit

d'une manière plus complète dans le brevet US 5 407 605.

A la suite de la découverte de l'avantage qu'il y a de disposer une couche mince en forme de grille, on a déterminé séparément la performance des systèmes de plateaux comprenant des couches posséJant des grilles de faible surface spécifique et dune hauteur de 35 cm (13,75 in) et 56 cm (22 in). On a placé les grilles simplement sur la surface supérieure du plateau, qui utilisait des conduits descendants en forme de V. Les grilles étaient des grilles dites "Snap Grids" de la société Nutter Engineering, chaque grille ayant une hauteur d' environ 70 mm (2,75 in), avec un espace denviron 2,5-cm (1 in) entre les lames parallèles. Ces grilles posséJaient une surface

spécifique d'environ 0,396 cm2/cm (12 ft2/ft3).

L'espacement vertical entre les plateaux était de 76 cm (30 in), et de l'eau et de l'air étaient utilisés comme fluides de fonctionnement. L'eau et l'air étaient de très bons éléments de simulation pour de simples hydrocarDures. Bien que les plateaux à conduits descendants multiples soient concus pour fonctionner avec un facteur F d'environ 9,14 cm/s (0, 30 fps), on a trouvé que le dispositif à plateaux augmenté dune grille fonctionnait sans engorgement pour des facteurs F compris entre 15,54 et 18,29 cm/s (0,51 et 0,60 fps). On a observé, dune manière très surprenante, que même à ces déLits de vapeur élevés, les plateaux ne devenaient pas secs sous l'effet du soufflage. Les grilles semblaient stabiliser la mousse et retarder le passage d'un régime de mousse à un régime de pulvérisation. Peut être le plus important, les grilles semblaient être bien mouillées

et aptes à favoriser un transfert de masse.

L'expression "grille de faible surface spécifique" est censée désigner une structure formée d'une série de lames parallèles très peu perforses, dans lesquelles au moins une partie principale de chaque lame en forme de paroi est alimentée sensiblement perpendiculairement à la surface du plancher de plateau et fixée rigidement à une distance réglée les unes des autres à la manière d'une grille ou d'un tamis tridimensionnel. Les grilles ou faisceaux de grilles à faible surface spécifique selon la présente invention possèdent une surface spécifique comprise entre environ 0,20 et environ 0,79 cm2/cm3 (6 à 24 ft2/ft3). Cette faible surface spécifique distingue ces grilles de grilles à structures en nid d'abeille possédant

des parois moins espacces.

Les systèmes de grilles à faible surface spécifique destinés à être utilisés dans la présente invention, sont disponibles dans le commerce. De tels exemples sont la grille dite "Snap Grid'' fabriquée par NuLter Engineoring, la grille dite ''C-Grid'' commercialisée par Glitech Inc. et la grille dite ''Flexigride'' N 2 & 3 commercialisée par Koch Enginsering. Ces grilles sont caractérisces en ce qu'elles sont formées de lames métalliques relativement lisses possédant seulement quelques grands trous, dans la mesure o elles sont perforces. Les lames métalliques individuelles s'étendent horizontalement en travers du faisccau de grille et sont maintenues habituellement en place par des éléments perpendiculaires désignés comme étant des raidisseurs. Ces raidisseurs sont des tiges ou d'autres organes de liaison ayant de faibles dimensions et dont la fonction principale est de retenir les lames en position. Sinon, les lames peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres sous une variété d'angles pour former des canaux verticaux ayant une séquence alternée en forme de carreau ou de losanges, ce qui supprime la nocessité des raidisseurs. Dans une grille typique, les lames individuelles avaient une hauteur d' environ 7 cm et étaient

espacées à des distances horizontales d' environ 2, 5 à 7 cm.

Un espacement minimal des lames d'au moins 5 cm est préféré. Les lames sont d'une manière générale alignées dans une direction verticale. De préférence les lames possèdent un ou deux coudes espacés verticalement servant à donner aux lames une structure tridimensionnelle, qui est une autre caractéristique distinctive par rapport à un remplissage structuré à surface spécifique étendue. Cet agencement conduit à une structure de grille d'ensemble possédant une faible surface spécifique et des volumes ouvert s important s et une chute de pres s ion relat ivement

faible en fonctionnement.

Comparativement à ce remplissage à grilles, un remplissage "en vrac" ou 'disposé de façon désordonnée" possède de facon typique une surface spécifique d' environ 0,66 à environ 2,46 cm2/cm3 (20 à environ 75 ft2/ft3). Ces matériaux sont désignés ainsi parce qu'ils sont normalement placés dans une colonne de contact en étant littéralement déversés en vrac dans la colonne. Des exemples d'un remplissage en vrac disponible dans le commerce incluent des anneaux Pall et des anneaux Raschig. Ces matériaux viennent se placer dans différentes zones choisies sur la base de leur application spécifique, des débits attendus, etc. L'expression ''remplissage à surface spécifique élevée" désigne un remplissage à la fois structuré et en vrac (désordonné) ayant une surface spécifique supérieure à environ 1,48 cm2/cm3 (45 ft2/ft3) L'expression ''remplissage structuré" est utilisé pour désigner un matériau fabriqué plus coûteux, formé de façon typique à partir de minces bandes perforées et ondulées de métal enrouléss selon des hélices ou retenues d'autre manière parallèlement entre elles au moyen d'une certaine forme de contrainte. Les bandes métalliques sont beaucoup plus proches les unes des autres dans un remplissage à grille de faible surface spécifique, avec des distances de l'ordre de 1 à 2 cm de façon typique. Les bandes individuelles peuvent être maintenues écartées uniquement au moyen du contact physique des ondulations ou des zones coudéss de bandes adjacentes. Ces matériaux sont placés de facon typique dans une colonne de taille moyenne possédant une épaisseur dépassant environ 10 cm, une largeur supérieure à environ 25 cm et des dimensions totales qui permettent une insertion aisée dans la colonne

par des trous d'homme disponibles et d'autres ouvertures.

Des exemples de ces matériaux sont indiqués dans les documents cités plus haut. Un remplissage structuré de ce type possède une surface spécifique se situant dans la gamme comprise entre environ 0,99 et environ 6,89 cm2/cm3 (30 à 210 ft2/ft3)et de préférence supérieure à environ 3,3 cm2/cm3 (1 00 ft2/ft3) Un quatrième type de matériau de contact ou de remplissage est désigné- sous la terme de "gaze", et est formé d'un grand nombre de torons ayant une petite section transversale et qui sont fixés ou tissés entre eux pour conserver une forme à ouverture libre. La surface de ce matériau est de façon typique égale à environ 4,95

cm2/cm3(150 ft2/ft3).

Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple

certaines formes de réalisation de la présente invention.

En se référant maintenant aux dessins, la figure 1 représente une forme de réalisation dans laquelle la couche inférieure de la grille de faible surface spécifique 3 est en appui sur le bord supérieur 16 de la paroi latérale des conduits descendants rectangulaires 12, qui sont utilisés dans le plateau de fractionnement à conduits descendants multiples 2. D'autres figures montrent des formes de réalisation utilisant d'autres types de plateaux.

Une variante structurelle du plateau se situe dans le nombre de souscouches formant grilles qui sont situces à la partie supérieure du plateau. Bien que la figure 1 représente trois sous-couches, ceci est une question de choix comme cela est représenté sur d'autres figures. Une autre variante de base représentée sur la figure 1 concerne l'alignement directionnel des lames 8 de la grille 3. Les lames sur le plateau supérieur sont toutes parallèles, tandis que les lames de la sous-couche médiane au niveau du plateau inférieur sont perpendiculaires à des souscouches adjacentes. Chaque conduit descendant rectangulaire 12 de ce plateau est constitué de deux parois latérales

parallèles 32 et de deux parois d'extrémité parallèles 33.

Une plaque inférieure 34 ferme de facon étanche la partie inférieure du conduit descendant, et l'extrémité supérieure est totalement ouverte, ce qui fournit une entrée rectangulaire pour le conduit descendant. La plaque inférieure de chaque conduit descendant ét/ou les parois latérales possèdent un nombre de perforations permettant au liquide collecté de sort-ir et de tomber sur le matériau de

remplissage situé au-dessous.

Dans cette forme de réalisation, un espace pouvant être calibré "S" désignant un volume vide cylindrique dans la colonne subsiste entre le bord inférieur du plateau supérieur, mesuré à partir de la base du conduit descendant 12, et la surface supérieure du faisceau le plus élevé de grille 3 supporté par le plateau inférieur de fractionnement. Le fait de prévoir cet espace vide pouvant être calibré, qui est présent normalement entre les plateaux, est préférable si l'espacement entre les plateaux dans la colonne le permet. L'espacement entre les plateaux est l'expression utilisse pour décrire une distance

verticale plancher à plancher entre les plateaux.

La figure 2 une paire de plateaux à deux écoulements sont représentés comme étant supportés par un anneau circulaire 19 fixé à la surface intérieure de la paroi cylindrique de la colonne 1. Les plateaux à deux écoulements sont uniques en ce qu'ils ne comportent aucun conduit descendant. Des ouvertures relativement grandes 15 forméss dans le plancher du plateau sont suffisamment étendues pour permettre au liquide de "s'évacuer" vers le bas avec le déLit requis à travers les perforations, tandis que le courant de vapeur total remonte simultanément à travers les mêmes perforations. Dans cette forme de réalisation, un faisceau de trois sous-couches formant grilles 3 est directement en appui sur la surface

supérieure du plancher du plateau inférieur. Les sous-

couches concernant le plateau supérieur ne sont pas représentées. Des éléments de en option représentés sur cette figure incluent un lit 4 ayant un remplissage disposé de façon désordonnée de surface spécifique élevoe, supporté au-dessus de la couche formant grille ayant une surface spécifique faible, par des moyens de support séparés comme par exemple un écran 11. Ceci fournit un volume cylindrique vide "v". Une couche facultative de la grille de faible surface spécifique 3 peut être utilisoe au-dessus du remplissage en vrac si on le désire. De prétérence il est prévu un volume vide cylindrique peu profond entre la partie supérieure de cette couche formant grille supérieure

facultative et la partie inférieure du plateau supérieur.

La figure 3 représente la présente invention utilisoe dans une colonne de fractionnement posséJant des plateaux de fractionnement classiques à écoulements transversaux. Dans ce type de plateau, un seul conduit descendant long formé par la paroi de conduit descendant vertical 14 disposé selon une corde et la surface intérieure dune partie de la paroi 30 de la colonne transporte le liquide collecté au niveau du plateau supérieur 2 jusqu'au plateau inférieur suivant. Le liquide qui descend dans le conduit descendant rencontre une partie non perforée du plancher du plateau 2, désignse comme étant une cuvette de réception, puis cTrcule horizontalement en travers du plateau de réception. Le liquide circule éventuellement au-dessus d'un déversoir de sortie 13 situé sur l'autre côté du plateau et pénètre dans un autre conduit descendant en direction du liquide vers le plateau de fractionnement inférieur suivant. La structure facultative du type sandwich constituce par une couche supérieure d'une grille 3 possédant une faible surface spécifique et une couche intermédiaire d'un remplissage en

vrac 4 et une partie inférieure comprenant trois sous-

couches de la grille 3 de faible surface spécifique est similaire à la forme de réalisation de la figure 2 hormis qu'il n'existe aucun volume vide intermédiaire. Les trois sous-couches formoss d'une grille sont alignées dans des directions différentes.-La couche médiane est de préférence

pivotée perpendiculairement aux deux autres couches.

La sous-couche inférieure de la grille de faible surface spécifique est supportée à une distance "h" au dessus de la surface supérieure du plateau inférieur de fractionnement, par des moyens 18 de support de grille horizontaux, qui s'étendent depuis la paroi 30 du conduit jusqu'à la paroi 14 disposée selon une corde, du conduit descendant. La grille doit être également supportée par une ou plusieurs parties saillantes dirigées vers le haut à partir du plateau et prévues principalement à cet effet, par d'autres parties du plateau ou par des bras fixés à la grille. La distance h est de prétérence comprise entre une

et trois fois la hauteur d'une lame du faisceau de grille.

Dans cette forme de réalisation, la vapeur s'élève à travers les trous 15 formés dans le plancher du plateau et remonte en entraînant la mousse dans le faisceau de grille de faible surface spécifique. Bien que ceci mouille la surface du faisceau de grille, la vapeur montante ne peut pas entraîner le liquide sur une distance importante vers le haut au-delà de la grille. Le lit 4 est inefficace s'il est sec. C' est pourquoi des moyens non représentés sur le dessin sont utilisés pour dériver une partie du liquide depuis le plancher 31 du plateau immédiatement supérieur sur la surface supérieure du lit 4 de matériau de remplissage situé entre les plateaux. Ces dispositifs peuvent posséder la forme dun petit nombre de perforations espacées de diamètre accru dans le plancher, qui permettent une évacuation des canaux, ou même des systèmes de canalisation et des soupapes. La figure 4 représente une coupe traneversale verticale dune partie dune colonne de fractionnement 1 utilisant une autre forme de réalisation de la présente invention. La colonne comprend une paroi extérieure cylindrique, une extrémité supérieure fermée de façon étanche 20 et une extrémité inférieure 21 fermée de facon étanche. Un courant dalimentation comprenant plusieurs composés chimiques devant être séparés est chargé dans la colonne en un point réglé par le caleul et la pratique opératoire. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 2, le courant d'amenée pénètre dans la canalisation d'amenée 22. La vapeur en surplomb est retirée de la colonne par l'intermédiaire de la canalisation 23 et est transÉérée à un condenseur classique en surplomb non représenté. La condensation de cette vapeur forme un liquide qui est renvoyé au moins en partie à la colonne sous la forme dun reflux par l'intermédiaire de la canalisation de retour de reflux 26. Au niveau du bas de la colonne, le liquide est prélevé par l'intermédiaire de la canalisation 24. Une partie de ce liquide du fond est transférse dans un rebouilleur classique non représenté qui de préférence vaporise au moins une fraction du liquide du fond et produit un fluide qui reLout, renvoyé à la colonne par l'intermédiaire de la canalisation 25. La présente invention pourrait être utilisée avec d'autres configurations de colonne. Par exemple la colonne pourrait être installée sous la forme d'une pure colonne de stripage, le courant diamenée pénétrant au niveau ou à

proximité de la partie supérieure de la colonne.

La surface en coupe traneversale cylindrique interne de la colonne 1 est compartimentée par une pluralité de plateaux de fractionnement uniformément espacés 2 à conduits descendants multiples. Bien que seuls deux plateaux soient représentés sur la figure 2, des colonnes commerciales contiennent un total de dix à plus d'une centaine de tels plateaux. La distance verticale entre la même partie des deux plateaux ou ltespacement entre les plateaux est uniforme dans n'importe quelle partie de la colonne. Elle peut différer cependant dans des

parties différentes de la colonne comme par exemple au-

dessus et au-dessous du point d'alimentation. Chaque plateau de fractionnement dans cette forme de réalisation est constitué par un certain nombre de conduits descendants 6 en forme de V, qui distribuent le liquide collecté par des ouvertures 28, sur le remplissage en vrac facultatif 4 situé au-dessous du plateau. Les plateaux comportent également des sections de plancher perforées 5 sensiblement plates, à travers lesquelles la vapeur remonte sur son trajet de déplacement en direction de la partie supérieure de la colonne. Trois couches secondaires de la grille de contact 3 à faible surface spécifique sont empilées sur le plateau de fractionnement inférieur 2. Afin de garantir un transport libre de la mousse contenant un liquide en travers des parties de plancher du plateau et dans les conduits descendants, la sous- couche formant grille la plus basse est suspendue à une courte distance au-dessus de la surface supérieure du plateau, par un certain nombre de supports 7 de grille analogues à des tiges, qui font

saillie vers le haut à partir de la surface du plateau.

Alors que la sous-couche formant grille la plus basse peut être en appui sur la surface de plancher rcelle du plateau, il est préférable que la grille la plus basse soit retenue à une courte distance au-dessus de la surface du plancher comme représenté sur la figure. Dans de nombreux cas, ceci est réalisé automatiquement étant donné que la grille reste en appui sur la partie supérieure d'un déversoir ou d'une

autre partie saillante, dirigée vers le haut, du plateau.

Directement au - des sous de la part ie supérieure des trois sous-couches sont disposés un support poreux et un écran de retenue 11 pour le remplissage en vrac optionnel 4 situé au-dessus du faisccau de grilles. Ce remplissage à surface spécifique élevée peut être n'importe lequel des remplissages habituellement disponibles dans le commerce et

est prévu pour un contact entre une vapeur et un liquide.

Dans cette forme de réalisation, ce matériau de remplissage en vrac remplit une grande partie de l'espace vide cylindrique entre la paire de plateaux de fractionnement et s'étend vers le haut jusqu'à un écran supérieur 10 de retenue du remplissage. Juste au-dessus de l'écran 10 de retenue du remplissage, une couche supérieure facultative de la structure en forme de grille de faible surface spécifique formée par une seule couche formant grille 3 forme l'élément supérieur dans la structure sandwich de matériaux située entre la paire de plateaux de fractionnement dans cette forme de réalisation. La partie supérieure de cette grille est essentiellement espacée vers le bas à partir de la partie la plus basse des plateaux immédiatement supérieurs. Il faut noter que cette structure sandwich est une extension extrême d'une forme de réalisation. Normalement un pourcentage considérable du

volume cylindrique entre les plateaux reste vide.

Bien que le rempl is sage en vrac soit représenté sur la figure, il peut être remplacé par un autre remplissage de surface spécifique élevée comme par exemple un

remplissage structuré.

La figure 5 est une vue en coupe traneversale d'une colonne de fractionnement 1 contenant une paire de plateaux de tamisage classique à écoulements croisés 2. Le liquide provenant du haut descend dans un conduit descendant disposé suivant une corde et formé par la paroi 14 et la surface intérieure courbe de la colonne. Le liquide rencontre la cuvette de réception non perforée 35, puis se déplace horizontalement à travers des planchers 31 du plateau. La vapeur remonte à travers les perforations 15 formoes dans le plancher et provoque l'établissement d'un contact vapeur-liquide Le liquide circule alors par dessus le déversoir de sortie 13 et pénètre dans l'entrée du conduit descendant, conduisant au plateau immédiatement inférieur. Le plateau inférieur supporte trois sous-couches de grille 3 à faible surface spécifique, alors qu'une seule couche de la grille 3 repose sur le plateau supérieur. Dans les deux cas, les grilles 3 sont orientéss de telle sorte que les lames 8 s'étendent depuis la cuvette de réception jusqu'au déversoir de sortie. Les lames sont par conséquent alignéss avec la direction générale de liquide et le déplacement de la mousse au travers du plateau. Les deux sous-couches supérieures sur le plateau inférieur sont alignées perpendiculairement à la sous-couche de grille la

plus basse.

La figure 6a est une vue en élévation latérale à plus grande échelle dune petite partie dune grille approprise de faible surface spécifique. Chaque grille est formée par un nombre important, par exemple 20 à 40 ou plus, de lames individuelles 8. Les lames non perforées de la grilIe sont retenues dans une position rigide par un

certain nombre de raidisseurs qui traversent la grille 3.

Les raidisseurs de la grille, qui retiennent les lames en position, peuvent simplement pénétrer dans des encoches ou bien peuvent être soudés à chaque lame de manière à former

une structure rigide pour l'essentiel non flexible.

L'ensemble des faisceaux de grilles peuvent être théoriquement formés sous la forme d'une structure en forme de bloc cylindrique monolithique d'une taille ayant une dimension approximativement égale au diamètre intérieur de la colonne de fractionnement. Cependant, il est beaucoup plus faisable de former des faisccaux de grilles plus petits ayant la forme de sections rectangulaires d'une largeur d' environ 0,3 à 0,5 mètre et qui sont disposés sur les plateaux ou sur des supports qui s'étendent en travers de la colonne. Les faisceaux de grilles peuvent être réalisés de manière à s'insérer entre les parois de conduits descendants adjacents et reposer sur le plancher de plateau ou la partie supérieure des conduits descendants. La longueur de chaque faisceau de grilles peut

être égale à la largeur de la colonne.

La figure 6b diffère de la figure 6a par le fait qu'elle représente une structure en forme de grille formée par des lames plates 8 plutôt que par les lames coudées de la figure 6a. Ces lames conduisent à une baisse de pression même inférieure, mais ne sont pas aussi efficaces pour accroître la capacité du plateau. Les lames représentées sur cette figure possèdent un certain nombre d'ouvertures circulaires étendues 29 qui sont espacées sur la face des lames. Ces ouvertures sont facultatives, mais permettent un bon mélange de la mousse sur le plateau et le déplacement

de la mouse à travers les lames.

Les types de lames des figures 6a et 6b présentent la caractéristique commune de posséder des canaux verticaux relativement grands qui permettent au courant de vapeur ascendant de progresser sans obstacle. Dans certaines structures de grilles, les lames possèdent des parties

anguleuses qui s'étendent en travers des canaux verticaux.

La largeur des canaux augmente, de facon typique est supérieure à 3 centimètres, et les canaux sont plus uniformes que dans un remplissage structuré. Des parties des lames elles-mêmes peuvent s'intersecter ou être fixées entre elles en de multiples points, ce qui supprime la

nocessité de raidisseurs de raccordement 9 pour grilles.

Les figures 7 et 8 représentent dix autres structures différentes (a) (j) pour les lames 8 du faisceau de grilles à faible surface spécifique. Il est

possible d'avoir un plus bien grand nombre de structures.

Sur la figure 7, les lames représentatives 8 sont en appui sur une barre de support horizontale 27, qui peut faire partie d'un conduit descendant. Sur la figure 8, les lames prennent appui directement sur la surface supérieure d'une

section d'un plancher de plateau perforé 5.

Il est hautement prétérable qu'au moins une partie de la structure à lames soit inclinée par rapport à la verticale de telle sorte qu'une partie de la lame intersecte le courant de vapeur montante et que l'autre côté fournit une surface inclince pour une rétention accrue du liquide. Ceci fournit un accroissement plus important de la capacité du plateau pour une raison encore inconnue. La lame rectiligne inclinse (h) est l'exemple le plus simple dune telle partie inclinée. Les lames bidirectionnelles plus complexes (c) et (f) fournissent une rigidité accrue, mais à un coût plus élevé. On ne connaît aucune exigence concernant des coudes à arête vive et on estime que la surface inclinée peut être obtenue par une ou plusieurs courbes représentée par la lame (e) . Il est préférable que la lame ne soit pas conformoe d'une manière qui crée une forme concave. La forme de la lame (a) est par conséquent

préférce à la forme de la lame (b).

Les deux lames 8 de la grille à faible surface spécifique de la figure 8 diffèrent de celles de la figure 7 en ce que chaque lame possède une ou plusieurs pattes (x, y, z) qui s'étendent à partir de la surface principale de la lame. Les pattes peuvent faire saillie à partir des deux faces de la lame comme cela est représenté par les pattes y et z de la lame (j), qui s'étendent dans des directions opposées. Les pattes peuvent comporter des élément séparés fixés aux lames par exemple par soudage. Cependant, il est préférable que les pattes soient formoes selon une procédure classique de mise en forme du métal, selon laquelle plusieurs découpes sont faites dans la lame et la patte est formoe par coudage le long du métal non découpé à la base de la patte. Cette opération permet de former des perforations dans la lame. Ces perforations ont une forme adaptée aux pattes et peuvent s'aj outer à d'autres

perforations dans la lame.

La figure 9 représente un plateau de fractionnement du type à conduits descendants multiples, qui peut être utilisé dans la présente invention. Le plateau en forme de disque plat 2 de la figure 9 possède six sections de plancher 5, dont chacun possède un nombre important de perforations 15 pour la circulation ascendante de la vapeur. Ce plateau particulier 2 est illustré comme possédant cinq conduits descendants rectangulaires 12 espacés uniformément sur la surface du plateau. Les conduits descendants s'étendent à partir de la surface inférieure et de la surface supérieure du plateau et sont séparés par des bandes du plancher plat 5 prévues pour le passage correspondant de la vapeur. La totalité du courant de vapeur ascendant dans la colonne passe par les perforations 15. Chaque conduit descendant borde deux bandes plates du plancher. Chaque conduit descendant possède une extrémité supérieure rectangulaire ouverte formoe par le prolongement montant de s paroi s l atéral es et des parois d'extrémité vers le haut au-delà de la surface du plancher. De façon similaire, les conduits descendants s'étendent au-dessous du plateau, l'extrémité inférieure de chaque conduit descendant étant fermoe par une plaque d'étanchéité horizontale posséCant des perforations 17 pouvant être fermees de facon étanche vis-à-vis du liquide, pour le passage du liquide. Ces perforations 17 des plateaux sont dimensionnees de manière à permettre collectivement le passage de la totalité du liquide descendant dans la colonne pendant le fonctionnement, tout en retenant une quantité suffisante de liquide dans les conduits descendants pour empêcher un courant montant de la vapeur. La figure 10 représente une vue en élévation latérale et en coupe d'un seul plateau 2 à multiples conduits descendants, similaire à celui de la figure 9 et comprenant quatre conduits descendants rectangulaires parallèles en forme de gouLtières 12 qui sont espacés en travers du plateau. Une section de plancher plate 5 est présente de chaque côté de chaque conduit descendant. La structure rectangulaire des conduits descendants permet aux parois latérales 32 dagir en tant que poutres fournissant un support vertical aux sections de plancher. Dans cette forme de réalisation, les parois latérales et les parois d'extrémité 33 ne sont pas perforéss et la totalité du courant de liquide descendant en écoulement traverse la pluralité d'ouvertures 17 pouvant être ferméss de façon étanche au liquide, qui sont prévues dans les plaques planes d'étanchéité 34 des conduits descendants. Une seule couche formée d'une grille de faible surface spécifique 3 comprenant les lames sensiblement verticales 8 et les raidisseurs de liaison 9 est directement en appui sur la surface supérieure du plancher 5 du plateau entre les parois latérales des conduits descendants, qui s'étendent

vers le haut au-delà de la partie inférieure de la grille.

La vapeur qui monte par les perforations 15 rencontre par

conséquent les lames 8 de la grille.

La figure 11 est une vue en plan d'une colonne de fractionnement 1 selon une coupe prise au-dessus d'un plateau de fractionnement à écoulements croisés 2. Un liquide tombant dans un conduit descendant situé à partir du plateau immédiatement supérieur, tombe sur la cuvette de réception non perforée 35 et s'étend horizontalement en travers du plateau 2 en direction de la partie supérieure de la figure. La vapeur provenant du dessous remonte à travers le grand nombre d'ouvertures de faible diamètre 15 réparties uniformément au travers du plancher 5. A titre de simplification, ces perforations 15 sont représentées uniquement sur une partie du plateau. Lorsqu'il atteint l'autre côté du plateau à écoulements croisés, le liquide passe au-dessus du déversoir de sortie 13 et descend dans un conduit descendant, délimité par une corde, qui aboutit au plateau inférieur suivant. Cet écoulement est similaire

à celui représenté sur les figures 3 et 5.

Une caractéristique distinctive principale de ce dispositif est le fait que des grilles de faible surface spécifique 3 sont disposces suivant des angles différents, sur la surface de plancher. Les grilles sont réunies en plusieurs faisceaux plats, chaque faisceau de grilles comprenant une pluralité de lames 8 et les raidisseurs perpendiculaires de liaison 9. Les lames de différents faisceaux sont alignéss dans différentes directions comme cela est représenté. Ces grilles sont conformoes, disposses et alignces de telle sorte que la vapeur s'élevant à partir de la grille applique une force horizontale à la mousse situse sur le plateau, une telle force tendant à amener la nouvelle mousse à diverger vers les côtés du plateau. Ceci est censé réduire la tendance du liquide à stagner dans les zones latérales le long du trajet d'écoulement direct depuis la cuvette de réception 35 jusqu'au déversoir de sortie 13. Une seconde paire de faisceaux de grilles coudées 3 situées sur la moitié de sortie du plateau accélère alors la collecte de la mousse à partir de ces

zones et son passage dans le conduit descendant de sortie.

Ces deux ensembles de grilles coudées sont séparés par une section intermédiaire de grilles, qui sont alignces parallèlement au déversoir. Le nombre des faisceaux de grilles peut diffèrer de la valeur quatre représentée sur le dessin et ces faisceaux de grilles peuvent être utilisés uniquement sur une partie plus petite du plateau. Par exemple des grilles alignéss, qui sont situées exclusivement sur le côté gauche du plateau, peuvent être suffisantes pour favoriser le déplacement requis de la mousse. En supplément, comme cela est représenté sur le dessin, les parties pouvant être calibrées du plancher du plateau peuvent être exemptes de telles grilles. Il faut noter que cette figure représente des faisccaux de grilles de la même couche, alignés dans différentes directions, contrairement aux figures précédentes, dans lesquelles les

sous-couches étaient alignées dans différentes directions.

La grille à faible surface spécifique peut se présenter sous la forme dune seule couche ou de plusieurs sous-couches. La hauteur de la grille est telle qu'elle ne remplit pas la zone entre des plateaux adjacents verticalement. Le pourcentage de la distance verticale entre les plateaux qui est rempli par le matériau en forme de grille dépend dans une certaine mesure de l'espacement des plateaux et augmente lorsque l'espacement des plateaux diminue. I1 est préférable que le pourcentage compris entre et 75 pour cent de l'espace entre les plateaux soit rempli par une grille présentant une faible surface spécifique. Il est nettement préférable que la grille de faible surface spécifique remplisse moins que la moitié de l'espace entre les plateaux, et il est tout-à-fait

préLérable que moins dun tiers de ltespace soit rempli.

La présente inventlon peut être appliquée à des plateaux à multiples conduits descendants tels qu'ils sont par exemple décrits dans US-A-3 410 540. Des plateaux à conduits descendants multiples ont des caractéristiques physiques distinctives. Par exemple, un plateau à conduits descendants multiples ne possède pas la cuvette de réception représentée sur les plateaux à écoulements croisés, décrits précédemment. C' est la section normalement non perforse du plancher de plateau situé au-dessous de la partie inférieure d'un conduit descendant. C' est pourquoi il s'agit de la surface d'un plateau, que rencontre le liquide descendant dans le conduit descendant avant de se déplacer horizontalement sur le plancher perforé du plateau. Des cuvettes de réception sont disposses normalement directement au-dessous du conduit descendant, qui conduit depuis le plateau de fractionnement classique mentionné plus haut comme représenté sur les figures 3, 5 et 11. La surface spécifique horizontale d'un plateau de fractionnement à conduits descendants multiples est subdivisée en des zones en renfoncement agissant en tant que moyens formant conduits descendants et une zone plate de mise en contact de la vapeur et du liquide, normalement désignée sous le nom de plancher. Il n'existe aucune zone non perforce affectée pour recevoir le liquide descendant

provenant du plateau situé immédiatement au-dessus.

Une autre caractéristique distinctive d'un plateau de fractionnement du type à conduits descendants multiples est le fait de prévoir un nombre relativement élevé de moyens formant conduits descendants parallèles en travers du plateau. Chaque plateau peut utiliser entre un et quinze conduits descendants ou plus. Ces moyens formant conduits descendants sont espacés en étant relativement proches les uns des autres par rapport à ceux des plateaux de fractionnement à écoulements croisés plus usuels lorsqu'ils sont répartis en travers de la surface du plateau plutôt qu'en étant disposés sur la périphérie du plateau. La distance entre des conduits descendants adjacents (mesurée entre leurs paris latérales) du même plateau à conduits descendants multiples est comprise entre 0,2 et 1, 0 mètre et de préférence est inférieure à 0,5 mètre. Ceci conduit à un plateau ayant un agencement unique constitué par des planchers et des moyens formant conduits descendants alternés, qui sont espacés uniformément sur la surface supérieure du plateau de fractionnement, comme représenté

sur les figures 4, 9 et 10. La structure des conduits descendants d'un plateau à conduits descendants

multiples est également unique par rapport aux conduits descendants utilisés sur des plateaux de fractionnement à écoulements croisés. Les moyens formant conduits descendants ne s'étendent pas vers le bas jusqu'au plateau de fractionnement suivant. Au lieu de cela, ils s'arrêtent à un niveau intermédiaire beaucoup plus élevé situé dans le volume vide entre les deux plateaux. Le conduit descendant, qui descend à partir du plateau supérieur, s'arrête par conséquent normalement bien au dessus de la surface de plancher d'un plateau inférieur et au-dessus de l'entrée dans les conduits descendants du plateau de dessous. L'entrée dans le conduit descendant d'un plateau agit en tant que déversoir de sortie du plateau et la partie inférieure du conduit descendant est de préférence située largement au-dessus du déversoir de sortie du plateau inférieur. La section tranevereale horizontale d'extrémité des conduits descendants peut posséder une grande variété de formes allant de la forme rectangulaire comme sur la figure 1 à la forme triangulaire

sur la figure 4.

Une caractéristique tout-à-fait distinctive dun plateau de fractionnement à conduits descendants multiples est le fait que des moyens d'étanchéité au liquide sont prévus à proximité de la base du conduit -descendant. La base du conduit descendant est partiellement fermée pour retarder l'écoulement descendant direct du liquide provenant de ce conduit. Ceci provoque une accumulation et une rétention de mousse, qui lui permet de se séparer en un liquide clair. Le liquide accumulé ferme de façon étanche

le conduit descendant pour le courant ascendant de vapeur.

Cette sortie, pouvant être fermée de façon étanche par le liquide, est située bien au-dessus du plancher du plateau situé immédiatement audessous. De préférence il se situe à un certain niveau au-dessus de l'entrée des conduits descendants associés au plateau immédiatement inférieur. Le liquide clair est collecté dans la partie inférieure du conduit descendant et se déverse sur le plateau immédiatement inférieur par les ouvertures formoes dans la base du conduit descendant. Si on le désire, une certaine quantité de liquide peut sortir par les ouvertures formées dans les parois latérales des conduits descendants. Les ouvertures sont regroupées et sont situées de telle sorte que le liquide sortant ne tombe pas dans un conduit

descendant du plateau immédiatement inférieur.

Dans les formes de réalisation utilisant des conduits descendants en forme de V, les parties 28 dans les parois latérales des conduits descendants sont de préférence disposées suivant une ou plusieurs rangées s'étendant le long de l'axe principal du conduit descendant. Il est prétérable que les trous soient situés dans les parois latérales plutôt que le long de la partie inférieure du conduit descendant en forme de V. Ceci contribue à imprimer une vitesse horizontale au liquide

sortant, qui l'amène à s'évacuer du conduit descendant.

Ceci est avantageux dans l'étalement du liquide sur n'importe quel remplissage de surface spécifique élevée 4, qui est situé au-dessous du plateau, et en garantissant par conséquent un mouillage plus uniforme du remplissage. Il est également utile de diriger le liquide sur les zones du plancher du plateau situé au-dessous, en fonction de l' orientation et de l' emplacement des planchers des plateaux inférieurs. Les perforations situées dans les parois latérales des conduits descendants sont de préférence circulaires, mais pourraient avoir d'autres

formes incluant des fentes horizontales et diagonales.

L'utilisation d'un nombre réduit de perforations plus grandes est préférable bien que les perforations puissent être disposées dune manière plus ou moins uniforme sur l'étendue en longueur des deux parois latérales du conduit descendant dans une seule rangée pour faciliter à nouveau l'étalement du liquide sur le remplissage suspendu à surface spécifique élevée. Des ouvertures circulaires d'un diamètre d' environ 0, 5-2,5 centimètres sont appropriées. Un facteur important pour le positionnement des perforations des conduits descendants et le fait de prévoir une distance adéquate entre la surface supérieure du plateau, qui peut s'étendre sur la même étendue que l'entrée des conduits descendants, et les perforations pour permettre une séparation de la mousse entrante en un liquide clair et une vapeur. Ceci est important pour un bon rendement des plateaux et une bonne performance en général. Cette distance fournit également une hauteur de liquide suffisante pour empêcher le passage montant de la vapeur à travers les perforations des conduits descendants. Le positionnement souhaitable des perforations ou des conduits descendants peut être caractérisé comme étant situé dans le quart inférieur de la paroi intérieure des conduits descendants. Le plancher entre des conduits descendants quelconques de plateaux du type à conduits descendants multiples est de préLérence sensiblement plan, c'est- à-dire est plat et orienté dans un plan horizontal. Les parties de plancher sont pourvues d'ouvertures réparties de façon uniforme et représentant une surface en coupe transvereale totale adéquate pour permettre au courant de vapeur attendu de traverser le plateau selon un déplacement ascendant et une vitesse raisonnable. Les ouvertures circulaires uniformes d'un plateau formant tamis standard sont prétérables, et peuvent être complétées par des fentes dirigeant le courant de vapeur. La surface ouverte fournie par les perforations de plancher peut être aussi élevée que -45 du plancher du plateau, à comparer à une surface inférieure atteignant en utilisation normale jusqu'à 20 de la surface dans des plateaux à ondulations. Les perforations circulaires peuvent avoir un diamètre

atteignant jusquà 1,87 cm (0,75 in).

Le dispositif selon la présente invention peut se présenter sous la forme dun nouveau dispositif ou d'une variante dun dispositif existant. Ciest-àdire qu'on peut modifier une colonne à plateaux existante pour utiliser la présente invention en disposant une grille de faible surface spécifique sur une partie ou la totalité des

plateaux existants.

Une forme de réal.isation de la présente invention peut être caractérisse par un dispositif de distillation à fractionnement comprenant une colonne fermée verticale 1 possédant une section transvereale circulaire et une première extrémité supérieure 20 et une seconde extrémité inférieure 21; un couple de plateaux de fractionnement espacés verticalement 2 à conduits descendants multiples, comprenant un premier plateau inférieur et un second plateau supérieur, les plateaux s'étendant sensiblement sur la totalité de la surface en coupe tranevereale de la colonne 1, et les plateaux 2 comportant des sections formant planchers séparés 5 pour le passage de la vapeur et des conduits descendants de collecte de liquide 6, 12 parallèles répartis sur les plateaux 2, les conduits descendants de collecte de liquide s'étendant à partir du plateau 2 en direction de la seconde extrémité de la colonne, et des perforations 28 pour le passage du liquide étant situces dans les conduits descendants de collecte de liquide, et une couche de remplissage structurée en forme de grille à faible surface spécifique 3 étant en appui sur le premier plateau de ladite paire de plateaux de fractionnement, la couche de remplissage en forme de grille s'étendant en direction du second plateau (2) sur une distance comprise entre environ un dixième et environ les trois-quarts de la distance verticale entre les premier et

second plateaux 2.

Une autre forme de réalisation de ltinvention peut être caractérisée par un dispositif de distillation fractionnée comprenant une colonne verticale fermée 1 posséJant une section transvereale circulaire, et une première extrémité supérieure 20 et une seconde extrémité inférieure 21; un couple de plateaux de fractionnement en forme de disques 2 distants verticalement et s'étendant en travers essentiellement sur toute la surface en coupe traneversale de la colonne 1, les plateaux posséJant des sections de planchers perforces et séparées sensiblement planes 5 et des conduits descendants de collecte de liquide 6, 12, lesquels conduits descendants s'étendent à partir du plateau 2 en direction de la seconde extrémité inférieure de la colonne 1, et des perforations additionnelles 17, 28 pour le passage du liquide étant formées dans les conduits descendants de collecte de liquide; une couche de remplissage structurée formoe d'une grille de faible surface spécifique 3 étant en appui sur le premier plateau inférieur 2 dudit couple de plateaux de fractionnement; et une couche de remplissage 4 ayant une surface spécifique élevée et située au-dessus de la couche de remplissage structurée en forme de grille à faible surface spécifique 3. Comme cela a été mentionné précédemment, une addition facultative à la présente inventi-on est un lit d'un remplissage ayant une surface spécifique élevée. Ces lits facultatifs sont situés entre deux plateaux et de préférence ne contactent aucun plateau. Etant donné qu'ils reçoivent le liquide nacessaire de la part du plateau situé immédiatement au-dessus deux, leur emplacement est décrit comme se situant au-dessus du plateau supérieur. Des tests ont révélé qu'une section de remplissage de surface spécifique élevée doit seulement être relativement mince, à savoir 200 mm de haut en bas, et ainsi les effets de parois sont insignifiants. Une épaisseur minimale du lit de 10 cm est souhaitable, et il est envisagé de prévoir des lits

avec une épaisseur atteignant jusqu'à 150 cm.

La quantité de remplissage à surface spécifique élevée utilisse avec n r importe quelle paire de plateaux est de préférence inférieure à 50 pourcent du volume de la colonne entre les plateaux supérieur et inférieur de la paire de plateaux concernée. Il est préférable qu'aucun matériau de remplissage ayant une surface spécifique élevée ne soit placé directement sur la surface des plateaux. Ceci permet la formation classique d'une mousse et d'un

écoulement de liquide.

Un lit du remplissage facultatif à surface spécifique élevée prévu dans la colonne est de préférence plus épais, mesuré de haut en bas, que la première couche de la structure formant grille à faible surface spécifique, au-dessous de ce remplissage. N'importe quelle seconde couche facultative de la structure formant grille à faible surface spécifique s ituée au -des sus du l it du remplis sage à surface spécifique élevée, est de préférence plus mince que la couche (inférieure) de la structure formant grille à

faible surface spécifique.

De façon plus précise il est préférable que la première couche (inférieure) soit au moins deux fois plus épaisse et de facon plus prétérentielle au moins trois fois plus épaisse que la seconde couche (supérieure) de

remplissage en forme de grille à faible surface spécifique.

Les lits facultatifs de remplissage peuvent contenir n'importe quels remplissages parmi les nombreux remplissages disposés de facon désordonnée connus; par exemple des anneaux, des sphères, des selles ou des remplissages en forme de lits structurés (ordonnés) par exemple des écrans ou des plaques ondulées ou laminses. Des exemples de rempl is sages disposés de façon désordonnee et de rempl i s s ages struc turés sont indiqués dans l es brevet s

US 5 208 119 et 5 132 056.

Les lits de remplissage à surface spécifique élevée peuvent être suspendus au moyen d'un écran poreux formé de fils tissés. L'écran lui- même peut être retenu en position d'un certain nombre de manières. L'écran peut être en appui sur un faisceau de grilles ou une pluralité de barres de support qui recoupent le volume interne de la colonne dans un plan parallèle aux plateaux. L'écran ou les éléments de remplissage individuels peuvent sinon être suspendus (accrochés) au plateau supérieur. Ces détails mécaniques peuvent varier pour s' adapter à des situations individuelles et ne sont pas censés être une limitation au

concept selon l' invention.

Dans certaines formes de réalisation de l' invention il est prévu un élément qui agit de manière à envoyer un liquide au lit de remplissage facultatif à surface spécifique élevoe. Les ouvertures formoes dans le matériau de plancher peuvent être utilisées en outre à cet effet pour permettre la circulation de la vapeur. Une certaine partie, par exemple 25-40 en volume du liquide circulant en travers du plancher du plateau 5 peut par conséquent descendre par les ouvertures dans le plancher en permettant au liquide de tomber sur le remplissage 4. Les spécialistes de la technique constateront qu'il existe un certain nombre de moyens pour distribuer un liquide depuis le plateau sur le remplissage. Il est préférable d'éviter l'utilisation d'un système mécaniquement complexe impliquant des conduits, des canalisations et des soupapes, des gouLtières inclinées, etc. Le liquide, qui se répand sur le remplissage peut être tiré d' un conduit descendant, d' une zone séparée de collecte de liquide ou du plancher de plateau lui-même. Pour ces raisons il est préférable d'utiliser une certaine forme de plancher de plateau "à deux écoulements". C'est-à-dire que le plateau permet intentionnellement une "évacuation" du liquide vers le bas par le fait qu'un certain nombre de trous de diamètre plus important ou de dispositifs sont prévus pour favoriser l'écoulement du liquide par les trous. Des moyens formant soupapes connus dans la technique peuvent être également disposés sur le plateau pour régler le courant de liquide et de vapeur et pour absorber des variations de ces écoulements dues à des variations des vitesses davance ou

de reflux dans la colonne.

Les plateaux selon la présente invention sont des plateaux de fractionnement comparables à des distributeurs

de liquides que l'on trouve dans des colonnes remplies.

Certaines caractéristiques des plateaux de fractionnement incluent un espacement vertical plus faible que pour des redistributeurs; une conception qui conduit à un contact intense et intime du liquide de retenue sur le plateau et de la vapeur travereant le plateau, et la formation de mousse sur la surface de plateau de fractionnement; et un grand nombre de perforations faiblement espacées sur un pourcentage élevé de la surface de plancher des plateaux de fractionnement. Dans un plateau de fractionnement, un pourcentage élevé, environ 70 de la surface en coupe transvereale du plateau est formé par le plancher Les redistributeurs classiques de colonnes remplies n'utilisent aucun plancher. Sur un plateau, il se produit un transfert de masse, c'est-à- dire une purification ou une séparation; dans un redistributeur classique, il ne se- produit aucun

transfert de masse.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de mise en contact d'une vapeur et drun liquide, caractérisé en ce qu'il comporte: (a) une colonne verticale fermée (1) possédant une section transversale circulaire, une première extrémité supérieure (20) et une seconde extrémité inférieure (21); (b) une pluralité de plateaux de fractionnement uniformément espacés incluant une paire de plateaux de fractionnement (2) espacés verticalement et comprenant un premier plateau inférieur et un second plateau supérieur, les plateaux étant sensiblement plats et s'étendant horizontalement sensiblement en travers de la totalité de la surface en coupe traneversale de la colonne (1), les plateaux (2) possédant des perforations (15) réparties uniformément sur les sections de plancher (5) du plateau (2), lesquelles sections de plancher ne comportent aucun conduit descendant (12, 6); et (c) une couche comprenant un remplissage structuré en forme de grille de faible surface spécifique (3) supporté par le premier plateau (2) de ladite paire de plateaux de fractionnement, la couche formée par le remplissage structuré en forme de grille (3) sétendant vers le haut en direction du second plateau, sur une distance comprise entre environ un dixième et environ les trois-quarts de la distance verticale entre les premier et

second plateaux.

2. Dispositif de distillation fractionnce selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plateaux comprennent de multiples plateaux de fractionnement à conduits descendants, comportant des conduits parallèles descendants (6, 12) de collecte de liquide distribués sur les plateaux (2) , les conduits descendants (6, 12) de collecte du liquide stétendant à partir du plateau (2) en direction de la seconde extrémité de la colonne, et des perforations (28) pour le passage du liquide étant formées

dans les conduits descendants de collecte de liquide.

3. Dispositif de distillation fractionnée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plateaux comprennent des plateaux de fractionnement en forme de disques, et comportant des conduits descendants (6, 12) de collecte de liquide, lesquelles conduits s'étendent à partir du plateau (2) en direction de la seconde extrémité inférieure de la colonne (1), et des perforations additionnelles (17, 28) pour le passage d'un liquide étant aménagées dans les conduits descendants (6, 12) de collecte de liquide, tandis quune couche comportant un remplissage (4) de surface spécifique élevée est disposée au-dessus de la couche formoe du remplissage structuré (3) en forme de

grille de faible surface spécifique.

4. Dispositi-f selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce que les conduits descendants (6, 12) de collecte de liquide comprennent des conduits

descendants (6) à section transvereale triangulaire.

5. Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche du

remplissage (3) en forme de grille de faible surface spécifique comprend au moins deux couches d'un remplissage similaire, qui sont alignéss dans des directions

différentes. -

6. Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche du

remplissage (3) en forme de grille de faible surface spécifique comprend au moins deux sous-couches séparées du remplissage en forme de grille comprenant des lames verticales (8), les lames (8) de sous-couches adjacentes verticalement étant alignses dans des directions différentes.

7. Dispositif selon l'une quelcouque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le remplissage

en forme de grille (3) est en appui sur la partie la plus

haute du premier plateau ( 2).

8. Dispositif selon l'une ou l'autre des

revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le remplissage

en forme de grille (3) est supporté par une partie supérieure d'un conduit descendant ( 12) du premier plateau.

9. Dispositif selon l'une ou l'autre des

revendications 1 ou 2, caractérisé en outre en ce que la

couche du remplissage structuré en forme de grille de faible surface spécifique (3) est en appui sur un bord supérieur d'une paroi latérale (32) d'un conduit descendant (12), laquelle paroi latérale maintient la couche du remplissage structuré en forme de grille de faible surface spécifique au-dessus de la surface spécifique supérieure des sections de plancher (5) du passage pour la vapeur que comporte le premier plateau inférieur, pour former des volumes vides situés entre les sections de plancher (5) pour le passage de la vapeur et la surface inférieure de la couche du remplissage structuré en forme de grille de

faible surface spécifique ( 3).

10. Dispositif selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en outre en ce qu'un lit

de matériau de remplissage (4) est situé entre la partie inférieure du second plateau supérieur et la surface supérieure du remplissage structuré en forme de grille (3), un volume vide cylindrique (v) étant situé entre la partie inférieure du lit du matériau de remplissage (4) et la couche de remplissage en forme de grille de faible surface