FR2913345A1 - Procede et dispositif de separation en lit mobile simule a nombre de vannes et volume de lignes reduits - Google Patents

Procede et dispositif de separation en lit mobile simule a nombre de vannes et volume de lignes reduits Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de séparation par adsorbtion en lit mobile simulé comprenant des vannes en nombre limité. Selon l'invention, le dispositif comprend une colonne avec une pluralité de tronçons Sk à 2 plateaux superposés Pi à réseau unique de distribution, chaque tronçon Sk comprenant une ligne de dérivation externe principale Lk connectée à chaque plateau Pi de Sk par une vanne de plateau Vi. Chaque ligne Lk comprend un moyen de limitation de débit, et est reliée à chacun des réseaux de fluides via une une vanne unique.De plus, les piquages des lignes Lk sur la colonne sont décalés d'au plus 20 degres à l'intérieur de Sk, pour limiter le volume des lignes Lk, et décalés d'un angle moyen compris entre 70 degres et 110 degres entre 2 tronçons voisins Sk et Sk+1 pour ne pas fragiliser mécaniquement la colonne. Les plateaux comprennent de préférence des panneaux DMEi,j à secteurs parallèles dont la direction varie plateau par plateau ou par groupe de 2 plateaux.L'invention concerne également un procédé de séparation utilisant ce dispositif, notamment pour la séparation du paraxylène ou du métaxylène à partir d'une coupe C8 aromatique.

Description

Domaine de l'invention: L'invention se rapporte au domaine des séparations
de produits naturels ou chimiques, que l'on peut difficilement séparer par distillation. On utilise alors une famille de procédés, et de dispositifs associés, connus sous le nom de procédés, ou dispositifs de séparation chromatographique , ou en lit mobile simulé , ou en contre-courant simulé , ou en co-courant simulé , que nous désignerons ci-après par l'appellation SMB . Les domaines concernés sont notamment, et de façon non exclusive : - la séparation entre d'une part les paraffines normales et d'autre part les paraffines ramifiées, naphtènes, et aromatiques, - la séparation oléfines / paraffines, - la séparation du paraxylene des autres isomères en C8 aromatiques, - la séparation du métaxylene des autres isomères en C8 aromatiques, - la séparation de l'éthylbenzene des autres isomères en C8 aromatiques.
Hors raffinerie et complexe pétrochimique il existe de nombreuses autres applications parmi lesquelles on peut citer la séparation glucose / fructose, la séparation des isomères de position du crésol, des isomères optiques etc...
Art antérieur : La séparation chromatographique SMB est bien connue dans l'état de la technique. En règle générale, un lit mobile simulé comporte au moins trois zones chromatographiques, avantageusement quatre ou cinq, chacune de ces zones étant constituée par au moins un lit ou une portion de colonne et comprise entre deux points successifs d'alimentation ou soutirage. Typiquement, on alimente au moins une charge F à fractionner et un désorbant D (parfois appelé éluant) et l'on soutire au moins un raffinat R et un extrait E. Les points d'alimentation et de soutirage sont modifiés au cours du temps, typiquement décalés vers le bas d'un lit et ce de façon synchrone. Plusieurs variantes avantageuses permettent d'améliorer le fonctionnement de ce type d'unité en faisant appel à des permutations asynchrones. De façon simplifiée, ces permutations asynchrones servent à compenser le(s) volume(s) mort de(s) la
pompe(s) de recirculation, tel qu'indiqué dans le brevet US 5,578,215, à travailler avec un débit de recyclage constant sur la pompe de recirculation de manière à eliminer les à-coup de débit et de pression, tel qu'indiqué dans le brevet US 5,762,806, ou enfin à opérer avec au moins deux zones chromatographiques dont chacune est équivalente à un nombre non entier de lits d'adsorbant. Cette dernière variante, tel qu'indiquée dans les brevets US 6,136,198, US 6,375,839, US 6,712,973, et US 6,413,419 est connue sous le nom de Varicol . Naturellement, ces trois variantes peuvent être combinées. Il est à noter qu'une vanne rotative multivoie mettant en communication d'une part les fluides entrants et sortants et d'autre part les lits disposés dans la ou les colonnes d'adsorption ne permet qu'une permutation de type synchrone. Pour des permutations asynchrones, une pluralité de vannes tout ou rien est indispensable. Cet aspect technologique est exposé plus loin. L'état de la technique décrit de façon approfondie différents dispositifs et procédés permettant d'effectuer la séparation de charges en lit mobile simulé. On peut citer notamment les brevets US 2,985,589, US 3,214,247, US 3,268,605, US 3,592,612, US 4,614,204, US 4,378,292, US 5,200,075, US 5,316,821. Ces brevets décrivent également en détail le fonctionnement d'un SMB. Les dispositifs SMB comportent typiquement au moins une colonne (et souvent deux), des lits d'adsorbant Ai disposés dans cette colonne, séparés par des plateaux Pi à chambre(s) Ci de distribution et/ou d'extraction de fluides dans ou à partir des différents lits d'adsorbant, et des moyens commandés de distribution et d'extraction séquentiels de fluides.
Chacun des plateaux Pi comprend typiquement une pluralité de panneaux distributeurs-mélangeurs-extracteurs ou DME alimentés par des lignes ou araignées de distribution/extraction . Les plateaux peuvent être de tout type et de toute géométrie, notamment à panneaux formant des secteurs adjacents de la section de la colonne, par exemple des panneaux à secteurs angulaires tels que présentés dans le brevet US 6,537,451 figure 8, qui sont à alimentation (araignée) symétrique, ou des secteurs parallèles tels que découpés dans une circonférence, ainsi qu'indiqué dans la demande publiée de brevet US 03/0,127,394, qui sont à alimentation disymétrique. De façon préférée, la colonne de séparation comprend des plateaux à DME de type à secteurs parallèles et alimentations disymétriques (selon l'invention, on parlera indifféremment de panneaux ou de secteurs). De façon également préférée, l'adsorbant est installé en chargement dense. Ceci permet d'utiliser une plus grande quantité d'adsorbant dans une colonne donnée, et d'accroître la pureté du produit recherché et/ou le débit de charge du SMB.
La distribution sur chacun des lits requiert une collecte du flux provenant du lit précédent (fluide principal circulant selon l'axe principal de la colonne), la possibilité d'y injecter un fluide annexe ou fluide secondaire tout en mélangeant le mieux possible ces deux fluides, ou encore la possibilité de prélever une partie du fluide collecté, de l'extraire pour l'envoyer vers l'extérieur du dispositif et aussi de redistribuer un fluide sur le lit suivant.
Pour ce faire, on peut utiliser dans un plateau Pi des chambres Ci,k de distribution (injection / extraction) qui peuvent être séparées ou communes avec des chambres de mélange. On connait des plateaux Pi à une ou plusieurs chambres, soit alimentées (ou soutirées) séparément par des fluides différents à un instant donné, soit alimentées (ou soutirées) simultanément et en parallèle par le même fluide à un instant donné. Dans le premier cas, on dit que le plateau est à plusieurs réseaux de distribution, alors qu'il est à réseau de distribution unique dans le second cas. L'invention se rapporte exclusivement à un dispositif comprenant des plateaux à réseau de distribution unique.
De façon générale, on peut soit faire transiter l'intégralité du fluide ou flux principal dans la colonne selon un schéma décrit dans le brevet US 2,985,589, soit faire ressortir une grande partie ou la totalité de ce flux vers l'extérieur selon un procédé décrit dans le brevet US 5,200,075.
Un problème générique de l'ensemble des dispositifs SMB est de minimiser la pollution générée par le liquide se trouvant dans les différentes zones et volumes des circuits d'alimentation et de soutirage de fluides des plateaux, lors des
modifications des points d'alimentation et de soutirage au cours du fonctionnement du SMB. En effet, lorsque, au cours de la séquence de fonctionnement, une ligne, chambre, ou zone d'alimentation d'un plateau Pi n'est plus balayée par un fluide de procédé, elle devient une zone morte dans lequel le liquide stagne, et n'est remis en mouvement que lorsqu'un autre fluide de procédé y circule à nouveau. Comme, de par le fonctionnement du SMB, il s'agit alors d'un fluide de procédé qui est différent, le liquide de la zone morte est nécessairement déplacé par un liquide de composition notablement différente. Le mélange, ou la circulation à bref intervalle de temps de fluides de compositions notablement différentes introduit donc une perturbation par rapport au fonctionnement idéal, pour lequel les discontinuités de composition sont à proscrire. Un autre problème peut résider dans les éventuelles recirculations entre différentes zones d'un même plateau, ce qui induit alors également une perturbation par rapport au fonctionnement idéal.
Pour résoudre ces problèmes liés aux recirculations et aux zones mortes, différentes techniques sont déjà connues de l'art antérieur : a) II a déjà été proposé de réaliser un balayage (on utilise souvent également le mot anglais flush ) des lignes et zones mortes par notamment du désorbant ou du produit recherché, relativement pur. Cette technique permet effectivement d'éviter la pollution du produit désiré lors de son extraction. Toutefois, comme le liquide de balayage a typiquement une composition très différente du liquide qu'il déplace, cela introduit des discontinuités de composition préjudiciables au fonctionnement idéal. Cette première variante de balayage réalise typiquement des balayages de courte durée à gradient de concentration élevé . Ces balayages sont de courte durée pour limiter les effets des discontinuités de composition. b) Une autre solution consiste, comme il est décrit dans le brevet US 5,972,224, à faire transiter une majorité du flux principal vers l'intérieur de la colonne et une minorité de ce flux vers l'extérieur, typiquement de 2 % à 20 % du flux, par des lignes de dérivation externes entre plateaux voisins. Ce balayage est typiquement réalisé pendant la majorité du temps ou en continu, de telles sorte que les lignes et zones ne soient plus mortes , mais balayées. Un tel système avec balayage via des lignes de dérivation est présenté à la figure 1 du brevet US
5,972,224 et repris de façon simplifiée à la figure 1 de la présente demande. Les lignes de dérivation étant prévues pour un débit faible, elles peuvent être en conséquence de petit diamètre, et comprendre une vanne de petit diamètre, ce qui réduit le coût du système.
Un premier avantage d'un tel système est que les circuits d'injection et de prélèvement des fluides secondaires sont balayés par du liquide ayant une composition très voisine du liquide déplacé puisque d'une part la dérivation provient du plateau voisin, et d'autre part qu'il y a balayage non pas ponctuel mais sensiblement continu. De plus, on détermine de préférence les débits dans les dérivations de façon à ce que la vitesse de transit dans chaque dérivation soit sensiblement la même que la vitesse d'avancement du gradient de concentration dans le flux principal du SMB. Ainsi, d'une part on réalise un balayage des différentes lignes et capacités par un fluide qui a une composition sensiblement identique à celle du liquide qui s'y trouve, et d'autre part on réintroduit le liquide circulant dans une dérivation en un point ou la composition du flux principal est sensiblement identique. Cette deuxième variante réalise donc des balayages de longue durée à gradient de concentration faible ou nul . Un second avantage de ce système à balayages de longue durée (hors périodes d'injection ou de soutirage), est qu'il permet de supprimer les effets de possibles recirculations entre zones d'un même plateau, dues à de petites différences de pertes de charge.
Pour ce qui concerne le fonctionnement d'un SMB, les moyens commandés de distribution et d'extraction de fluides d'un SMB sont typiquement de l'un des deux 25 grands types suivants de technologie : - soit, pour chaque plateau, une pluralité de vannes commandées tout ou rien pour l'alimentation ou le soutirage des fluides, ces vannes étant typiquement situées au voisinage immédiat du plateau correspondant, et comprenant notamment, pour chaque plateau Pi au moins 4 vannes commandées tout ou rien à 2 voies pour 30 respectivement les alimentations des fluides F et D et les soutirages des fluides E et R.
- soit une vanne rotative multi-voies pour l'alimentation ou le soutirage des fluides sur l'ensemble des plateaux. La première technologie utilise des vannes à 2 voies, ce qui permet une fabrication standard en série conduisant à une fiabilité accrue et à un coût unitaire relativement faible. La seconde technologie n'utilise qu'une vanne unique, mais cette vanne unique est multivoies, et nécessairement de construction spéciale, de grande dimension et de complexité élevée. De plus cette seconde technologie exclut la possibilité de permutations asynchrones, comme dans les dispositif Varicol. L'invention se rattache aux SMB utilisant des vannes conventionnelles à 2 voies, c'est-à-dire utilisant la première des deux technologies décrites ci-dessus. Elle concerne en particulier un dispositif perfectionné de séparation en lit mobile simulé comprenant une pluralité de vannes tout ou rien à 2 voies, mais en nombre réduit par rapport à l'art antérieur. Elle est utilisable aussi bien pour un SMB à permutations synchrones que pour un SMB à permutations asynchrones, par exemple un Varicol.
Description simplifiée de l'invention : L'invention concerne un dispositif perfectionné de séparation en lit mobile simulé appartenant au grand type technologique des SMB utilisant une pluralité de vannes commandées tout ou rien à 2 voies, typiquement des vannes standard fabriquées en série à coût réduit pour un niveau de qualité (étanchéité / fiabilité) élevé requis. L'un des buts essentiels de l'invention est de réduire l'inconvénient relatif de ce type de SMB qui est de requérir un nombre élevé de vannes commandées à 2 voies. L'invention permet de réduire le nombre de ces vannes, tout en conservant l'avantage de pouvoir mettre en oeuvre un balayage efficace des zones mortes du type de longue durée à gradient de concentration faible ou nul . Un autre but de l'invention est de présenter un dispositif qui nécessite un nombre de vannes à 2 voies réduit sans que ces vannes aient une fréquence d'ouverture fermeture / augmentée par rapport à la solution de l'art antérieur, ce qui compte tenu du nombre réduit de vannes limite les risques statistiques de dysfonctionnement et accroît donc la fiabilité du système.
De plus, une variante préférée du dispositif permet de réduire encore le nombre de vannes de grand diamètre qui permettent la circulation des principaux fluides du SMB à leur débit nominal. Le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre sur des installations neuves mais est également compatible avec diverses installations existantes sur lesquelles il peut être installé en réalisant des modifications limitées. Il est aussi compatible avec divers types et géométries de plateaux Pi, par exemple des plateaux à panneaux à secteurs angulaires ou bien à secteurs parallèles, dans la mesure ou ces plateaux (ou la majorité d'entre eux) sont du type à réseau de distribution unique.
II a donc été trouvé un moyen permettant de réduire sensiblement le nombre des vannes commandées principales, correspondant aux entrées sorties des fluides de procédé du SMB : Dans l'art antérieur, il y a pour chaque plateau au moins un jeu de 4 vannes principales de réseau pour les alimentations / soutirages de F, D, R, E. Ce nombre est encore augmenté si l'on a plus de 4 fluides, par exemple si l'on a 2 raffinats RI, R2 ou bien si l'on utilise un reflux RE riche en produit recherché. Les lignes de dérivation, de petit diamètre, ne sont dans l'art antérieur que des lignes annexes qui ne sont pas empruntées par les fluides F, D, R, E (El) (E2) (RE) à leur débit nominal d'alimentation ou de soutirage. Selon l'invention, on regroupe la colonne, ou la partie principale de cette colonne en tronçons Sk superposés, chaque tronçon Sk comportant 2 lits d'adsorbants et 2 plateaux, et comprenant une ligne de dérivation Lk. Contrairement à l'art antérieur, la ligne Lk est empruntée par les fluides du SMB à leur débit nominal et l'on utilise un seul jeu de vannes principales de réseau (d'alimentation ou soutirage) par tronçon de colonne (et non par plateau comme dans l'art antérieur), ces vannes étant raccordées à la ligne de dérivation Lk de façon à permettre la circulation de ces fluides via Lk. Selon l'invention, on prévoit également des "vannes de plateau" et des moyens de limiter les débits de fluide de dérivation, mais le nombre total de vannes demeure sensiblement réduit, comme il sera explicité ci-après. Enfin, selon une disposition caractéristique du dispositif selon l'invention, les piquages des lignes Lk sur la colonne sont décalés d'au plus 20 à l'intérieur de Sk, pour limiter la longueur et le volume des lignes Lk ,et décalés d'un angle moyen compris entre 70 et 110 entre 2 tronçons voisins Sk et Sk+1 pour ne pas fragiliser
mécaniquement la colonne. Les plateaux comprennent de préférence des panneaux DMEi,j à secteurs parallèles dont la direction varie plateau par plateau ou par groupe de 2 plateaux. L'invention concerne également un procédé de séparation SMB utilisant le dispositif ainsi décrit, notamment pour la séparation du paraxylène ou du métaxylène à partir d'une charge d'hydrocarbures aromatiques à 8 atomes de carbone. L'invention concerne également l'utilisation du dispositif ainsi décrit pour la séparation d'un aromatique à partir d'une coupe d'aromatiques ayant le même nombre d'atomes de carbone.
Description détaillée de l'invention: L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et en consultant les figures 1 (art antérieur) et les figures 2 à 7 (dispositif ou parties du dispositif selon l'invention).
Pour réaliser l'un des buts précités, il est donc proposé selon l'invention un dispositif permettant de séparer au moins un composé recherché à partir d'un mélange comprenant ce composé par adsorption en lit mobile simulé comportant : au moins une colonne divisée en une pluralité de lits d'adsorbants Ai séparés par des plateaux distributeurs/extracteurs Pi pour l'alimentation et l'extraction séquentielles d'au moins deux fluides d'alimentation : une charge F et un désorbant D, et d'au moins deux fluides soutirés : un raffinat R et un extrait E, Pi étant disposé entre le lit Ai, et le lit immédiatement inférieur Ai+1, le dispositif comprenant également au moins un réseau F-Net de charge, un réseau D-Net de désorbant, un réseau R-Net de raffinat et un réseau E-Net d'extrait, chacun de ces réseaux étant relié à la colonne par une pluralité de lignes intermédiaires comprenant des vannes de sectionnement commandées à 2 voies, appelées vannes de réseau, pour l'alimentation ou le soutirage séquentiels des fluides F, D, R, E, dans lequel la colonne est divisée, sur la plus grande partie au moins de sa hauteur en une pluralité de tronçons superposés adjacents Sk, chaque tronçon Sk étant constitué par un tronçon de colonne comprenant essentiellement un groupe de 2 lits
d'adsorbant successifs et les deux plateaux distributeurs/extracteurs Pi qui sont disposés immédiatement en dessous de ces lits d'adsorbant successifs (Sk comprenant exactement 2 lits et 2 plateaux, et évidemment également le tronçon de la virole de la colonne correspondant), chacun des plateaux distributeurs/extracteurs Pi de chacun des secteurs Sk utilise un réseau unique commun pour l'alimentation et le soutirage séquentiels des fluides F, D, R, E, les plateaux Pi de chaque tronçon Sk sont reliés entre eux par une ligne de dérivation externe Lk connectée à chaque plateau Pi de Sk par un embout comprenant une vanne de sectionnement commandée à 2 voies unique propre au plateau Pi, appelée vanne de plateau Vi, pour l'alimentation ou le soutirage séquentiels des fluides F, D, R, E dans ou à partir de Pi, chacune des dites lignes de dérivation Lk comprend au moins un moyen commandé de limitation du débit circulant dans Lk (tel qu'un ensemble vanne commandée + débitmètre + système de commande de la vanne) qui est soit installé sur la ligne Lk soit en dérivation autour d'une vanne de plateau Vi d'un plateau Pi de Sk, dans lequel la ligne de dérivation Lk de chacun des tronçons Sk est reliée à chacun des réseaux F-Net, D-Net, R-Net et E-Net via une ligne unique comprenant une vanne de réseau unique, respectivement VFk ,VDk ,VRk ,VEk pour l'alimentation ou le soutirage séquentiel du fluide correspondant F, D, R ou E vers ou à partir du tronçon Sk considéré, ce dispositif comprenant au moins 2 tronçons superposés adjacents Sk et Sk+1, Sk comprenant les plateaux Pi-1 et Pi reliés par une ligne de dérivation externe Lk raccordée à la colonne par deux embouts comprenant respectivement les vannes de plateau Vi-1 et Vi, et Sk+1 comprenant les plateaux Pi+1 et Pi+2 reliés par une ligne de dérivation externe Lk+1 raccordée à la colonne par deux embouts comprenant respectivement les vannes de plateau Vi+1 et Vi+2, et dans lequel les deux embouts de Sk sur la colonne présentent entre eux un décalage angulaire par rapport à l'axe de la colonne qui est nul ou inférieur ou égal à 20 , les deux embouts de Sk+1 sur la colonne présentent entre eux un décalage angulaire par rapport à l'axe de la colonne qui est nul ou inférieur ou égal à 20 , et
les embouts de Sk présentent avec les embouts de Sk+1 un décalage angulaire moyen compris entre 70 et 110 .
Contrairement au dispositif selon l'art antérieur, le dispositif selon l'invention permet d'utiliser la ligne de dérivation Lk pour la circulation des fluides F, D, R, E alimentés au SMB et soutirés du SMB au niveau du tronçon Sk, via un jeu unique de vannes de réseau correspondantes, au lieu d'un jeu de vannes de réseau par plateau Pi comme selon l'art antérieur. Ceci permet une réduction sensible du nombre global de vannes commandées, même en tenant compte de l'ajout de vannes supplémentaires, à savoir les vannes de plateau Vi. Les vannes commandées précitées: vannes de réseau et vannes de plateau Vi sont typiquement des vannes de haute qualité (fiabilité, étanchéité, durée de vie) réalisant le fonctionnement séquentiel du SMB. De façon plus générale, toutes les vannes commandées assurant le fonctionnement séquentiel du SMB : vannes de réseau, vannes Vi de plateau, et aussi vannes des moyens commandés de limitation du débit circulant dans Lk doivent être considérées selon l'invention comme les vannes "principales" du SMB, reliées à la colonne et commandées par le système de commande du fonctionnement séquentiel du SMB (ordinateur, automate programmable ou autre système équivalent).
Certaines vannes principales du fonctionnement séquentiel du SMB ont été mentionnées précédemment comme étant uniques selon l'invention : Vi pour chaque plateau Pi; jeu unique de vannes de réseau VFk ,VDk ,VRk ,VEk pour chaque tronçon Sk. On ne sortirait cependant pas du cadre de l'invention si l'on utilisait en sus d'autres vannes telles que des vannes secondaires d'isolement occasionnel, typiquement de qualité bien inférieure, commandées ou non, mais ne participant pas au fonctionnement séquentiel du SMB et permettant par exemple le démontage d'un équipement quelconque: pompe ou vanne principale utilisée pour le fonctionnement séquentiel etc.... Typiquement, la ligne de dérivation Lk, qui est utilisée pour le transit de tous les fluides F, D, R, E à leur débit nominal n'est plus, dans le dispositif selon l'invention, une petite ligne annexe comme dans l'art antérieur, mais a généralement un diamètre intérieur au moins égal au plus grand diamètre d'ouverture des vannes de
réseau reliées à Lk, de façon à pouvoir faire circuler les fluides F, D, R, E sans limitation de capacité. Du fait de l'utilisation de lignes de dérivation Lk aptes à véhiculer des débits importants, on utilise avantageusement des moyens commandés de limitation du débit afin de réaliser les circulations en dérivation à faible débit (typiquement de 2 à 20% du débit circulant dans la colonne). Le terme "circulation en dérivation" signifie ici qu'une fraction (faible) du débit circulant dans la colonne est soutirée d'un plateau et réintroduite sur un autre plateau du même tronçon Sk. Le terme moyens commandés s'applique typiquement à une vanne commandée, typiquement au moyen d'une chaîne de régulation, à partir de l'information fournie par un débitmètre. On peut à cet effet utiliser une vanne de régulation de débit installée directement sur la ligne Lk. Cette vanne est alors typiquement une vanne à ouverture progressive et non une vanne commandée tout ou rien (ayant seulement 2 positions possibles : pleine ouverture et fermeture).
Cependant, selon une variante préférée de l'invention, au moins une, ou de préférence chacune des dites lignes de dérivation Lk comprend un moyen commandé de limitation du débit circulant dans Lk, qui n'est pas installé directement sur Lk mais en dérivation autour d'une vanne de plateau Vi d'un plateau Pi de Sk, sur une petite dérivation secondaire lk. Ce moyen est généralement une vanne commandée vi de plus petit diamètre d'ouverture que celui de Vi, par exemple de diamètre d'ouverture au plus égal à 60%, ou à 50% de celui de Vi, par exemple compris entre 10% et 50% du diamètre d'ouverture de Vi. Lorsqu'on veut effectuer un balayage interne en dérivation de Lk et limiter ce débit interne en dérivation (circulant d'un plateau de Sk vers un autre plateau de Sk), on laisse la vanne de plateau Vi fermée et l'on ouvre la petite vanne vi en dérivation autour de Vi. Ainsi, l'utilisation d'une petite dérivation secondaire Ik autour d'une des vannes de plateau Vi (typiquement la vanne Vi du plateau Pi inférieur de Sk) permet d'utiliser une vanne de plus petit diamètre d'ouverture que si le moyen de limitation de débit est une vanne disposée sur la ligne de dérivation principale Lk, qui est de relativement plus grand diamètre du fait que Lk doit permettre la circulation des fluides F, D, R, E à leur débit nominal.
Selon l'invention, l'embout comprenant Vi doit être interprété comme ne comprenant pas la petite dérivation secondaire Ik autour de Vi, ni la petite vanne vi disposée sur /k. Cet embout comprend donc bien une vanne unique Vi permettant la circulation des fluides principaux F, D, R, E.
La définition d'un tronçon Sk doit être précisée dans le cas du fond de la colonne. En effet, il n'y a typiquement pas de plateau Pn en dessous du lit d'adsorbant An disposé en fond de colonne, car il n'y a pas de nécessité de distribuer les fluides dans un lit immédiatement inférieur. Aussi, selon l'invention, on considère dans ce cas que le plateau Pn manquant est remplacé par la ligne de sortie inférieure de la colonne, typiquement reliée soit à l'entrée de la même colonne, via une pompe de recirculation, soit à la tête d'une deuxième colonne de séparation.
De préférence, la colonne entière (à l'exception du plateau de tête, exclu par la définition choisie du mot tronçon) est constituée par les tronçons superposés adjacents Sk. Elle peut aussi être sensiblement constituée par une association de tronçons à 2 lits et 2 plateaux et d'un ou plusieurs tronçons à 3 lits et 3 plateaux. Enfin, selon une variante non préférée, on peut aussi utiliser des tronçons Sk à 2 lits et 2 plateaux selon l'invention et un ou quelques plateaux individuels Pi alimentés selon l'art antérieur, tel qu'il est notamment représenté en figure 1.
L'invention, décrite précédemment dans le cas de 4 réseaux de fluides F, D, R, E est aussi utilisable de façon similaire lorsqu'il y a non pas 4, mais 5 ou 6 réseaux de fluides, par exemple en utilisant 2 raffinats RI , R2 et/ou un reflux RE de produit riche en produit recherché. Il y a alors 5 ou 6 vannes de réseau par tronçon Sk et ligne Lk.
Le dispositif selon l'invention conduit également à limiter les longueurs des lignes de dérivation externes Lk et Lk+1 puisque les embouts de raccordement (ou piquages, un embout étant aussi un piquage sur la colonne) de chacune de ces lignes sont superposés, ou à décalage angulaire faible (au plus 20 ). Ceci est favorable du point
de vue de la limitation des volumes intérieurs de lignes qu'il faut balayer lorsqu'on change de fluide alimenté/extrait. Le dispositif permet toutefois grâce à un décalage angulaire moyen important, compris entre 70 et 110 entre les embouts de deux tronçons adjacents superposés Sk et Sk+ 1 d'éviter de fragiliser mécaniquement la colonne par une accumulation de piquages sensiblement superposés sur une même génératrice de la colonne.
Selon l'invention, le terme orientation d'un embout, ou piquage s'appliqueà la droite orientée, partant du centre du plateau, sur l'axe de la colonne, et dirigée vers cet embout (à son point de raccordement avec la colonne). Par définition, le décalage angulaire entre deux orientations d'embouts (pour deux plateaux différents) est le plus petit angle formé par les orientations des embouts de ces deux plateaux, en projection sur le même plan horizontal de référence. II s'agit donc d'un angle toujours compris dans l'intervalle [ 0 - 180 ]. L'orientation moyenne de deux embouts (pour un ensemble de deux plateaux différents) présentant un décalage angulaire d'un angle alpha < 180 , est par définition l'orientation médiane, correspondant à un décalage angulaire de alpha 12 par rapport aux deux orientations des embouts considérés. Le décalage angulaire moyen entre les embouts de deux tronçons Sk et Sk+1 est le décalage angulaire des orientations moyennes des embouts de ces deux tronçons. Typiquement, la colonne entière, à l'exception de la tête de colonne comprenant le plateau de tête, et optionnellement du fond de colonne comprenant le lit inférieur et/ou le plateau inférieur, est constituée par une pluralité de tronçons superposés à 2 plateaux, dans laquelle les deux embouts d'un même tronçon Sk présentent entre eux un décalage angulaire par rapport à l'axe de la colonne nul ou inférieur ou égal à 20 , et deux tronçons adjacents superposés quelconques présentent entre eux un décalage angulaire moyen de leurs embouts compris entre 70 et 110 . Le plateau inférieur peut aussi appartenir à un tronçon Sk, avec raccordement de Lk en point bas à la ligne de sortie de colonne (et non plus à la colonne), et présenter alors de préférence les mêmes caractéristiques de décalage angulaire entre ses deux piquages (nul ou inférieur ou égal à 20 ), ainsi qu'un décalage angulaire moyen
de ces piquages par rapport à ceux du tronçon Sk-1 immédiatement supérieur, qui est typiquement compris entre 70 et 110 .
De préférence, les embouts d'un tronçon Sk quelconque présentent entre eux un décalage angulaire sensiblement nul, et deux tronçons adjacents superposés quelconques présentent entre eux un décalage angulaire moyen de leurs embouts de sensiblement 90 . Dans ce cas, les lignes de dérivation Lk sont typiquement parallèles à une génératrice de la colonne, et donc de longueur minimale.
Selon une autre caractéristique préférée de l'invention, on utilise les décalages angulaires des piquages pour changer l'orientation des panneaux DMEi,j à secteurs parallèles composant typiquement les plateaux. Ce changement de direction des panneaux à secteurs parallèles (ou d'orientation des panneaux) permet de limiter les hétérogénéités locales de circulation des fluides dues à la géométrie des plateaux et à leur système d'alimentation / extraction : En évitant une orientation uniforme des panneaux, et en changeant au contraire leur orientation, de préférence d'un angle voisin de 90 , on évite un cumul des effets des hétérogénéités de circulation le long de la colonne. Par exemple une circulation moindre au niveau d'une zone locale d'un plateau sera partiellement ou totalement compensée par une zone de circulation accrue d'un plateau inférieur située dans la même partie de la colonne. Ceci tend à égaliser les fronts d'adsorption des produits sur une section de la colonne. Selon l'invention, le terme "direction des secteurs parallèles" s'applique à la droite, non orientée dans un sens ou dans l'autre, située dans un plan horizontal de référence, qui est parallèle aux secteurs considérés et passe par l'axe de la colonne.
Par définition, le décalage angulaire entre deux directions (ou orientations) de panneaux à secteurs parallèles (de deux plateaux différents) est le plus petit angle formé par les directions des secteurs parallèles de ces deux plateaux, en projection sur le même plan horizontal de référence. Il s'agit donc d'un angle toujours compris dans l'intervalle [ 0 - 90 ].
La direction (ou orientation) moyenne de secteurs parallèles de deux plateaux différents dont l'une des directions est décalée d'un angle alpha < 90 par rapport à
l'autre , est par définition la direction médiane, correspondant à un angle décalé de alpha / 2 par rapport aux deux directions considérées.
Ainsi, selon une première variante de conception des plateaux du dispositif, chaque plateau Pi d'un tronçon Sk est subdivisé en une pluralité de panneaux DMEi,j à secteurs parallèles à une direction, raccordés à un embout unique (EMi) pour l'alimentation des fluides d'alimentation et l'extraction des fluides soutirés, et pour tout plateau d'un tronçon Sk, les directions des panneaux à secteurs parallèles des plateaux d'un même tronçon Sk présentent un décalage angulaire nul ou inférieur ou égal à 20 , et la direction moyenne des panneaux à secteurs parallèles des plateaux d'un tronçon Sk présente un décalage angulaire compris entre 70 et 90 bornes comprises par rapport à celle des panneaux d'un tronçon voisin Sk+1 ou Sk-1 . La direction des secteurs parallèles de ce plateau présente de préférence un décalage angulaire constant avec l'embout raccordé à ce plateau, ce décalage constant étant typiquement soit sensiblement nul soit sensiblement égal à 90 . Selon cette variante, les directions des panneaux DMEi,j à secteurs parallèles des plateaux d'un même tronçon Sk sont donc sensiblement voisines ou identiques (à au plus 20 de décalage). A contrario, les directions moyennes des panneaux à secteurs parallèles des plateaux changent d'un angle compris entre 70 et 90 lorsqu'on passe d'un tronçon Sk à un tronçon adjacent. Il y a donc un changement important de direction (voisin de 90 ) des panneaux, 2 plateaux par 2 plateaux (tronçon par tronçon).
Selon une seconde variante de conception des plateaux et du dispositif, chaque plateau Pi d'un tronçon Sk est subdivisé en une pluralité de secteurs parallèles à une direction, raccordés à un embout unique pour l'alimentation des fluides d'alimentation et l'extraction des fluides soutirés, et, pour chaque ensemble de deux plateaux superposés adjacents appartenant à un même tronçon Sk ou à deux tronçons superposés, la direction des panneaux à secteurs parallèles de l'un des plateaux présente un décalage angulaire compris entre 70 et 90 , bornes comprises, avec la direction des secteurs parallèles de l'autre plateau. 16 Selon cette variante, les directions des secteurs parallèles des deux plateaux d'un même tronçon Sk sont sensiblement décalées de 90 , et ce même décalage existe lorsqu'on passe du plateau inférieur de Sk au plateau inférieur adjacent appartenant au tronçon inférieur Sk+1. Les alternances de direction des secteurs parallèles se produisent donc dans ce cas à chaque plateau, et non plus à chaque groupe de 2 plateaux (à chaque tronçon), ce qui augmente les alternances de direction des secteurs. Par contre, comme les 2 embouts ont un décalage angulaire faible ou nul à l'intérieur d'un même tronçon, ce changement de direction nécessite alors deux conceptions différentes de plateau, avec des orientations de secteurs décalées de 90 , comme il sera explicité lors de la description des figures. Typiquement, la ligne de dérivation Lk a un diamètre intérieur au moins égal au plus grand diamètre d'ouverture des vannes de réseau reliées à Lk. Ainsi, le diamètre de Lk ne constitue pas une limitation de débit par rapport au diamètre d'ouverture des vannes de réseau connectées directement à Lk.
Comme déja mentionné, le SMB peut fonctionner avec un reflux RE, comprenant de l'extrait, ou typiquement riche en produit recherché obtenu en distillant l'extrait pour éliminer le désorbant (comprenant plus de 50%, ou même 90% voire 99% de produit recherché). De préférence, le dispositif selon l'invention comprend alors un réseau d'alimentation séquentielle RE-Net du reflux RE, ce réseau étant relié à chacun des secteurs Sk via une ligne unique de grand diamètre. Ainsi, le réseau du reflux est raccordé de façon identique à ceux des autres fluides de procédé F, D, R, E.
De façon analogue, le SMB peut aussi fonctionner avec un soutirage séquentiel d'un second raffinat R2, et dans ce cas, le dispositif selon l'invention comprend de préférence un réseau R2-Net relié à chacun des secteurs Sk via une ligne unique de grand diamètre comprenant une vanne de réseau unique qui est aussi de grand diamètre. Ainsi, le réseau du second raffinat est raccordé de façon identique à ceux des autres fluides de procédé F, D, R, E, (RE).
L'invention concerne également un procédé de séparation utilisant le dispositif décrit précédemment, dans lequel au cours d'un cycle on utilise séquentiellement chacune des lignes Lk pour la circulation à leur débit nominal des fluides F, D, R, E, vers ou à
partir de chacun des plateaux Pi de Sk via en série la vanne de plateau Pi et l'une des vannes de réseau VFk ,VDk ,VRk ,VEk , et dans lequel Lk est empruntée par chacun des fluides F, D, R, E sur la totalité de sa longueur au cours d'un cycle.
Généralement, on réalise un balayage interne d'une partie au moins de chacune des lignes de dérivation Lk lorsque aucune vanne de réseau reliée à Lk n'est ouverte et l'on stoppe tout balayage interne de Lk lorsque qu'une vanne de réseau reliée à Lk est ouverte.
De préférence, on réalise un balayage interne de Lk à partir du plateau Pi situé en position supérieure dans Sk et vers le plateau Pi+1 ou Pi+2 qui est situé en position inférieure dans Sk, dans toute période de temps ou Sk n'est pas relié à l'un des réseaux fluides, et qui se trouve immédiatement avant une période ou l'une des vannes de réseaux reliées à Sk est ouverte pour l'alimentation ou le soutirage de l'un des fluides vers ou à partir du plateau Pi. Ce balayage interne conduit à l'ouverture de Vi dans la période précédant une période d'alimentation ou de soutirage du plateau Pi (ce qui requiert aussi l'ouverture de Vi) et évite un mouvement d'ouverture ou fermeture de Vi entre ces périodes consécutives. La réduction du nombre de mouvements de vannes réduit l'usure de ces vannes et accroît la fiabilité du dispositif et du procédé associé. Généralement, on réalise des balayages internes d'au moins deux et souvent de la totalité des lignes de dérivation Lk. Typiquement, le balayage interne dure pendant au moins 20%, souvent au moins 40 %, ou même au moins 50 % du temps.
L'invention permet de réaliser toutes sortes de séparations chromatographiques, et notamment de mettre en oeuvre un procédé de séparation de paraxylene, en tant que produit recherché, à partir d'une charge d'hydrocarbures aromatiques à 8 atomes de carbone, ou un procédé de séparation de métaxylene, en tant que produit recherché, à partir d'une charge d'hydrocarbures aromatiques à 8 atomes de carbone.
De façon générale, elle permet l'utilisation du dispositif décrit précédemment pour la séparation d'un hydrocarbure aromatique quelconque à partir d'une charge d'hydrocarbures aromatiques ayant le même nombre d'atomes de carbone.
Description des figures et fonctionnement des dispositifs représentés: L'invention sera comprise aisément en suivant la description des figures annexées dans lesquelles: La figure 1 représente schématiquement une partie d'un dispositif SMB selon l'art antérieur, avec les vannes de réseau correspondantes.
La figure 2 représente schématiquement une partie d'un dispositif SMB selon l'invention, comprenant des tronçons Sk à 2 lits et 2 plateaux , avec les vannes de réseau, les vannes de plateau et les vannes de limitation de débit de dérivation correspondantes. Les figures 3a et 3b représentent schématiquement respectivement un tronçon 15 intermédiaire et le tronçon de fond de colonne d'un dispositif selon l'invention dans le cas de tronçons Sk à 2 lits et 2 plateaux. La figure 4 représente schématiquement un tronçon Sk intermédiaire à 2 lits et 2 plateaux, dans le cas ou le moyen de limitation de débit de Lk est une vanne de régulation disposée sur Lk. 20 Les figures 5a, 5b, 5c, et 5d représentent quatre variantes de plateau Pi à secteurs parallèles avec leur réseau d'alimentation/extraction. Les figures 6a et 6b représentent deux variantes de disposition de 4 plateaux successifs adjacents, correspondant à deux tronçons Sk et Sk+1. 25 On se réfère maintenant à la figure 1 représentant une partie de colonne chromatographique d'un SMB selon l'art antérieur. Chacun des lits d'adsorbants Ai-1, Ai, Ai+1, AH-2, Ai+3, Ai+4 est disposé au dessus d'un plateau Pi-1, Pi, PH-1, Pi+2, Pi+3, PH-4, et chacun de ces plateaux est relié par une ligne, respectivement 3, 4, 5, 6, 7, 8 à chacun des 4 réseaux fluides F, D, R, E par une vanne (non référencée). II 30 y a donc 4 vannes principales par plateau. De plus, les plateaux sont reliés deux à deux par une ligne de dérivation la, 1 b, l c, comprenant une vanne de petit diamètre, respectivement 2a, 2b, 2c pour permettre le passage d'un débit de
dérivation limité : 2 % à 20 % du débit circulant dans la colonne. Au total, il y a donc 4 vannes principales et en moyenne 0,5 vanne de petit diamètre (une pour 2 plateaux) pour chaque plateau Pi, soit en moyenne 4,5 vannes par plateau. Le fonctionnement d'un SMB utilisant une telle colonne est bien connu de l'homme de l'art. Typiquement la vanne 2a, ou 2b, ou 2c d'une ligne de dérivation est ouverte lorsque aucun fluide F, D, R, E n'est alimenté ou soutiré de l'un des 2 plateaux reliés par la ligne de dérivation (dérivation temporairement en service). Inversement la vanne 2a, ou 2b, ou 2c d'une ligne de dérivation est fermée lorsque l'un des fluides F, D, R, E est alimenté ou soutiré de l'un des 2 plateaux reliés par la ligne de dérivation (dérivation temporairement hors service). La figure 2 représente une partie de colonne d'un dispositif selon l'invention comprenant 3 tronçons Sk, Sk+1, Sk+2, chacun comprenant 2 lits d'adsorbant et 2 plateaux situés immédiatement en dessous. Les 2 plateaux de chaque tronçon sont reliés par une ligne de dérivation, respectivement Lk, Lk+1, Lk+2 qui est apte à la circulation des fluides F, D, R, E à leur débit nominal. Chaque ligne de dérivation est reliée à un ensemble de 4 vannes de réseau pour l'alimentation et le soutirage des fluides. Contrairement à l'art antérieur, cet ensemble de 4 vannes alimente non pas 1 mais 2 plateaux.
Ainsi, pour le premier tronçon Sk, il y a 4 vannes de réseau VFk ,VDk ,VRk ,VEk alimentant à la fois Pi-1 et Pi. Chaque plateau est par ailleurs relié à la ligne de dérivation correspondante Lk, ou Lk+1, ou Lk+2 par un embout (correspondant à la partie de ligne horizontale sur la figure) comprenant une vanne de sectionnement commandée à 2 voies unique propre au plateau, appelée vanne de plateau : Vi-1, Vi, Vi+1, Vi+2, Vi+3, Vi+4. Chaque vanne de plateau inférieure d'un tronçon: Vi, Vi+2, Vi+4 possède par ailleurs une petite ligne de dérivation secondaire 'k, lk+l , /k+2 munie d'une vanne typiquement de petit diamètre: vi, vi+2, vi+4. Au total, pour chaque tronçon de 2 plateaux, il y a 4 vannes de réseau, 2 vannes de 30 plateau, et une vanne de petit diamètre en dérivation secondaire, soit 7 vannes, et donc en moyenne 3,5 vannes par plateau. Le dispositif fonctionne de la façon suivante:
Pour le tronçon Sk par exemple, lorsqu'on veut, dans une période donnée, alimenter ou soutirer l'un des fluides F, D, R, E au plateau Pi-1, on ouvre la vanne de réseau correspondante VFk ,VDk ,VRk , ou VEk ainsi que la vanne de plateau Vi-1. Les autres vannes de réseau du tronçon Sk sont alors fermées, ainsi que Vi et la petite vanne en dérivation secondaire vi. Lorsqu'on veut, dans une autre période, alimenter ou soutirer l'un des fluides F, D, R, E au plateau Pi, on ouvre la vanne de réseau correspondante VFk ,VDk ,VRk , ou VEk ainsi que la vanne de plateau Vi. Les autres vannes de réseau du tronçon Sk sont alors fermées, ainsi que Vi-1. La petite vanne en dérivation secondaire vi peut rester fermée. Lorsqu'on veut, dans une troisième période, ne pas alimenter ni soutirer l'un des fluides F, D, R, E aux plateaux Pi-1 et Pi, on ferme les vannes de réseau VFk ,VDk ,VRk , et VEk. On réalise alors une circulation d'un débit limité de dérivation dans la ligne Lk (soutiré de Pi-1 et injecté dans Pi) en ouvrant Vi-1, fermant Vi et ouvrant la petite vanne en dérivation secondaire vi. On peut ainsi assurer via Ik un petit débit de dérivation. vi est typiquement une vanne de régulation (à ouverture progressive) pilotée par régulation de débit à partir d'un débitmètre non représenté. Les autres tronçons Sk+1, Sk+2 fonctionnent de façon analogue.
Les figures 3a et 3b représentent schématiquement un tronçon à 2 lits et 2 plateaux. A la figure 3b est représenté un tel tronçon en fond de colonne. On considère alors selon l'invention que la ligne rérérencée Pi+1 remplace par définition le plateau situé en dessous du lit Ai+1, ce plateau étant absent en fond de colonne.
La figure 4 représente un tronçon Sk à 2 lits et 2 plateaux dans lequel le moyen de limitation du débit de dérivation ne comprend pas une dérivation secondaire avec une vanne vi, mais une vanne de plus grand diamètre 9 disposée sur la ligne Sk elle-même (avec les moyens de mesure de débit associés, non représentés).
Les figures 5a, 5b, 5c, et 5d représentent des vues de dessus de différentes réalisations d'un plateau Pi à panneaux DMEi,j à secteurs parallèles avec leur réseau d'alimentation/extraction. La présente invention n'est pas liée a la géométrie des ramifications de ce réseau.
Pour chacun des plateaux correspondant aux figures 5a, 5b et 5c, L'embout unique EMi raccordé au réseau d'alimentationlextraction des fluides de procédé rentre radialement dans la colonne pour rejoindre via un conduit radial le centre de la colonne ou est réalisée une première division en 2. Une série de subdivisions successives permet d'alimenter individuellement tous les panneaux DMEi,j afin d'alimenter et extraire les fluides du SMB de façon régulière sur l'ensemble de la section du plateau. Pour le plateau de la figure 5d, le conduit radial est subdivisé plus en amont, et ne passe pas par le centre de la colonne, ce qui permet éventuellement d'installer un mât central supportant les plateaux et le lit d'adsorbant situé au dessus du plateau. Pour les plateaux des figures 5a et 5b les panneaux DMEi,j s'étendent perpendiculairement à l'embout EMi, parallèlement à une même direction indiquée par la droite non orientée 10. Cette direction des secteurs parallèles présente un décalage angulaire de 90 avec l'embout EMi.
Au contraire, pour les plateaux des figures 5c et 5d les panneaux DMEi,j s'étendent parallèlement à l'embout EMi, et à une même direction indiquée par la droite non orientée 11. Cette direction des secteurs parallèles présente donc un décalage angulaire nul avec l'embout EMi. Les ramifications du réseau unique commun pour l'alimentation et le soutirage séquentiels des fluides de procédé peuvent être réalisées de diverses manières. Les réseaux des plateaux des figures 5a et 5c comprennent à la fois des divisions en 2, par exemple en amont des extrémités terminales 12 de raccordement aux panneaux, et également des subdivisions en râteau. Les réseaux des plateaux des figures 5b et 5d comprennent exclusivement des divisions en 2 successives. On peut aussi utiliser des divisions telles qu' exposées dans le brevet US 5,938,333. La dimension des conduits est en général décroissante, au fur et à mesure des ramifications, mais on peut également avoir des parties du réseau avec des conduits de même diamètre, des divisions en 2 avec réduction de diamètre sur une ou les deux branches aval etc... On peut aussi, sans sortir du cadre de l'invention, alimenter chaque panneau DMEi,j par deux extrémités terminales 12 et non une seule.
La figure 6a représente une première variante de disposition de 4 plateaux superposés adjacents, correspondant à deux tronçons Sk et Sk+1. dans cette variante, tous les plateaux ont la conception de la figure 5b, tous les panneaux DMEi,j à secteurs parallèles d'un plateau étant perpendiculaires à l'embout unique EMi correspondant à ce plateau, donc présentant un décalage angulaire de 90 avec cet embout. Les embouts des plateaux Pi-1 et Pi appartenant au même tronçon Sk sont superposés et présentent donc un décalage angulaire nul. De ce fait, la ligne Lk représentée en pointillé est typiquement de longueur minimale, et est facile à installer n'ayant pas à tourner autour de la colonne. Les embouts des plateaux Pi+1 et Pi+2 appartenant au même tronçon immédiatement inférieur Sk+1 sont également superposés et présentent donc aussi un décalage angulaire nul. De ce fait, la ligne Lk+1 représentée en pointillé est aussi typiquement de longueur minimale, et est facile à installer n'ayant pas à tourner autour de la colonne. Les embouts de Sk+1 sont par contre décalés de 90 par rapport à ceux de Sk. Il en est de même pour les directions des panneaux à secteurs parallèles des plateaux de Sk+1, qui sont décalés de 90 par rapport à ceux des plateaux de Sk. II y a donc un décalage angulaire de 90 des secteurs parallèles, 2 plateaux par 2 plateaux, c'est- à-dire tronçon par tronçon. Cette disposition permet d'éviter ou de limiter le cumul des hétérogénéités de circulation de fluides dans la section de la colonne, du fait du caractère non parfaitement homogène du système d'alimentation/extraction. Elle tend à régulariser les fronts d'adsorption dans les différents points de la section de la colonne, par rapport à une disposition avec tous les plateaux drectement superposés conduisant au cumul des hétérogénéités dues à chaque nouveau plateau. La variante de disposition de 4 plateaux superposés adjacents (voisins) de la figure 6a permet donc à la fois d'obtenir une longueur typiquement minimale pour les lignes de dérivation Lk, Lk+1, faciles à installer mais aussi d'éviter ou limiter le cumul des hétérogénéités de circulation dans la colonne. Enfin, elle permet d'éviter l'accumulation de piquages sur une génératrice de la colonne, les embouts étant décalés de 90 à chaque nouveau tronçon. Ceci est favorable du point de vue de la tenue mécanique de la colonne, qui n'est pas fragilisée.
La figure 6b représente une autre variante de disposition de 4 plateaux successifs adjacents, correspondant à deux tronçons Sk et Sk+1. Selon cette variante, il y a décalage angulaire de 90 de la direction des panneaux à secteurs parallèles d'un plateau à celle des panneaux à secteurs parallèles d'un ou du plateau adjacent (plateau(x) le(s) plus proche(s)), c'est-à-dire plateau par plateau et non plus tronçon par tronçon. Ceci augmente encore la limitation du cumul des hétérogénéités de circulation dans la colonne. Les deux embouts (piquages) d'un même tronçon Sk ou Sk+1 restent superposés, permettant de conserver l'avantage de lignes de dérivation typiquement de longueur minimale, et faciles à installer. Ceci est permis par l'utilisation alternée de deux types de plateaux à réseau de distribution différents: un type selon la conception de la figure 5a (pour Pi-1 et Pi+2) et un type selon la conception de la figure 5c (pour Pi et Pi+1). Cette variante permet donc l'obtention d'une alternance plus fréquente de plateaux avec changement d'orientation des secteurs parallèles, en contrepartie de l'utilisation de 2 types de plateaux différents. Elle conserve l'avantage de lignes de dérivation typiquement de longueur minimale, faciles à installer.
Meilleur mode de réalisation: Le meilleur mode de réalisation de l'invention est un SMB dont la ou les colonnes sont essentiellement constituées par des tronçons Sk à 2 lits et 2 plateaux, à l'exception, par définition de la tête de colonne comprenant le plateau de tête. Les tronçons Sk comprennent des petites lignes de dérivation secondaire lk, munies de vannes de petit diamètre vi.
Dans un tel dispositif, à titre d'exemple de 24 lits et 24 plateaux (par exemple 2 colonnes en boucle de 12 lits et 12 plateaux chacune), il y a 6 tronçons Sk par colonne, soit 12 au total. II n'y a donc besoin pour le contrôle du SMB que de 24 vannes de plateau, et 4 x 12 = 48 vannes de réseau (4 pour chacun des 12 tronçons Sk nécessaires), soit 72 vannes principales auxquelles il faut ajouter 12 petites vannes vi de régulation (en dérivation secondaire), soit 84 vannes au total, ce qui représente 3, 5 vannes par plateau en moyenne.
Dans l'art antérieur correspondant à la figure 1, le SMB équivalent requiert 4 x 24 = 96 vannes principales (4 vannes par plateau) et 12 vannes de diamètre réduit, soit 108 vannes au total, et 4,5 vannes par plateau. Les plateaux du mode de réalisation préféré du dispositif, et leurs secteurs parallèles sont décalés deux par deux à 90 (tronçon par tronçon, sans changement de géométrie de plateau), tel qu'indiqué à la figure 6a, ou sont décalés un par un à 90 (plateau par plateau, avec changement de géométrie de plateau), tel qu'indiqué à la figure 6b, ce qui régularise l'écoulement des fluides dans la colonne et réduit le volume des lignes de dérivation externes principales Lk qui n'ont pas besoin de tourner autour de la colonne, sans fragiliser la colonne par une accumulation de piquages (embouts) superposés. Le dispositif selon l'invention ainsi décrit peut être utilisé pour un procédé de séparation chromatographique quelconque, notamment pour la séparation d'un hydrocarbure aromatique à partir d'une charge d' hydrocarbures aromatiques ayant essentiellement 8 atomes de carbone et comprenant cet hydrocarbure. En particulier il peut être utilisé pour la séparation de paraxylène à partir d'une coupe aromatique essentiellement composés d'hydrocarbures en C8, en utilisant du toluène ou du paradiéthylbenzène comme désorbant et une zéolithe comme adsorbant comme décrit par exemple dans le brevet FR 2 789 914. II peut aussi être utilisé pour la séparation de métaxylène à partir d'une coupe aromatique en C8, en utilisant du toluène ou de la tétraline comme désorbant et un adsorbant tel que décrit par exemple dans le brevet US 5,900,523 et les demandes de brevet FR 05/52.485 et FR 05/52.486.
Il peut aussi être utilisé pour la séparation d'une ou de plusieurs normales paraffines (séparées du reste des hydrocarbures) à partir d'un mélange d'hydrocarbures, notamment paraffiniques ou paraffiniques et naphténiques, par exemple en utilisant le normal butane ou le normal pentane comme désorbant (éventuellement l'isooctane comme diluant inerte) et une zéolithe 5A comme adsorbant.30
Il peut enfin être utilisé pour la séparation d'au moins une oléfine d'une coupe d'hydrocarbures comprenant un tel hydrocarbure, selon des conditions connues de l'art antérieur, par exemple en utilisant une zéolithe X échangée au calcium.
L'invention n'est pas limitée à la description précédente, et l'homme de l'art pourra utiliser pour sa mise en oeuvre toute autre caractéristique technique connue dans l'état de l'art.

Claims (17)

REVENDICATIONS
1. Dispositif permettant de séparer au moins un composé recherché à partir d'un mélange comprenant ce composé par adsorption en lit mobile simulé comportant : au moins une colonne divisée en une pluralité de lits d'adsorbants Ai séparés par des plateaux distributeurs/extracteurs Pi pour l'alimentation et l'extraction séquentielles d'au moins deux fluides d'alimentation : une charge F et un désorbant D, et d'au moins deux fluides soutirés : un raffinat R et un extrait E, Pi étant disposé entre le lit Ai, et le lit immédiatement inférieur Ai+1, le dispositif comprenant également des réseaux de fluides, soit au moins un réseau FNet de charge, un réseau D-Net de désorbant, un réseau R-Net de raffinat et un réseau E-Net d'extrait, chacun de ces réseaux étant relié à la colonne par une pluralité de lignes comprenant des vannes de sectionnement commandées à 2 voies, appelées vannes de réseau, pour l'alimentation ou le soutirage séquentiels desdits fluides, dans lequel la colonne est divisée, sur la plus grande partie au moins de sa hauteur en une pluralité de tronçons superposés adjacents Sk, chaque tronçon Sk étant constitué par un tronçon de colonne comprenant essentiellement deux lits d'adsorbant successifs et les deux plateaux distributeurs/extracteurs Pi qui sont disposés immédiatement en dessous desdits lits d'adsorbant successifs, chacun des plateaux distributeurs/extracteurs Pi de chacun des tronçons Sk est à réseau unique commun pour l'alimentation et le soutirage séquentiels des fluides F, D, R, E, les plateaux Pi de chaque tronçon Sk sont reliés entre eux par une ligne de dérivation externe Lk connectée à chaque plateau Pi de Sk par un embout (EMi) comprenant une vanne de sectionnement commandée à 2 voies unique propre au plateau Pi, appelée vanne de plateau Vi, pour l'alimentation ou le soutirage séquentiels des fluides F, D, R, E dans ou à partir de Pi, chacune des dites lignes de dérivation Lk comprend au moins un moyen commandé de limitation du débit circulant dans Lk, qui est soit installé sur la ligne Lk soit en dérivation autour d'une vanne de plateau Vi d'un plateau Pi de Sk, dans lequel la ligne de dérivation Lk de chacun des tronçons Sk est reliée à chacun des réseaux F-Net, D-Net, R- Net et E-Net via une ligne unique comprenant une vanne de réseau unique, respectivement VF ,VD ,VR ,VE pour l'alimentation ou le soutirage séquentiel du fluide correspondant F, D, R ou E vers ou à partir du tronçon Sk considéré, ce dispositif comprenant au moins 2 tronçons superposés adjacents Sk et Sk+1, Sk comprenant les plateaux Pi-1 et Pi reliés par une ligne de dérivation externe Lk raccordée à la colonne par deux embouts comprenant respectivement les vannes de plateau Vi-1 et Vi, et Sk+1 comprenant les plateaux Pi+1 et PH-2 reliés par une ligne de dérivation externe Lk+1 raccordée à la colonne par deux embouts comprenant respectivement les vannes de plateau Vi+1 et Vi+2, dans lequel les deux embouts de Sk sur la colonne présentent entre eux un décalage angulaire par rapport à l'axe de la colonne qui est nul ou inférieur ou égal à 20 , les deux embouts de Sk+1 sur la colonne présentent entre eux un décalage angulaire par rapport à l'axe de la colonne qui est nul ou inférieur ou égal à 20 , et les embouts de Sk présentent avec les embouts de Sk+1 un décalage angulaire moyen compris entre 70 et 110 .
2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel la colonne entière, à l'exception de la tête de colonne comprenant le plateau de tête, et optionnellement du fond de colonne comprenant le lit inférieur et/ou le plateau inférieur, est constituée par une pluralité de tronçons superposés à 2 plateaux, dans laquelle les deux embouts d'un même tronçon Sk présentent entre eux un décalage angulaire par rapport à l'axe de la colonne nul ou inférieur ou égal à 20 , et deux tronçons adjacents superposés quelconques présentent entre eux un décalage angulaire moyen de leurs embouts compris entre 70 et 110 .
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel les embouts d'un tronçon Sk quelconque présentent entre eux un décalage angulaire sensiblement nul, et deux tronçons adjacents superposés quelconques présentent entre eux un décalage angulaire moyen de leurs embouts de sensiblement 90 .
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel chaque plateau Pi d'un tronçon Sk est subdivisé en une pluralité de panneaux DMEi,j à secteurs parallèles à une direction, raccordés à un embout unique (EMi) pour l'alimentation des fluides d'alimentation et l'extraction des fluides soutirés, et dans lequel pour tout plateau d'un tronçon Sk, les directions des panneaux à secteurs parallèles des plateaux d'un même tronçon Sk présentent entre eux un décalage angulaire nul ou inférieur ou égal à 20 , et la direction moyenne des panneaux à secteurs parallèles des plateaux d'un tronçon Sk présente un décalage angulaire compris entre 70 et 90 bornes comprises par rapport à celle des panneaux d'un tronçon voisin Sk+1 ou Sk-1.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel chaque plateau Pi d'un tronçon Sk est subdivisé en une pluralité de panneaux DMEi,j à secteurs parallèles à une direction, raccordés à un embout unique (EMi) pour l'alimentation des fluides d'alimentation et l'extraction des fluides soutirés, dans lequel pour chaque ensemble de deux plateaux superposés adjacents appartenant à un même tronçon Sk ou à deux tronçons superposés, la direction des secteurs parallèles de l'un des plateaux présente un décalage angulaire compris entre 70 et 90 bornes comprises avec la direction des secteurs parallèles de l'autre plateau.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel la ligne de dérivation Lk a un diamètre intérieur au moins égal au plus grand diamètre d'ouverture des vannes de réseau reliées à Lk.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel la colonne entière, à l'exception éventuellement de la tête de colonne comprenant le plateau de tête est constituée par lesdits tronçons superposés adjacents Sk, la colonne comprenant une ligne de sortie inférieure assimilée à un plateau Pn correspondant au lit d'adsorbant inférieur An.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel chacune des dites lignes de dérivation Lk comprend au moins un moyen commandé de limitation du débit circulant dans Lk, qui est installé en dérivation autour d'une vanne de plateau Vi d'un plateau Pi de Sk.
9. Dispositif selon la revendication 8 dans lequel ledit moyen de limitation du débit circulant dans Lk installé en dérivation autour de ladite vanne de plateau Vi comprend une vanne commandée de plus petit diamètre d'ouverture que celui de Vi.
10. Procédé de séparation d'un produit par adsorption en lit mobile simulé utilisant un dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au cours d'un cycle on utilise séquentiellement chacune des lignes Lk pour la circulation à leur débit nominal des fluides F, D, R, E, vers ou à partir de chacun des plateaux Pi de Sk via en série la vanne de plateau Pi et l'une des vannes de réseau VFk ,VDk ,VRk ,VEk , et dans lequel Lk est empruntée par chacun des fluides F, D, R, E sur la totalité de sa longueur au cours d'un cycle.
11. Procédé selon la revendication 10 dans lequel on réalise un balayage interne d'une partie au moins de chacune des lignes de dérivation Lk lorsque aucune vanne de réseau reliée à Lk n'est ouverte et l'on stoppe tout balayage interne de Lk lorsque qu'une vanne de réseau reliée à Lk est ouverte.
12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11 dans lequel on réalise un balayage interne de Lk à partir du plateau Pi situé en position supérieure dans Sk et vers le plateau Pi+1 ou PH-2 qui est situé en position inférieure dans Sk, dans toute période ou Sk n'est pas relié à l'un desdits réseaux fluides et qui setrouve immédiatement avant une période ou l'une des vannes de réseaux reliées à Sk est ouverte pour l'alimentation ou le soutirage de l'un desdits fluides vers ou à partir du plateau Pi.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12 dans lequel on réalise des balayages d'au moins 2 lignes de dérivation Lk.
14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13 de séparation d'un hydrocarbure aromatique à partir d'une charge d'hydrocarbures d'aromatiques 10 ayant essentiellement 8 atomes de carbone et comprenant cet hydrocarbure.
15. Procédé selon la revendication 14 de séparation de paraxylene à partir d'une charge d'hydrocarbures aromatiques ayant essentiellement 8 atomes de carbone.
16. Procédé selon la revendication 14 de séparation de métaxylene à partir d'une charge d'hydrocarbures aromatiques ayant essentiellement 8 atomes de carbone. 20
17. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13 de séparation d'au moins un hydrocarbure normal-paraffinique à partir d'une charge d'hydrocarbures comprenant un tel hydrocarbure. 15 25
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