FR2966752A1 - Dispositif de test de solides mis en forme fonctionnant en phase heterogene - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour réaliser des réactions chimiques catalytiques ou des adsorptions hétérogènes avec des solides catalyseurs de réaction ou d'adsorption fonctionnant en phase hétérogène, dont au moins une phase est liquide, comportant: - au moins une enceinte contenant la phase liquide, - des moyens de mise en mouvement du liquide, - un panier axial avec grille fine dans lequel les solides mis en forme sont disposés sous la forme d'un lit de solides, disposé dans l'enceinte, - des moyens de régulation de la température, - des moyens de régulation du débit du liquide à travers le lit de solides, le dispositif étant agencé de façon à permettre la formation d'un ciel gazeux au dessus de la phase liquide. L'invention concerne également le procédé mettant en œuvre ce dispositif, ainsi que l'utilisation du dispositif pour différents tests, réactions ou adsorptions.

Description

i La présente invention concerne le domaine des dispositifs pour la réalisation de réactions chimiques ou d'adsorptions, et plus particulièrement les dispositifs de réactions chimiques ou d'adsorptions avec, des solides mis en forme de type réactifs solides ou des catalyseurs solides ou des adsorbants hétérogènes solides, fonctionnant en phase liquide ou gaz/liquide. Ces dispositifs, également appelés réacteurs ou adsorbeurs, sont utilisés pour évaluer la performance de catalyseurs ou adsorbants prototypes en petite quantité (tests catalytiques ou tests d'adsorption) ou pour la production. Les dispositifs utilisés pour mettre en oeuvre des catalyseurs ou des adsorbants mis en forme dans des systèmes liquide/solide et gaz/liquide/solide sont principalement dans le cas des catalyseurs, les réacteurs à lit fixe en fonctionnement continu, dans le cas de l'adsorption des colonnes de perçage ou adsorbeurs en fonctionnement continu (écoulement co-courant gaz/liquide ascendant ou descendant) et les réacteurs agités avec panier (centrifuge ou statique) en différents modes de fonctionnement (régime continu, semi continu ou en batch indépendamment sur l'une ou les deux phases fluides). Dispositif de réaction ou adsorption à lit fixe Les réacteurs à lit fixe et les adsorbeurs sont très répandus dans l'industrie pour la production de produit issue de réactions catalytiques ou des séparations dans lesquelles le catalyseur ou l'adsorbant est mis en forme. Ces outils sont aussi souvent utilisés comme outils de tests catalytiques ou d'adsorption car ils sont considérés comme des versions miniaturisées des réacteurs et adsorbeurs industriels. Les procédures mises en oeuvre pour réaliser les tests sont donc similaires voir identiques, tant en terme de pression, que de température, temps de contact chimique, au procédé industriel. L'extrapolation des conditions opératoires est donc facilitée. Toutefois, les résultats obtenus en unité pilote lit fixe peuvent ne pas être comparables à ceux d'une unité industrielle lit fixe. Les débits en unités pilotes sont calculés de manière à conserver le même temps de contact chimique, ce qui conduit à des vitesses de circulation des fluides dans le réacteur très différentes avec des modifications importantes de la nature même des écoulements des phases fluides : diminution des re-mélanges par turbulence locale, existence de chemins préférentiels ou d'un mouillage insuffisant du solide et des transferts de matière: diminution drastique de la surface de l'interface gaz-liquide, diminution des coefficients de transfert de matières entre phase et dans les phases. Dans les unités de test, la capacité à apporter les réactifs près des grains de solide peut devenir limitante et ralentir la vitesse apparente de la réaction. Les résultats d'expériences menés en unités pilotes en lit fixe doivent être interprétés aux moyens de modèles pour être extrapolés aux outils industriels. Les modèles étant toujours approchés, cela induit des erreurs et des risques de sous-performance. Les dispositifs à lit fixe sont en particulier peu recommandés pour les réactions très rapides comme les hydrogénations, oxydations. Les dispositifs de test présentent donc des performances inférieures à celles des réacteurs industriels, l'écart dépendant de l'application et de la conception des unités de test. Une solution existante pour améliorer les transferts de matière dans les dispositifs à lits fixe de petite taille consiste à augmenter la hauteur des lits de solide. Cette solution nécessite d'augmenter la quantité de solide nécessaire, ce qui n'est pas toujours possible lors de test de catalyseur ou adsorbant prototype synthétisé en petite quantité. Un autre inconvénient de cette approche est l'augmentation des volumes de réactifs et produits nécessaires, ce qui peut être limitant d'un point de vue sécurité, stabilité et coût. Dans le cas des réacteurs à lit fixe dans des tests catalytiques, l'homme du métier sait qu'il est nécessaire de remplir la porosité entre les grains de catalyseur par une poudre fine qui permet de limiter les passages préférentiels et d'améliorer le mouillage. Cette opération est longue et très minutieuse pour éviter de former des zones sans remplissage où l'hydrodynamique serait très dégradée. Une autre solution pour améliorer les transferts de matière dans les réacteurs lits fixe de petite taille est connue sous le terme de réacteur "filaire ou capillaire" dont on peut trouver une description complète dans le brevet FR 2 884 443. Dans ce type de réacteur, les vitesses de circulation des fluides sont similaires à celles des unités industriels ce qui limite le besoin en modélisation. L'inconvénient majeur de la technologie du réacteur capillaire est la procédure de remplissage et la vidange du réacteur. En effet, dans un réacteur présentant une forme de tube long, les grains sont insérés séquentiellement. Le risque est élevé d'avoir un blocage d'un grain en cours de chargement, blocage qui va déterminer un espace vide et constituer en cours de fonctionnement une possible poche de gaz. Le chargement doit donc être particulièrement soigné pour éviter des défauts d'empilement et donc des défauts dans l'hydrodynamique. L'autre risque inhérent à un réacteur capillaire se situe au niveau du déchargement qui peut devenir impossible, le réacteur ne servant alors qu'une seule fois.

Dans le cas des tests d'adsorption et plus particulièrement dans le cas des essais de purification (adsorption d'un composé en faible quantité dans la charge), les tests peuvent aussi être très longs à cause de la capacité importante de l'adsorbant et de la faible quantité d'impureté dans la charge. Une possibilité utilisée pour contourner ce problème est de réduire la masse de solide testé. Néanmoins, cela conduit souvent à une mauvaise hydrodynamique dans l'adsorbeur. Les dispositifs à lit fixe utilisés dans les tests catalytiques ou d'adsorption peuvent aussi présenter des problèmes au niveau du transfert de chaleur principalement lié aux chaleurs de réaction et à des phénomènes thermiques au niveau de la paroi du réacteur ou de la colonne d'adsorption et lié à la géométrie du dispositif. Dans les unités de test, pour pouvoir évaluer très précisément les constantes cinétiques des réactions qui dépendent fortement de la température il est nécessaire d'opérer à température constante. Un mauvais contrôle thermique se traduit par des résultats plus difficilement exploitables. Les dispositifs à lit fixe sont donc particulièrement inadaptés pour les réactions fortement exo ou endothermiques.

Une alternative aux dispositifs à lit fixe est donc nécessaire principalement pour les tests catalytiques pour des réactions rapides et très endo ou exothermiques, comme par exemple les hydrogénations, oxygénations, synthèse Fischer-Tropsch, ...

Dispositif de réaction ou adsorption agités Pour éviter les désavantages des dispositifs à lit fixe, les réacteurs et adsorbeurs agités sont très souvent utilisés dans certaines réactions et séparations industrielles à faible capacité, dans des tests catalytiques ou d'adsorption hétérogènes.

Dans les tests catalytiques ou d'adsorption, quand les solides à tester se présentent sous forme de poudre fine (granulométrie inférieure à 200pm) , ils peuvent être testés dans des réacteurs ou adsorbeurs dits slurry, dans lesquels la poudre est mise en suspension dans la phase liquide et la phase liquide agitée. Dans ce type de dispositif, du fait de l'agitation, les transferts de chaleur et de masse sont généralement très efficaces. Ces dispositifs permettent généralement de garantir l'isotherme de la réaction ainsi qu'une réduction importante des limitations aux transferts. Ces dispositifs ne fonctionnent qu'avec des poudres fines de diamètre inférieurs à 200pm environ, ce qui exclut le test de solides mis en forme sous forme de billes ou d'extrudés. Les réacteurs et adsorbeurs agités avec panier catalytique sont donc utilisés pour le test de ces solides mis en forme. Les solides mis en formes concernés sont typiquement des billes de diamètre de 800pm à 10 mm et des extrudés de forme cylindrique, trilobe ou quadri-lobe de diamètre de 1 à 3 mm et de longueur de 2 à 10 mm. Dans ces dispositifs, le catalyseur ou adsorbant solide est introduit dans un panier annulaire stationnaire ou rotatif et la circulation des fluides à travers le panier est assurée soit par un mobile d'agitation soit par le mouvement du panier. Différents technologies de réacteur ou adsorbeur agité avec panier catalytique sont connus de l'homme du métier. Ces dispositifs présentent des transferts gaz/liquide et liquide/solide plus élevés que le lit fixe malgré une hydrodynamique souvent non uniforme (volumes morts dans le gaz, dans le liquide, difficultés dans l'agitation due à la présence de deux phases, etc.). Dans les applications gaz / liquide /solide, la dissolution du gaz est aussi souvent mal maîtrisée et la teneur de gaz dissout dans le liquide est souvent inconnue. Pour des réactions exothermiques, la température est plus homogène dans des réacteurs agités que dans des réacteurs à lit fixe lors du transfert de chaleur.

Les expérimentations catalytiques ou d'adsorption menées avec des dispositifs agités en fonctionnement semi continu ou batch peuvent être très riches en informations. Ces dispositifs permettent par exemple d'obtenir le profil de concentration d'un réactif ou produit au cours du temps ce qui permet d'obtenir des vitesses instantanées de réaction ou adsorption (fonctionnement en mode transitoire). Néanmoins, dans ce type de dispositif, il est parfois difficile de découpler les phénomènes transitoires dus à la réaction chimique ou adsorption de ceux dus à un autre phénomène comme par exemple la désactivation du catalyseur ou adsorbant. Un des avantages majeurs des dispositifs agités à panier est la facilité de mise en oeuvre du solide. Un réacteur à panier fonctionnant en continu sur la phase gaz et en batch sur la phase liquide est aussi beaucoup moins onéreux qu'un réacteur à lit fixe équivalent. Les défauts cités ci-dessus (non maîtrise de la dissolution des gaz et de l'hydrodynamique dans le panier et la cuve) permettent l'obtention de résultats relatifs qui ne sont généralement pas extrapolables pour dimensionner des unités industrielles. Des tests dans des conditions mieux maîtrisés sont donc nécessaires. La présente invention a donc pour objet de palier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif pour réaliser des réactions chimiques catalytiques ou des adsorptions hétérogènes. Ce dispositif est principalement indiqué pour des réactions rapides et exothermiques sur des catalyseurs en forme (extrudés ou billes) de manière à pouvoir opérer en conditions maîtrisées (pression, température, débit) indépendamment de la taille et de la forme des particules de catalyseur ou pour des adsorptions et purifications de manière à favoriser: - les transferts de chaleur, - les transferts de masse: gaz/liquide et liquide/solide, - l'hydrodynamique. Pour cela la présente invention propose un dispositif pour réaliser des réactions chimiques catalytiques ou des adsorptions hétérogènes avec des solides catalyseurs de réaction ou d'adsorption fonctionnant en phase hétérogène, dont au moins une phase est liquide, comportant: au moins une enceinte contenant la phase liquide, des moyens de mise en mouvement du liquide, - un panier axial avec grille fine dans lequel les solides mis en forme sont disposés sous la forme d'un lit de solides, disposé dans l'enceinte, des moyens de régulation de la température, - des moyens de régulation du débit du liquide à travers le lit de solides, le dispositif étant agencé de façon à permettre la formation d'un ciel gazeux au dessus de la phase liquide.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend des moyens de saturation de la phase liquide par un réactif présent dans une phase gaz. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de saturations sont formés par un injecteur/distributeur de gaz fixe associé à un mobile de contactage, ou par un mobile de contactage injecteur ou par un injecteur fixe sans mobile de contactage ou par un injecteur fixe associé à au moins un interne de contactage. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de saturations sont disposés dans l'enceinte au dessus du lit de solides. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de saturations sont disposés dans l'enceinte à coté du lit de solides.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de saturations sont disposés à l'extérieur de l'enceinte. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend des moyens de séparation de la phase liquide avec une phase gaz. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens de mise en 20 mouvement du liquide sont formés par un interne agitateur Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le lit de solides est formé par au moins deux couches de solides mis en forme. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la grille fine comporte des trous de diamètres inférieurs au diamètre des solides les plus petits /6 et un taux 25 d'ouverture supérieur à 40% de la surface totale de la grille. L'invention concerne également un procédé de test de solides mis en forme en phase hétérogène mettant en ceuvre le dispositif selon l'invention dans lequel la WH est comprise entre 1 et 10 000 h"'. L'invention concerne également l'utilisation du dispositif selon l'invention pour 30 des test de solides mis en forme en phase hétérogène. Selon une variante de l'invention, le test est un test d'adsorption. Selon une autre variante de l'invention, le dispositif est utilisé pour des réactions d'hydrogénation ou d'hydrogénation sélective d'hydrocarbures ou d'oxydation.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées et données à titre d'exemple: la figure 1 est une représentation schématique d'une variante de la mise en oeuvre 1 du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en ceuvre 1 du dispositif selon l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en oeuvre 1 du dispositif selon l'invention, la figure 4 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en oeuvre 1 du dispositif selon l'invention, la figure 5 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en oeuvre 2 du dispositif selon l'invention - la figure 6 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en oeuvre 2 du dispositif selon l'invention, - la figure 7 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en ceuvre 2 du dispositif selon l'invention, la figure 8 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en oeuvre 2 du dispositif selon l'invention, la figure 9 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en ceuvre 2 du dispositif selon l'invention, - la figure 10 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en oeuvre 3 du dispositif selon l'invention, la figure 11 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en oeuvre 3 du dispositif selon l'invention, la figure 12 est une représentation schématique d'une autre variante de la mise en ceuvre du 3 dispositif selon l'invention.

L'invention concerne un dispositif pour des réactions chimiques ou adsoptions/purifications hétérogènes, fonctionnant en phase liquide/solide ou gaz/liquide/solide, dont différents éléments de la géométrie ont été optimisés de manière à favoriser les transferts de chaleur, les transferts de masse (gaz/liquide/solide et liquide/solide) et l'hydrodynamique à l'intérieur du réacteur. Le dispositif selon l'invention est composé d'une enceinte fermée pouvant être opérée en mode continu (ouvert), batch (fermé) ou semi batch (ouvert sur une phase et fermé sur l'autre, en pratique ouvert sur le gaz et fermé sur le liquide) contenant le liquide de la réaction ou de l'adsorption et dans certaines variantes de l'invention, un ciel gazeux. Elle comporte également un système de pompage du liquide et un panier fixe axial dans lequel est disposé le solide mis en forme. Les solides mis en forme testés dans le cadre de l'invention sont par exemple et de façon non limitative des réactifs solides ou des catalyseurs solides ou des adsorbants hétérogènes solides.

Selon une variante de l'invention, les solides peuvent par exemple être des grains catalytiques sphériques de diamètre compris entre 800pm et 10 mm, mono-dispersés ou polydispersés. Selon une autre variante de l'invention, les solides peuvent par exemple être des grains catalytiques de forme cylindrique, trilobe ou quadri-lobe de diamètre compris entre 1 et 3 mm et de longueur comprise entre 2 et 10 mm, mono-dispersés ou polydispersés. Selon une variante de l'invention, les solides peuvent par exemple être des grains catalytiques broyés de diamètre compris entre 10pm et 800pm, mono-dispersés ou polydispersés.

Dans le cas du mode fermé sur le liquide, au démarrage, la cuve est remplie avec la quantité de liquide souhaité, et fermée. Le reste du volume est remplie avec du gaz ce qui forme le ciel gazeux puis le dispositif est mis sous pression en introduisant plus de gaz dans le système (gaz sous pression). La phase liquide est mise en circulation par le système de pompage (par exemple une hélice) et circule de façon axial à travers le panier rempli de solide, du système de saturation, de la zone de séparation (ou des moyens de séparation), dans la zone de descente et repart vers le système de pompage. Dans le système de saturation, la phase gaz se dissous dans la phase liquide. Ce qui n'est pas dissous remonte à la surface du liquide pour rejoindre le ciel gazeux. Le système de saturation est alimenté en gaz en continu par aspiration ou surpression. Il n'y a donc jamais contact entre le gaz et le solide ce qui est un avantage de la présente invention. La partie gaz dissoute dans le liquide va être consommée lors de la réaction. La pression dans le ciel gazeux diminue (mode fermé sur le gaz) ou est maintenue par ajout continu de gaz dans le ciel gazeux (mode ouvert sur le gaz). Inversement si la réaction produit des composés volatils, une augmentation de pression peut avoir lieu et donc une évacuation progressive des produits gazeux en dehors de l'enceinte via un régulateur de pression. Le dispositif comporte également des moyens de saturation. Ces moyens de saturation permettent de réaliser la saturation du liquide en produit gazeux, et plus particulièrement avec un réactif présent dans une phase gaz. Ce réactif est en général de l'oxygène. Ils permettent de réaliser les fonctions de mise en contact intime du gaz et du liquide puis leur séparation par désengagement. La saturation peut avoir lieu dans l'enceinte du dispositif, dans ce cas les moyens de saturation sont soit au dessus du panier, c'est à dire en série, soit à coté du panier, c'est à dire en parallèle. La saturation peut avoir lieu également en dehors de l'enceinte du dispositif, dans ce cas les moyens de saturation sont disposés en dehors de l'enceinte du dispositif dans une seconde enceinte. Selon une variante de l'invention, dans le cas où le dispositif fonctionne en phase liquide/solide, les moyens de saturation ne sont pas nécessaires. Le gaz du ciel gazeux (il y en a nécessairement un) est alors utilisé pour contribuer à l'agitation et au mélange du liquide mais n'intervient pas dans les réactions. Ce gaz est avantageusement un gaz neutre à la réaction, par exemple l'azote. L'hydrodynamique dans le panier catalytique est ainsi bien contrôlée (distribution du débit uniforme sur la surface). Les moyens de saturation peuvent être composés de : - injecteur/distributeur de gaz fixe associé à un mobile de contactage, ou un mobile de contactage injecteur, c'est à dire que l'injection du gaz se fait par l'intermédiaire du mobile de contactage (qui est généralement un 2966752 io agitateur), et par exemple une pale auto-aspirante où le gaz du ciel gazeux est aspiré dans l'axe du mobile et rejeté par différence de pression aux extrémités des pales, injection de gaz par l'arbre d'agitation depuis l'extérieur, ou 5 - un injecteur fixe, sans mobile de contactage, de type colonne à bulle, colonne à garnissage, colonne à plateau, ou un injecteur fixe associé à au moins un interne de contactage qui peut être composé de monolithe, garnissage structuré ou garnissage en vrac (contenu dans un panier) ou une combinaison de toutes ces possibilités. 10 L'invention concerne également la mise en ceuvre d'un lit peu épais de solide disposé dans le panier fixe. Le solide est disposé sur une grille fine, située soit entre le solide et le fond ajouré du panier (conception qui apporte le plus de rigidité) soit constituant elle-même le fond du panier, qui permet d'une part de protéger le 15 catalyseur d'éventuelles bulles de gaz, et d'autre part de distribuer de manière uniforme le liquide à travers toute la section du lit de solide et de contrôler son hydrodynamique. La grille fine à des trous de diamètre inférieurs au diamètre des plus petits solides divisé par 6 (/6), et de préférence inférieurs au diamètre des solides mis en forme/10 et un taux d'ouverture supérieur à 40% de la surface totale 20 de la grille, et de préférence supérieur à 50% de la surface totale de la grille. Les particules de solide sont disposés en au moins 2 couches et de façon préférée en au moins 10 couches. Le solide est maintenu en place à l'intérieur du panier par une deuxième grille fine qui garantie une bonne distribution du liquide en sortie du lit de catalyseur en le 25 protégeant des importants mouvements de recirculation induit par le saturateur situé au dessus. La grille est maintenue dans le panier par des moyens bien connus de l'homme du métier. La grille supérieure est dimensionnée selon les mêmes critères que la grille inférieure. Le solide est alimenté en liquide par un débit contrôlé en l'absence de toute 30 phase gaz. Ce débit de liquide est choisi pour garantir une consommation partielle du réactif gazeux dissous et/ou pour limiter l'augmentation de température des grains de solide à une valeur admissible, généralement moins de 1 °C. Le liquide est mis en Il mouvement par un moyen mécanique rotatif externe ou interne à l'enceinte qui peut être un rotor, un mobile, un mobile aspirant, une pompe, ... Tous les grains sont exposés au même débit de liquide saturé. L'intégralité du liquide mis en mouvement circule à travers le lit catalytique, ce 5 qui garantie la maîtrise du débit et est un avantage important de la présente invention. Le débit est contrôlé de manière préférée par la vitesse de rotation et/ou éventuellement par d'autres dispositifs de mesure de débit (tube de Pitot, débit-mètres, ...). 10 La technologie de régulation de température est connue de l'homme du métier et se fait par régulation de la température de la paroi de l'enceinte fermée, ou par régulation de la température sur une boucle de recirculation rapide du liquide. La technologie de régulation de pression est connue de l'homme du métier et se fait par exemple par un détendeur associé à une vanne à pointeau ou déverseur 15 sur le ciel gazeux, ces équipements étant branchés sur l'extrémité supérieure de l'enceinte. L'invention est donc un système compact permettant la mise en oeuvre de réactions catalytiques ou des adsorptions en phase liquide saturée en réactif gazeux de manière contrôlée, sur lit fixe traversé de petite taille avec forts débits et une 20 excellente distribution des débits, avec des vitesses de transferts de matière liquide solide importantes et des caractéristiques thermiques améliorées. Tous les grains sont exposés au même débit de liquide et à une température contrôlée. La mise en oeuvre dans une enceinte fermée permet de limiter les coûts d'investissement (petite taille et simplicité) et d'opération (facilité d'opération). 25 L'invention concerne également le procédé de test de solides mis en forme en phase hétérogène mettant en ceuvre le dispositif selon l'invention dans lequel la WH est comprise entre 1 et 10 000 h"'. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour des test de solides mis en forme en phase hétérogène.et par exemple un test d'adsorption. 30 Il peut également être utilisé pour des réaction d'hydrogénation, d'hydrogénation sélective d'hydrocarbures et/ou des réactions d'oxydation.

Exemple de mise en oeuvre: Mise en oeuvre 1 : moyens de saturations en série La mise oeuvre 1 du dispositif selon l'invention est illustré sur les figures 1 à 4.

L'enceinte (1) contient le liquide réactionnel (2), le panier catalytique (5) dans lequel est disposé le solide. L'enceinte contient également le dispositif de pompage (4) du liquide (2). Le dispositif est agencé de façon à permettre la présence d'un ciel gazeux (3), c'est à dire permet au gaz de se placer naturellement au dessus du liquide et de devenir "ciel gazeux". Les moyens de saturation sont disposés au dessus du lit de solide. Au dessus des moyens de saturation (décrit plus loin) se trouve la zone de saturation gaz dans liquide (6). Le dispositif de pompage (4) met en mouvement le liquide dans une circulation ascendante (axiale) au centre à travers leu panier catalytique (5) et la zone externe où le liquide saturé et dégazé descend. Un cylindre (ou équivalent) entourant le panier (5) assure la séparation entre ces deux zones.

Cas 1.a : (figure 1) Les moyens de saturations sont constitués par un Injecteur / distributeur de gaz fixe (7) et un mobile de contactage/agitation (8).

Cas 1.b : (figure 2) Les moyens de saturations sont constitués par un mobile de contactage injecteur de gaz (81).

Cas 1, c : (figure 3) Les moyens de saturations sont constitués par un injecteur de gaz fixe (7), sans mobile de contactage. 1230 Cas 1.d : (figure 4) Les moyens de saturations sont constitués par un injecteur de gaz fixe (7) et au moins un interne de contactage (16) remplissant la zone de contactage (6). L'interne de contactage (16) occupe toute la section de passage. Mise en oeuvre 2 : moyens de saturations en parallèle La mise ceuvre 2 du dispositif selon l'invention est illustré sur les figures 5 à 9.

a. Avec les systèmes rotatifs des moyens de saturations et du dispositif de pompage 10 situés en dessous de l'enceinte, ce qui facilite les opérations de chargement / déchargement du lit et de montage / démontage du couvercle.

L'enceinte (1) contient le liquide réactionnel (2), le dispositif de pompage (4) du liquide (2) et le panier dans lequel est disposé le solide (5). Le dispositif est agencé 15 de façon à permettre la présence d'un ciel gazeux (3). Les moyens de saturation sont disposés à coté du panier et sont séparés de ce dernier par une grille de séparation (10) perméable au liquide mais pas au gaz. Au dessus des moyens de saturation (décrit plus loin) se trouve la zone de saturation gaz dans liquide (6).

20 Cas 2 a.1: (figure 5) Les moyens de saturations sont constitués par un mobile de contactage injecteur (81) pour agiter et saturer le liquide en gaz..

Cas 2.a.2: (figure 6) 25 Les moyens de saturations sont constitués par un injecteur/agitateur fixe (7) et un mobile de contactage (8) pour agiter et favoriser la saturation.

Cas 2.a.3: (figure 7) Les moyens de saturations sont constitués par un injecteur/agitateur fixe (7). Cas 2.a.4: (figure 8) 30 Les moyens de saturations sont constitués par un injecteur/agitateur fixe (7) et au moins un interne de contactage (16). L'interne de contactage (16) occupe toute la section de passage. b. Avec les moyens de saturation passant à travers le couvercle.

Cas 2.b.1: (figure 9) Les moyens de saturations sont constitués par un mobile de contactage injecteur (81) pour agiter et saturer le liquide en gaz.

Exemple de solution : Pale auto-aspirante où le gaz du ciel gazeux est aspiré dans l'axe du mobile et rejeté par différence de pression aux extrémités des pales. Injection de gaz par l'arbre d'agitation depuis l'extérieur

Cas 2.b.2: (non illustré) Les moyens de saturations sont constitués par un injecteur/agitateur fixe et un mobile de contactage pour agiter et favoriser la saturation. Le mobile passe à travers le couvercle, et l'injecteur fixe est alimenté par un tuyau passant à travers le couvercle (comme le cas 1.c, figure 3) par en haut, par en bas ou sur le coté (comme le cas 2.a.2 figure 6) Cas b.3 : (non illustré) Les moyens de saturations sont constitués par un injecteur/agitateur fixe alimenté par un tuyau passant à travers le couvercle par en haut (comme le cas 1.c , figure 3).

Cas 2. b. 4 : (non illustré) Les moyens de saturations sont constitués par un injecteur/agitateur fixe alimenté par un tuyau et au moins un interne de contactage. L'interne de contactage occupe toute la section de passage. Le tuyau passe à coté de l'interne de contactage.

Le couvercle peut être en une ou plusieurs parties. Il est particulièrement avantageux de le faire en 2 parties : une partie facilement démontable au dessus du panier, une partie concernant uniquement les moyens de saturation (et qui sera rarement démontée).

Mise en ceuvre 3 : saturateur externe en parallèle externe La mise ceuvre 3 du dispositif selon l'invention est illustré sur les figures 10 à 12.

L'enceinte (1) contient le liquide réactionnel (2), le dispositif de pompage (4) du liquide (2) et le panier dans lequel sont disposés le solide (5). Les moyens de saturation (11) sont disposés à l'extérieur de l'enceinte. Cas 3.a: (figure 10) Les moyens de saturations (11) comporte un séparateur gaz-liquide. Le liquide saturé est réinjecté dans l'enceinte (1) via la ligne (9). Un moyen de circulation du liquide est nécessaire. Le gaz de saturation est injecté dans le moyen de saturation. La régulation de pression de l'enceinte (1) peut être réalisée soit via le ciel gazeux (3) soit sur le ciel gazeux du séparateur gaz-liquide. Les deux ciels gazeux étant préférentiellement connecté par une ligne pour équilibrer les pressions. Cas 3.b: (figure 11 et 12) Les moyens de saturations (11) comportent un séparateur gaz-liquide (non représenté). Le liquide seul est réinjecté dans l'enceinte (1) via la ligne (9). La pression de la phase gaz dans le séparateur est identique à celle de l'enceinte (1).

Dans ce cas, il est possible d'opérer avec le dispositif de mise en mouvement du liquide en dessous (figure 11) ou au dessus (figure 12) du lit. La présente invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif pour réaliser des réactions chimiques catalytiques ou des adsorptions hétérogènes avec des solides catalyseurs de réaction ou d'adsorption fonctionnant en phase hétérogène, dont au moins une phase est liquide, comportant: - au moins une enceinte (1) contenant la phase liquide (2), des moyens de mise en mouvement du liquide, un panier (5) axial avec grille fine dans lequel les solides mis en forme sont 10 disposés sous la forme d'un lit de solides, disposé dans l'enceinte, des moyens de régulation de la température, - des moyens de régulation du débit du liquide à travers le lit de solides, le dispositif étant agencé de façon à permettre la formation d'un ciel gazeux au dessus de la phase liquide. 15
2. 2. Dispositif selon la revendication 1 comprenant des moyens de saturation de la phase liquide par un réactif présent dans une phase gaz.
3. 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel les moyens de saturations sont 20 formés par un injecteur/distributeur de gaz fixe (7) associé à un mobile de contactage (8), ou par un mobile de contactage injecteur (81) ou par un injecteur fixe sans mobile (7) de contactage ou par un injecteur fixe (7) associé à au moins un interne de contactage (16). 25
4. 4. Dispositif selon une des revendications 2 à 3 dans lequel les moyens de saturations sont disposés dans l'enceinte (1) au dessus du lit de solides.
5. 5. Dispositif selon une des revendications 2 à 3 dans lequel les moyens de saturations sont disposés dans l'enceinte (1) à coté du lit de solides.
6. 6. Dispositif selon une des revendications 2 à 3 dans lequel les moyens de saturations sont disposés à l'extérieur de l'enceinte (1). 30
7. 7. Dispositif selon une des revendications précédentes comprenant des moyens de séparation de la phase liquide avec une phase gaz.
8. 8. Dispositif selon une des revendications précédentes dans lequel les moyens de 5 mise en mouvement du liquide sont formés par un interne agitateur.
9. 9. Dispositif selon une des revendications précédentes dans lequel le lit de solides est formé par au moins deux couches de solides mis en forme. 10
10. 10. Dispositif selon une des revendications précédentes dans lequel la grille fine comporte des trous de diamètres inférieurs au diamètre des solides les plus petits /6 et un taux d'ouverture supérieur à 40% de la surface totale de la grille.
11. 11. Procédé de test de solides mis en forme en phase hétérogène mettant en 15 oeuvre le dispositif selon une des revendication précédentes dans lequel la WH est comprise entre 1 et 10 000 h-'.
12. 12. Utilisation du dispositif selon une des revendications 1 à 10 pour des test de solides mis en forme en phase hétérogène.
13. 13. Utilisation selon la revendication 12 dans laquelle le test est un test d'adsorption.
14. 14. Utilisation du dispositif selon une des revendications 1 à 10 pour des réactions 25 d'hydrogénation ou d'hydrogénation sélective d'hydrocarbures ou d'oxydation. 20