FR3026316A1 - Dispositif compact de melange de fluides - Google Patents

Dispositif compact de melange de fluides Download PDF

Info

Publication number
FR3026316A1
FR3026316A1 FR1459168A FR1459168A FR3026316A1 FR 3026316 A1 FR3026316 A1 FR 3026316A1 FR 1459168 A FR1459168 A FR 1459168A FR 1459168 A FR1459168 A FR 1459168A FR 3026316 A1 FR3026316 A1 FR 3026316A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
mixing chamber
mixing
reactor
fluid
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1459168A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3026316B1 (fr
Inventor
Philippe Beard
Frederic Bazer-Bachi
Cecile Plais
Frederic Augier
Yacine Haroun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority to FR1459168A priority Critical patent/FR3026316B1/fr
Priority to PCT/EP2015/068766 priority patent/WO2016050409A1/fr
Priority to US15/514,017 priority patent/US10569246B2/en
Priority to CN201580052848.1A priority patent/CN107073425B/zh
Priority to TW104131656A priority patent/TW201628710A/zh
Publication of FR3026316A1 publication Critical patent/FR3026316A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3026316B1 publication Critical patent/FR3026316B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/006—Baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/02—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds to eliminate hetero atoms without changing the skeleton of the hydrocarbon involved and without cracking into lower boiling hydrocarbons; Hydrofinishing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/32—Selective hydrogenation of the diolefin or acetylene compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C10G45/44—Hydrogenation of the aromatic hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G47/00—Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G65/00—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only
    • C10G65/02—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only
    • C10G65/10—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only including only cracking steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G65/00—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only
    • C10G65/02—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only
    • C10G65/12—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only including cracking steps and other hydrotreatment steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00327—Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336—Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/00353—Non-cryogenic fluids
    • B01J2208/00362—Liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00327—Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336—Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/00353—Non-cryogenic fluids
    • B01J2208/00371—Non-cryogenic fluids gaseous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/023—Details
    • B01J2208/027—Beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761—Details of the reactor
    • B01J2219/00763—Baffles
    • B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

Dispositif de mélange de fluides pour un réacteur catalytique (1) à écoulement descendant, ledit dispositif comprenant : - au moins un moyen de collecte (5) sensiblement horizontal pourvu d'une conduite de collecte (7) sensiblement verticale pour recevoir les fluides collectés par ledit moyen de collecte (5) ; - au moins un moyen d'injection (8) d'un fluide de trempe débouchant dans ladite conduite de collecte (7) ; - une chambre de mélange (9) située en aval du moyen de collecte (5) dans le sens de circulation des fluides, ladite chambre comprenant une extrémité d'entrée directement reliée à ladite conduite de collecte (7) et une extrémité de sortie (10) pour évacuer les fluides ; et - un plateau de pré-distribution (11) comportant une pluralité de perforation et comprenant au moins une cheminée (13), ledit plateau étant situé en aval de ladite chambre de mélange (9) dans le sens de circulation des fluides ; caractérisé en ce que ladite chambre de mélange (9) est de section en parallélogramme et en ce qu'elle comprend au moins un moyen de déviation (15) sur au moins une des quatre parois internes de ladite chambre de mélange (9) de section en parallélogramme.

Description

Domaine de l'invention La présente invention s'applique dans le domaine des réactions exothermiques et plus particulièrement aux réactions d'hydrotraitement, d'hydrodésulfuration, d'hydrodéazotation, d'hydrocraquage, d'hydrogénation ou encore d'hydrodéaromatisation réalisées dans un réacteur. L'invention concerne également un dispositif de mélange de fluides dans un réacteur à écoulement descendant et son utilisation pour la réalisation de réactions exothermiques. Etat de la technique Les réactions exothermiques réalisées en raffinage et/ou en pétrochimie nécessitent d'être refroidies par un fluide additionnel pour éviter un emballement thermique du réacteur catalytique dans lequel elles sont effectuées. Les réacteurs catalytiques utilisés pour ces réactions comprennent généralement au moins un lit de catalyseur solide. Le caractère exothermique des réactions nécessitent de conserver un gradient de température homogène au sein du réacteur afin d'éviter l'existence de points chauds dans le lit de catalyseur compris dans le réacteur. Ces points chauds peuvent diminuer prématurément l'activité du catalyseur. Ils conduisent également à des réactions non sélectives. Il est donc important de disposer d'au moins une chambre de mélange dans un réacteur, située entre deux lits de catalyseur, qui permette une répartition homogène en température des fluides et un refroidissement des fluides réactionnels à une température désirée. Pour effectuer cette homogénéisation l'homme de l'art est souvent conduit à utiliser un agencement spécifique d'internes souvent complexes comportant une introduction du fluide de trempe la plus homogène possible dans la section du réacteur. Par exemple, le document FR 2 824 495 Al décrit un dispositif de trempe permettant d'assurer un échange efficace entre le ou les fluide(s) de trempe et le ou les fluide(s) du procédé. Ce dispositif est intégré dans une enceinte et comprend une canne d'injection du fluide de trempe, un baffle de collecte des fluides, la boite de trempe proprement dite, opérant le mélange entre le fluide de trempe et l'écoulement descendant, et un système de distribution composé d'une cuvette perforée et d'un plateau distributeur. La boîte de trempe comporte un déflecteur assurant la mise en mouvement tourbillonnaire des fluides selon une direction sensiblement non radiale et non parallèle à l'axe de ladite enceinte et en aval du déflecteur, dans le sens de circulation du fluide réactionnel, au moins une section de passage de sortie du mélange de fluides formé dans la boîte. Ce dispositif permet de pallier certains inconvénients des différents systèmes de l'art antérieur mais reste très encombrant.
Pour remédier au problème d'encombrement, un dispositif de mélange de fluides dans un réacteur à écoulement descendant a été développé, et est décrit dans le document FR 2 952 835 Al. Ce dispositif comprend un moyen de collecte horizontal pourvu d'une conduite de collecte verticale pour recevoir les fluides, un moyen d'injection placé dans la conduite de collecte, et une chambre de mélange annulaire de section circulaire située en aval du moyen de collecte dans le sens de circulation des fluides. La chambre de mélange comprend une extrémité d'entrée reliée à la conduite de collecte et une extrémité de sortie permettant le passage des fluides, ainsi qu'un plateau de pré-distribution horizontal comprenant au moins une cheminée. L'avantage de ce dispositif est qu'il est plus compact que celui décrit précédemment, et permet d'assurer un bon mélange des fluides et une bonne homogénéité en température. Cependant, bien que présentant des caractéristiques techniques très avantageuses, la forme de la chambre annulaire peut présenter des difficultés de conception et de fabrication, et cela notamment lorsque le diamètre de la chambre de mélange est important, ce qui entraîne des coûts élevés en terme de fabrication.
La présente invention a donc pour objet de pallier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif de mélange de fluides pour un réacteur catalytique simple de conception et de fabrication. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif peu encombrant lorsqu'il est placé dans un réacteur catalytique. Enfin, un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de mélange ayant une bonne efficacité de mélange de fluides et présentant une bonne homogénéité en température. Objets de l'invention Un premier objet de l'invention concerne un dispositif de mélange de fluides pour un réacteur catalytique à écoulement descendant, ledit dispositif comprenant : au moins un moyen de collecte sensiblement horizontal pourvu d'une conduite de collecte sensiblement verticale pour recevoir les fluides collectés par ledit moyen de collecte ; - au moins un moyen d'injection d'un fluide de trempe débouchant dans ladite conduite de collecte ; une chambre de mélange située en aval du moyen de collecte dans le sens de circulation des fluides, ladite chambre comprenant une extrémité d'entrée directement reliée à ladite conduite de collecte et une extrémité de sortie pour évacuer les fluides ; et un plateau de pré-distribution comportant une pluralité de perforation et comprenant au moins une cheminée, ledit plateau étant situé en aval de ladite chambre de mélange dans le sens de circulation des fluides ; caractérisé en ce que ladite chambre de mélange est de section en parallélogramme et en ce qu'elle comprend au moins un moyen de déviation sur au moins une des quatre parois internes de ladite chambre de mélange de section en parallélogramme. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention, la section en parallélogramme de ladite chambre de mélange est rectangulaire. De préférence, le rapport entre la hauteur « h » de la section en parallélogramme (ou rectangle) et la largeur « I » de ladite section est compris entre 0,2 et 1,0. Avantageusement, le moyen de déviation occupe au plus 5 (3/0 en volume du volume total de la chambre de mélange, et au plus 20 (3/0 en surface de la surface totale de la section de la chambre de mélange. De préférence, ladite chambre de mélange comprend au moins un moyen de déviation sur la paroi interne latérale de plus grande longueur. Avantageusement, ledit moyen de déviation se présente sous toute forme permettant la déviation au moins en partie du trajet du mélange de fluides traversant ladite chambre de mélange. Dans un mode de réalisation particulier selon l'invention, le dispositif comprend une pluralité de moyens de déviations répartie sur un ou plusieurs niveaux horizontaux de ladite paroi latérale de plus grande longueur. Avantageusement, lesdits moyens de déviations sont espacés de façon régulière ou irrégulière sur ladite paroi latérale de plus grande longueur de la chambre de mélange. De préférence, ledit moyen de déviation est un élément de déviation choisi parmi : une chicane, une ailette, un insert, une pale.
Avantageusement, le plateau de pré-distribution est situé en aval de la chambre de mélange à une distance d2, dans le sens de la circulation des fluides, la distance d2 étant comprise entre 0 et 100 mm. Avantageusement, la longueur de la chambre de mélange est comprise entre 90 et 270 degrés.
Un autre objet de l'invention concerne un réacteur catalytique à écoulement descendant comportant une enceinte renfermant au moins deux lits de catalyseur séparés par une zone intermédiaire comportant un dispositif de mélange de fluides selon l'invention. De préférence, l'extrémité de sortie de la chambre de mélange dudit dispositif de mélange est positionnée suivant la direction radiale de l'enceinte dudit réacteur catalytique.
Avantageusement, la chambre de mélange dudit dispositif est positionnée à la périphérie de l'enceinte dudit réacteur catalytique.
Avantageusement, ladite chambre de mélange dudit dispositif de mélange est positionnée à une distance dl de l'enceinte du réacteur, la distance dl étant comprise entre 0,5% et 25% du diamètre du réacteur. Encore un autre objet de l'invention concerne un procédé de mise en oeuvre d'une réaction exothermique dans un réacteur selon l'invention dans lequel on fait circuler du haut vers le bas dudit réacteur au moins un fluide réactionnel à travers au moins deux lits de catalyseur, et dans lequel on injecte un fluide de trempe dans ledit dispositif de mélange. Un dernier objet de l'invention concerne l'utilisation d'un réacteur selon l'invention pour la réalisation de réactions exothermiques, telles que les réactions d'hydrotraitement, 10 d'hydrodésulfuration, d'hydrodéazotation, d'hydrocraquage, d'hydrogénation ou encore d'hydrodéaromatisation. Description des figures 15 La figure 1 représente une coupe axiale d'un réacteur catalytique à écoulement descendant comprenant au moins deux lits de catalyseur solide, et comprenant le dispositif compact de mélange selon l'invention. La flèche en gras représente le sens d'écoulement des fluides dans le réacteur. La figure 2 représente une section du dispositif compact de mélange selon la coupe 20 représentée par la ligne A-A en pointillé sur la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective du dispositif de mélange selon l'invention. Les figures 4a, 4b, 4c illustrent plusieurs vues en coupe de la chambre de mélange comprenant un moyen de déviation de mélange de fluides selon un plan transversal à la chambre de mélange et passant par la ligne B-B en pointillé telle que représentée en figure 25 2. Description détaillée de l'invention Le dispositif compact de mélange selon l'invention est utilisé dans un réacteur dans lequel 30 s'effectuent des réactions exothermiques telles que des réactions d'hydrotraitement, de d'hydrodésulfuration, d'hydrodéazotation, d'hydrocraquage, d'hydrogénation ou encore d'hydrodéaromatisation. Généralement, le réacteur a une forme allongée le long d'un axe sensiblement vertical. On fait circuler du haut vers le bas dudit réacteur au moins un fluide réactionnel (appelé aussi fluide de process selon la terminologie anglo-saxonne) à travers au 35 moins un lit de catalyseur. En sortie de chaque lit à l'exception du dernier, le fluide réactionnel est recueilli puis est mélangé à un fluide de trempe (appelé aussi fluide de quench selon la terminologie anglo-saxonne) dans un dispositif compact de mélange de fluides avant d'être distribué au lit de catalyseur situé en aval du plateau de distribution. L'aval et l'amont sont définis par rapport au sens de l'écoulement du fluide réactionnel. Le fluide réactionnel peut être un gaz ou un liquide ou un mélange contenant du liquide ou du gaz ; cela dépend du type de réaction effectuée dans le réacteur. Tel que mieux illustré en figure 1, le dispositif de mélange selon l'invention est disposé dans un réacteur 1 de forme allongée le long d'un axe sensiblement vertical dans laquelle on fait circuler du haut vers le bas au moins un fluide réactionnel à travers au moins un lit de catalyseur 2. Le dispositif de mélange selon l'invention est disposé sous le lit de catalyseur 2, par rapport à l'écoulement du fluide réactionnel dans l'enceinte 1. Une grille de support 3 permet de supporter le lit de catalyseur 2 de manière à dégager un espace de collecte 4 sous celui-ci. L'espace de collecte 4 est nécessaire pour permettre le drainage du fluide réactionnel jusqu'à une conduite de collecte 7 (décrite ci-après). Le fluide réactionnel qui s'écoule est par exemple composé d'une phase gaz et d'une phase liquide. Plus particulièrement, le fluide réactionnel traversant le lit de catalyseur 2 en amont est collecté par un moyen de collecte 5 (appelé aussi ici baffle de collecte) sensiblement horizontal pourvu d'une conduite de collecte 7 sensiblement verticale (cf. figure 1). Par sensiblement vertical(e) et par sensiblement horizontal(e), on entend au sens de la présente invention une variation d'un plan avec la verticale, respectivement l'horizon, d'un angle a compris entre ± 5 degrés. Le moyen de collecte 5 est constitué d'une plaque pleine disposée dans le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'enceinte sous la grille de support 3 du lit de catalyseur 2. La plaque du moyen de collecte 5 s'étend radialement sur toute la surface du réacteur 1. Elle comporte à son extrémité une ouverture 6 à laquelle est reliée ladite conduite de collecte 7. Le moyen de collecte 5 permet de recueillir l'écoulement du fluide réactionnel provenant du lit catalytique 2 en amont et de le diriger vers ladite conduite de collecte 7. Le moyen de collecte 5 est distant de la grille de support 3 du lit de catalyseur 2 d'une hauteur H1. La hauteur H1 doit être choisie de manière à limiter la perte de charge lors de la collecte du fluide s'écoulant du lit de catalyseur 2 et à limiter la hauteur de garde, i.e. la hauteur formée par le liquide accumulé dans le moyen de collecte 5. La hauteur de garde ne doit pas modifier le drainage du fluide réactionnel vers la conduite de collecte 7, ni son écoulement dans cette conduite. Dans un mode de réalisation de l'invention, la hauteur H1 est comprise entre 30 et 200 mm, de préférence entre 30 et 150 mm, de manière encore plus préférée entre 40 et 100 mm. Selon un mode de réalisation de l'invention, la hauteur H-1 est égale à 100 mm. Ainsi, le fluide réactionnel issu du lit 2 est contraint dans l'espace de collecte 4 à passer par la conduite de collecte verticale 7.
Le fluide de trempe est quant à lui injecté dans la conduite de collecte 7 via un moyen d'injection 8, par exemple une conduite d'injection 8. Le fluide de trempe peut être liquide ou gazeux ou un mélange contenant du liquide ou du gaz. Par exemple le fluide de trempe peut être de l'hydrogène. L'injection du fluide de trempe s'effectue perpendiculairement au sens d'écoulement du fluide réactionnel dans la conduite de collecte 7. Le moyen d'injection 8 utilisé est bien connu de l'homme du métier. Il peut être un piquage latéral, ou une buse ou araignée, ou une rampe de buses, etc. Le moyen d'injection 8 se situe à n'importe quelle position et hauteur dans la conduite de collecte 7 à partir de l'ouverture 6. Préférentiellement le moyen d'injection 8 se situe au niveau de la connexion de la conduite de collecte 7 et de l'extrémité d'entrée de la chambre de mélange 9. La conduite de collecte verticale 7 débouche dans la chambre de mélange 9 au niveau de l'extrémité d'entrée de ladite chambre. Cette conduite dirige l'écoulement du fluide réactionnel et du fluide de trempe dans ladite chambre. Le diamètre de la conduite verticale 7 est choisi de manière à limiter les pertes de charge. Il sera donc choisi de manière à limiter la vitesse d'écoulement, dans ladite conduite de collecte, du (ou des) fluide(s) réactionnel(s) provenant(s) du lit de catalyseur situé en amont du moyen de collecte. Préférentiellement la vitesse desdits fluides sera comprise entre 2 et à 5 m.s-1.
La chambre de mélange 9 est reliée par son extrémité d'entrée à la conduite de collecte 7. Le fluide de trempe et l'écoulement du fluide réactionnel issu du lit supérieur 2 sont ainsi forcés à emprunter ladite chambre de mélange 9 dans laquelle ils se mélangent et ont un écoulement rotatif. En sortie de ladite chambre de mélange 9, le mélange des fluides s'écoule sur le plateau de pré-distribution 11. La chambre de mélange 9 est posée à la périphérie du réacteur 1 au-dessus du plateau de pré-distribution 11 se présentant sous la forme d'une plaque perforée. Cette position permet un gain de place dans le réacteur. Le mélange des fluides continue à se faire grâce à un écoulement rotatif des fluides sur la plaque perforée du plateau de pré-distribution 11. Les phases gaz et/ou liquide du mélange se séparent sur la plaque perforée, qui est munie d'une ou plusieurs cheminées centrales 13 permettant le passage du gaz. Les cheminées 13 sont situées de manière préférée au centre du plateau de pré-distribution 11 pour ne pas gêner l'écoulement rotatif du mélange de fluides sur ledit plateau de pré-distribution 11. Le plateau de pré-distribution 11 s'étend radialement sur toute la surface du réacteur et est disposé dans le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'enceinte. Il permet une première séparation du mélange ; le liquide s'écoule au travers les perforations de la plaque de pré-distribution 11 et le gaz s'écoule au travers lesdites cheminées 13, pour alimenter un plateau distributeur 12. Le nombre et la taille des perforations de la plaque perforée 11 sont choisis de manière à ce qu'une certaine hauteur de liquide soit toujours présente sur la plaque. Le plateau distributeur 12 permet d'optimiser la distribution du fluide réactionnel refroidi sur le lit catalytique 14 situé en aval dudit plateau distributeur. Les plateaux de distribution sont bien connus de l'homme du métier. De tels plateaux de distribution sont notamment décrits dans la demande de brevet WO-A-2003/039733. Comme mentionné précédemment, la chambre de mélange 9 permet le mélange du fluide réactionnel avec le fluide de trempe. En se reportant aux figures 2 et 3, la chambre de mélange 9 a une forme sensiblement toroïdale et est de section en parallélogramme (rectangulaire dans le cadre de la figure 1). Par section en parallélogramme, on entend toute section à quatre côtés dont les côtés opposés de ladite section sont parallèles deux à deux. par exemple la section en parallélogramme peut être une section rectangulaire, une section carré, ou une section en losange. Elle comprend donc deux extrémités : une extrémité dite d'entrée et une extrémité dite de sortie 10, opposée à l'extrémité d'entrée. L'extrémité d'entrée est reliée à la conduite de collecte 7 et l'extrémité de sortie 10 est ouverte et permet au mélange de fluides de s'écouler sur le plateau de pré-distribution 11. La longueur de la chambre de mélange 9 est définie par l'angle formé par les plans passant par les deux extrémités de ladite chambre. La longueur de ladite chambre est comprise entre 90 et 270 degrés. De manière préférée, la longueur de ladite chambre est comprise entre 100 et 200 degrés, plus préférentiellement entre 100 et 250 degrés, de manière encore plus préférée 100 et 180 degrés, et encore plus préférentiellement entre 120 et 180 degrés. Les dimensions de la section en parallélogramme de la chambre de mélange, de hauteur « h » et de largeur « I », sont telles que le ratio entre la hauteur « h » et la largeur « I » est comprise entre 0,2 et 1,0, de préférence entre 0,4 et 0,6. La hauteur « h » de la chambre de mélange est choisie de manière à limiter au maximum la perte de charge et de manière à limiter l'encombrement spatial dans le réacteur. En effet, la perte de charge du dispositif de mélange selon l'invention dépend de la hauteur « h » et de la largeur de la largeur « I » de la chambre de mélange. Cette perte de charge suit une loi classique de perte de charge et peut être définie par l'équation suivante: 1 (1) AP - p V"' x 2 où AP est la perte de charge, p, la densité moyenne du mélange gaz+liquide dans la chambre de mélange, V, la vitesse moyenne du mélange gaz+liquide et x est le coefficient de perte de charge associé au dispositif de mélange.
Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, la hauteur « h » et la largeur « 1 » de la section de la chambre de mélange 9 est la plus petite possible afin de limiter l'encombrement de la chambre de mélange sur la plaque de prédistribution et d'avoir une efficacité de mélange la plus grande en sortie 10 de ladite chambre de mélange. Pour ces raisons, il est préféré d'utiliser la plus petite hauteur « h » possible permettant de respecter un éventuel critère de perte de charge maximale. La gamme préférentielle de perte de charge lors du dimensionnement de dispositifs industriels est 0,1 bars < AP'x < 0,2 bars (1 bar = 105 Pa). Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la sortie 10 de la chambre de mélange 9 a une hauteur « h' » et/ou une largeur « » inférieure à la hauteur « h » et/ou la largeur « I» de la section de la chambre de mélange 9 (hors sortie) afin d'améliorer davantage l'homogénéité du mélange. Le rapport h'/h et/ou 171 est compris entre 0,5 et 1, de préférence entre 0,7 et 1. Les fluides ont un mouvement rotationnel (ou de swirling selon la terminologie anglo- saxonne) dans la chambre de mélange 9. Ce mouvement favorise le mélange et l'homogénéité en température des fluides réactionnels et du fluide de trempe. Aussi, selon un aspect essentiel du dispositif de mélange selon l'invention, la chambre de mélange 9 comprend au moins un moyen de déviation 15 du mélange de fluides traversant ladite chambre de mélange 9. Ledit moyen de déviation 15 peut se présenter sous plusieurs formes géométriques permettant d'améliorer l'efficacité de la chambre de mélange, étant entendu que lesdites formes permettent une déviation au moins en partie du trajet du mélange de fluides traversant ladite chambre. Par exemple, le moyen de déviation 15 peut se présenter sous la forme d'une chicane, de section triangulaire (figure 4a), carré (figure 4c), rectangulaire, ovoïdale ou toute autre forme de section. Le moyen de déviation 15 peut également se présenter sous la forme d'une ou plusieurs ailette(s) (figure 4b) ou bien d'une ou plusieurs pale(s) fixe(s). Ledit moyen de déviation 15 du mélange de fluides traversant ladite chambre de mélange 9 est situé sur au moins une des quatre parois internes de ladite chambre de mélange à section en parallélogramme. De préférence, le moyen de déviation 15 du mélange de fluides traversant ladite chambre se trouve au moins, et de préférence exclusivement sur la paroi interne latérale 16 de la chambre de mélange 9 la plus proche de la paroi interne du réacteur 1 (i.e. la paroi latérale de la chambre de mélange de plus grande longueur). Lorsque le moyen de déviation 15 se présente sous la forme d'une ailette, ledit moyen de déviation 15 peut s'orienter perpendiculairement par rapport aux parois latérales de ladite chambre de mélange 9. Alternativement, ledit moyen de déviation 15 peut s'orienter selon un angle alpha compris entre -90° et + 90°, és valeurs -90° et +90° étant exclues, de préférence entre -600 et +600 par rapport au plan prpendiculaire aux parois latérales de la chambre de mélange 9. La demanderesse a découvert de manière surprenante que la forme spécifique de la section de la chambre de mélange 9 (i.e. en parallélogramme) et la présence d'au moins un moyen de déviation 15 du mélange de fluides traversant ladite chambre permettent d'augmenter de manière significative la surface d'échange entre les deux phases et donc l'efficacité des transferts de chaleur et de matière entre la phase liquide et la phase gazeuse traversant ladite chambre. Avantageusement, les moyens de déviation 15 peuvent être espacés de façon régulière ou non dans la chambre de mélange 9. Avantageusement, les moyens de déviations 15 peuvent être situés sur plusieurs niveaux horizontaux sur la paroi latérale 16 de la chambre de mélange 9. Avantageusement, la chambre de mélange 9 comprend au moins un moyen de déviation 15 du mélange de fluides traversant ladite chambre de mélange, de préférence au moins deux moyens de déviation. Selon un aspect de l'invention, ledit au moins un moyen de déviation 15 du mélange de fluides occupe de préférence au plus 20 (3/0 en surface de la section de la chambre de mélange 9, et de préférence au plus 15 % en surface. De plus, le volume occupé par ledit au moins un moyen de déviation 15 du mélange de fluides occupe de préférence au plus 5 % en volume du volume total de la chambre de mélange, de préférence au plus 3 % en volume. En effet, le compromis entre la surface et le volume d'occupation du moyen de déviation 15 dans la chambre de mélange permet de limiter la perte de charge. En se reportant aux figures 1 et 2, la chambre de mélange 9 est positionnée à la périphérie de l'enceinte du réacteur 1 et en amont du plateau de pré-distribution 11 dans le sens d'écoulement des fluides. Ce positionnement de ladite chambre permet de maximiser sa longueur et d'obtenir un gain de place dans le réacteur. La chambre de mélange ayant une forme courbée, elle longe l'enceinte du réacteur à une distance dl (figure 2). Afin que le dispositif compact de mélange selon l'invention encombre le moins possible l'espace du réacteur, la distance dl sera comprise entre 0,5% et 25% du diamètre du réacteur, préférentiellement entre 0,5% et 10% du diamètre du réacteur, encore plus préférentiellement entre 1% et 5% du diamètre du réacteur. Dans un mode préféré de réalisation, la chambre de mélange 9 est en contact direct avec le plateau de pré-distribution 11. Dans cette configuration, la chambre de mélange est donc posée directement sur le plateau de prédistribution. Dans un autre mode de réalisation, ladite chambre se situe à une distance d2 du plateau de pré-distribution 11. Dans ce cas, ladite chambre 9 sera fixée sur le plateau de pré-distribution 11 par des moyens de fixations bien connus de l'homme du métier tels que des pieds creux. Ces pieds seront positionnés dans le sens de l'écoulement du mélange. La distance d2 varie entre 0 et 100 mm, plus préférentiellement entre 0,25 et 100 mm, plus préférentiellement entre 0,25 et 50 mm, encore plus préférentiellement 0,5 et 30 mm. Le positionnement de la chambre de mélange 9 en périphérie du réacteur et en amont du plateau de pré-distribution 11 permet également un écoulement tangentiel du mélange de fluides en dessus ou sur le plateau de prédistribution, suivant le mode de réalisation de l'invention. Cet écoulement tangentiel au-dessus dudit plateau de pré-distribution permet d'optimiser l'efficacité du mélange. En effet, le mélange entre le fluide réactionnel et le fluide de trempe continue de s'effectuer au niveau du plateau de pré-distribution. On obtient un mélange homogène en température et en concentration des fluides sur le plateau de pré- distribution 11. Par rapport aux dispositifs décrits dans l'art antérieur, et encore plus particulièrement par rapport au dispositif divulgué dans le document FR 2 952 835 Ai, le dispositif compact selon invention présente les avantages suivants : une meilleure efficacité thermique et une meilleure efficacité de mélange grâce à l'écoulement rotatif dans la chambre de mélange sur ou au niveau du plateau de pré-distribution, grâce à l'effet synergique entre la forme de la section de la chambre de mélange et de la présence d'au moins un moyen de déviation du mélange de fluides traversant ladite chambre de mélange ; une fabrication plus aisée de la chambre de mélange (à section en parallélogramme) par rapport à celle décrite dans la demande FR 2 952 835 Al (à section circulaire), d'autant plus avec l'ajout de moyens de déviation plus aisé pour des sections en parallélogramme que circulaires ; une compacité accrue du fait de la forme en parallélogramme de la section de la chambre de mélange et de l'emplacement de ladite chambre de mélange qui est très rapprochée du plateau de pré-distribution, ainsi que de l'injection du fluide de trempe. Dans les exemples ci-dessous, on emploie indifféremment les termes "tore" ou "chambre de mélange" pour désigner la chambre de mélange à section en parallélogramme selon l'invention. De plus, les chambres de mélange des exemples ci-dessous comprennent une section rectangulaire, ce qui ne limite en rien l'invention, pour laquelle le dispositif comprend une chambre de mélange à section en parallélogramme. Dans les exemples suivants, on compare le dispositif de mélange selon l'invention (Dispositif C) avec deux dispositifs de mélange non conforme à l'invention (Dispositifs A et B). Les comparaisons entre ces trois dispositifs se basent sur la compacité des dispositifs dans un réacteur catalytique, ainsi que de leur efficacité de mélange. Ces exemples sont présentés ici à titre d'illustration et ne limitent en aucune manière la portée de l'invention.
Les trois dispositifs illustrés dans les exemples sont présentés ci-après. Dispositif A : non conforme à l'invention (chambre de mélange à section circulaire sans moyen de déviation du mélange de fluides). Dispositif B : non conforme à l'invention (chambre de mélange à section rectangulaire sans moyen de déviation du mélange de fluides) Dispositif C: conforme à l'invention (chambre de mélange à section rectangulaire comprenant plusieurs moyens de déviation se présentant sous la forme de chicanes). Pour les exemples qui suivent, les dimensions des réacteurs et des éléments constitutifs sont identiques, sauf en ce qui concerne la forme et/ou les dimensions de la chambre de mélange, ainsi que ce qui concerne la présence de moyen de déviation de mélange de fluide ou non. Les trois dispositifs se basent sur un diamètre d'enceinte réactionnelle de 4 m. La densité de la phase liquide est de 800 kg.m-3, et celle du gaz est de 20 kg.m-3. Les débits de liquide et de gaz sortant du premier lit catalytique sont respectivement de 0,1 et 0,63 rr13.S-1. Le débit de fluide de trempe injecté dans la conduite de collecte verticale via un moyen d'injection est de 0,63 rr13.S-1. La hauteur de l'espace de collecte (H-1) est de 0,2 m de manière à générer une perte de charge négligeable dans cette zone. La conduite de collecte verticale a pour diamètre 0,48 m. Le moyen d'injection du fluide de trempe a un diamètre de 0,15 m. La longueur linéaire de la chambre de mélange est de 3,1 m. L'espace entre l'enceinte du réacteur et la chambre de mélange annulaire (dl) est de 0,36 m pour le dispositif A. Quatre cheminées centrales sont disposées en pas carré au milieu de la plaque perforée du plateau de pré-distribution. Ces cheminées ont un diamètre 0,3 m et une hauteur 0,25 m. Le plateau de pré-distribution est perforé par des trous de 1 cm de diamètre selon un pas de perforation triangulaire de 6,4 cm. Sous la plaque perforée est positionné un plateau distributeur à cheminées. La distance entre la plaque perforée de pré-distribution et le plateau distributeur est de 0,25 m.
Exemple 1 : Compacité du dispositif de mélange selon l'invention Dispositif A (non conforme à l'invention) : le diamètre de la chambre de mélange annulaire de section circulaire est de 0,35 m. L'encombrement du dispositif de mélange non conforme à l'invention, délimité par la grille de support du lit de catalyseur et par au plateau de pré- distribution est d'environ 0,5 m. Il est d'environ 0,75 m si l'on rajoute l'encombrement du plateau de distribution situé en dessous de la plaque de pré-distribution. Dispositif C (conforme à l'invention) : La chambre de mélange du dispositif selon l'invention comprend une section rectangulaire dont le ratio largeur/hauteur est choisi égal à 2. La section a une hauteur de 220 mm. Le gain en encombrement, par rapport à la chambre annulaire de section circulaire du dispositif de mélange A (non conforme à l'invention) est de 130 mm. Ainsi, à titre de comparaison, le dispositif de mélange selon l'invention permet un gain d'espace de 17% par rapport au dispositif A. L'espace gagné par la compacité du dispositif selon l'invention par rapport au dispositif de l'art antérieur peut être ainsi utilisé pour les lits de catalyseur. Ainsi le dispositif compact de mélange selon l'invention permet d'améliorer également les performances d'un réacteur par une augmentation de la quantité de catalyseur dans les lits catalytiques. Le dispositif C comprend en outre des moyens de déviation 15 se présentant sous la forme de chicanes, i.e. des plaques planes disposées à la base de la paroi 16. Pour cet exemple, deux chicanes sont considérées, l'une située dans la première moitié de la chambre de mélange et l'autre dans la seconde moitié de la chambre de mélange. Le dispositif B (non conforme à l'invention) à section rectangulaire présente les mêmes caractéristiques en terme de compacité que le dispositif C selon l'invention. Ce dispositif ne comprend pas de moyens de déviation 15. Exemple 2 : Analyse de l'écoulement des fluides au niveau de la chambre de mélanges On simule l'écoulement de deux fluides dans les chambres de mélange des dispositifs A, B et C en utilisant un logiciel de mécanique des fluides (Fluent 14.5, développé par la société ANSYS lnc, Canonburg, USA). Les simulations numériques ont porté sur l'analyse des phénomènes de mélange dans la chambre de mélange et en sortie de ladite chambre. Les caractéristiques des différentes chambres de mélange testées et les conditions expérimentales de simulation sont présentées dans le tableau 1, ci-dessous.
Longueur Débit phase Phase gaz Température Température du tore - (m3s-1) Ti (°K) T2 (°K) (m) liquide (m3 .s1 ) Débit Dispositif A (non 3,1 0,1 0,6 323 573 conforme) Dispositif B (non 3,1 0,1 0,6 323 573 conforme) Dispositif C (invention) 3,1 0,1 0,6 323 573 Tableau 1 Pour effectuer ces simulations, on se place dans le cas le plus défavorable, c'est à dire dans le cas où les fluides (le fluide de process et l'hydrogène gazeux) ne sont pas mélangés du tout à l'entrée du dispositif de mélange. On impose donc au logiciel la configuration suivante : les fluides sont alimentés à deux températures clairement distinctes Ti (pour le fluide de process) et T2 (pour l'hydrogène) en entrée du dispositif de mélange. Plus précisément, la température Ti correspond à la température du fluide de process mesurée au niveau de l'ouverture 6 et la température T2 correspond à la température de l'hydrogène mesurée en sortie du moyen d'injection 8.
La distribution de températures calculée en sortie du tore par le logiciel de simulation, est utilisée pour estimer l'efficacité de mélange de la chambre de mélange. Cette efficacité est définie par la relation suivante : 11=1 ATM Liq ,MAX TGaz ,MIN1 (2) où ri est l'efficacité du mélange, TL,q,mAx est la température maximale du liquide en sortie, TGaz,MIN est la température minimale du gaz en sortie et AT MAX l'écart maximal entre les températures en entrée, soit la valeur absolue de (T2-T1). Les résultats obtenus des différentes simulations sont présentés dans le tableau 2 ci- dessous. Les efficacités de mélange sont calculées en sortie 10 de la chambre de mélange 9.
Dispositif A Dispositif B Dispositif C Différence de température moyenne entre gaz et liquide en sortie 10 (K) 33 24 7 Perte de charges (kPa) 18,3 13,5 16,6 Efficacité du mélange (`)/0) 87 90 97 Tableau 2 L'efficacité de mélange (selon équation 2) générée en sortie de ladite chambre de mélange 9 est supérieure à 97 (3/0 dans le cadre du dispositif selon l'invention (Dispositif C). Cela signifie qu'on obtient un très bon mélange de fluides dans la chambre selon l'invention et une excellente homogénéisation des fluides en température.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de mélange de fluides pour un réacteur catalytique (1) à écoulement descendant, ledit dispositif comprenant : au moins un moyen de collecte (5) sensiblement horizontal pourvu d'une conduite de collecte (7) sensiblement verticale pour recevoir les fluides collectés par ledit moyen de collecte (5) ; au moins un moyen d'injection (8) d'un fluide de trempe débouchant dans ladite conduite de collecte (7) ; une chambre de mélange (9) située en aval du moyen de collecte (5) dans le sens de circulation des fluides, ladite chambre comprenant une extrémité d'entrée directement reliée à ladite conduite de collecte (7) et une extrémité de sortie (10) pour évacuer les fluides ; et un plateau de pré-distribution (11) comportant une pluralité de perforation et comprenant au moins une cheminée (13), ledit plateau étant situé en aval de ladite chambre de mélange (9) dans le sens de circulation des fluides ; caractérisé en ce que ladite chambre de mélange (9) est de section en parallélogramme et en ce qu'elle comprend au moins un moyen de déviation (15) sur au moins une des quatre parois internes de ladite chambre de mélange (9) de section en parallélogramme.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section en parallélogramme de ladite chambre de mélange (9) est rectangulaire.
  3. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite section en parallélogramme est telle que le rapport entre la hauteur « h » de la section et la largeur « I » de ladite section est compris entre 0,2 et 1,0.
  4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moyen de déviation (15) occupe au plus 5% en volume du volume total de la chambre de mélange, et au plus 20% en surface de la surface totale de la section de la chambre de mélange.
  5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite chambre de mélange comprend au moins un moyen de déviation (15) sur la paroi interne latérale (16) de plus grande longueur.
  6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend une pluralité de moyens de déviations (15) répartie sur un ou plusieurs niveaux horizontaux de ladite paroi latérale (16) de plus grande longueur.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de déviations sont espacés de façon régulière ou irrégulière sur ladite paroi latérale (16) de plus grande longueur de la chambre de mélange (9).
  8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit moyen de déviation (15) est un élément de déviation choisi parmi : une chicane, une ailette, un insert, une pale.
  9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le plateau de pré-distribution (11) est situé en aval de la chambre de mélange (9) à une distance d2, dans le sens de la circulation des fluides, la distance d2 étant comprise entre 0 et 100 mm.
  10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la longueur de la chambre de mélange (9) est comprise entre 90 et 270 degrés.
  11. 11. Réacteur catalytique à écoulement descendant comportant une enceinte (1) renfermant au moins deux lits de catalyseur (2;14) séparés par une zone intermédiaire comportant un dispositif de mélange de fluides selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
  12. 12. Réacteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'extrémité de sortie (10) de la chambre de mélange (9) dudit dispositif de mélange est positionnée suivant la direction radiale de l'enceinte dudit réacteur catalytique (1).
  13. 13. Réacteur selon les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que la chambre de mélange (9) dudit dispositif est positionnée à la périphérie de l'enceinte dudit réacteur catalytique (1).
  14. 14. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que ladite chambre de mélange (9) dudit dispositif de mélange est positionnée à une distance dl de l'enceinte du réacteur (1), la distance dl étant comprise entre 0,5% et 25% du diamètre du réacteur.
  15. 15. Utilisation d'un réacteur selon l'une quelconque des revendications 11 à 14 pour la réalisation de réactions exothermiques, telles que les réactions d'hydrotraitement,d'hydrodésulfuration, d'hydrodéazotation, d'hydrocraquage, d'hydrogénation ou encore d'hydrodéaromatisation.
FR1459168A 2014-09-29 2014-09-29 Dispositif compact de melange de fluides Active FR3026316B1 (fr)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1459168A FR3026316B1 (fr) 2014-09-29 2014-09-29 Dispositif compact de melange de fluides
PCT/EP2015/068766 WO2016050409A1 (fr) 2014-09-29 2015-08-14 Dispositif compact de mélange de fluides
US15/514,017 US10569246B2 (en) 2014-09-29 2015-08-14 Compact device for mixing fluids
CN201580052848.1A CN107073425B (zh) 2014-09-29 2015-08-14 紧凑型流体混合装置
TW104131656A TW201628710A (zh) 2014-09-29 2015-09-24 薄型流體混合裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1459168A FR3026316B1 (fr) 2014-09-29 2014-09-29 Dispositif compact de melange de fluides

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3026316A1 true FR3026316A1 (fr) 2016-04-01
FR3026316B1 FR3026316B1 (fr) 2016-10-28

Family

ID=52007118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1459168A Active FR3026316B1 (fr) 2014-09-29 2014-09-29 Dispositif compact de melange de fluides

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10569246B2 (fr)
CN (1) CN107073425B (fr)
FR (1) FR3026316B1 (fr)
TW (1) TW201628710A (fr)
WO (1) WO2016050409A1 (fr)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3072306B1 (fr) * 2017-10-12 2019-10-18 IFP Energies Nouvelles Dispositif de melange et de distribution avec ouverture longitudinale
FR3083993A1 (fr) * 2018-07-19 2020-01-24 IFP Energies Nouvelles Dispositif de melange et de distribution avec buse d'injection perfectionnee
CN114427118B (zh) * 2020-10-12 2023-12-22 中国石油化工股份有限公司 一种大丝束碳纤维原丝用纺丝组件及制备聚丙烯腈基大丝束碳纤维原丝的方法
WO2022208538A1 (fr) * 2021-03-30 2022-10-06 Hindustan Petroleum Corporation Limited Dispositif de mélange de trempe pour réacteurs à courant descendant à lits multiples

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4960571A (en) * 1988-12-14 1990-10-02 Exxon Research And Engineering Company Quench assembly design
FR2952835A1 (fr) * 2009-11-20 2011-05-27 Inst Francais Du Petrole Dispositif compact de melange de fluides dans un reacteur a ecoulement descendant
FR3001899A1 (fr) * 2013-02-12 2014-08-15 IFP Energies Nouvelles Dispositif d'injection et de melange de fluides dans un reacteur a ecoulement descendant.

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7078002B2 (en) * 2000-12-11 2006-07-18 Shell Oil Company Mixing device comprising a swirl chamber for mixing liquid

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4960571A (en) * 1988-12-14 1990-10-02 Exxon Research And Engineering Company Quench assembly design
FR2952835A1 (fr) * 2009-11-20 2011-05-27 Inst Francais Du Petrole Dispositif compact de melange de fluides dans un reacteur a ecoulement descendant
FR3001899A1 (fr) * 2013-02-12 2014-08-15 IFP Energies Nouvelles Dispositif d'injection et de melange de fluides dans un reacteur a ecoulement descendant.

Also Published As

Publication number Publication date
US20170282142A1 (en) 2017-10-05
WO2016050409A1 (fr) 2016-04-07
CN107073425A (zh) 2017-08-18
TW201628710A (zh) 2016-08-16
FR3026316B1 (fr) 2016-10-28
US10569246B2 (en) 2020-02-25
CN107073425B (zh) 2020-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3075444B1 (fr) Dispositif de melange et de distribution avec zones de melange et d echange
EP2332643B1 (fr) Dispositif compact de mélange de fluides dans un réacteur à écoulement descendant
EP3075443B1 (fr) Dispositf de mélange et de distribution comprenant un plâteau de distribution avec ouvertures périphériques
FR3001899A1 (fr) Dispositif d&#39;injection et de melange de fluides dans un reacteur a ecoulement descendant.
EP3277417A1 (fr) Dispositif compact de melange et de distribution combine de fluides pour un reacteur catalytique
WO2016050409A1 (fr) Dispositif compact de mélange de fluides
EP0064459A1 (fr) Procédé et dispositif pour soutirer des particules solides et introduire une charge liquide à la partie inférieure d&#39;une zone de contact
WO2010007265A1 (fr) Dispositif de filtration et de predistribution pour reacteur a lit catalytique fixe et son utilisation
EP2773450B1 (fr) Plateau de distribution d&#39;un melange gaz liquide equipe d&#39;elements de distribution peu sensibles au defaut d&#39;horizontalite
EP2151277B1 (fr) Réacteur gaz-liquide à écoulement co-courant ascendant avec plateau distributeur
EP0099800A1 (fr) Procédé et dispositif d&#39;hydrotraitement d&#39;hydrocarbures en phase liquide, en présence d&#39;un catalyseur en lit expansé ou bouillonnant
CA2965205C (fr) Dispositif de melange et de distribution avec zones de melange et d&#39;echange et deflecteurs
WO2017072416A1 (fr) Colonne d&#39;echange de chaleur et/ou de matiere entre deux fluides comportant un plateau collecteur et des moyens de melange du gaz
EP2760575B1 (fr) Réacteur avec un plateau distributeur pour la distribution d&#39;un mélange polyphasique avec cheminées inclinées en périphérie
FR2989006A1 (fr) Reacteur catalytique avec dispositif de trempe muni d&#39;une injection tangentielle d&#39;un fluide de trempe
EP3323484B1 (fr) Plâteau distributeur pour colonne d&#39;échange comprenant un matériau dispersif au sein d&#39;une cheminée pour le passage du gaz et son utilisation dans la colonne
FR3066411B1 (fr) Dispositif de melange et de distribution avec systeme d&#39;equilibrage des fluides
EP3694639B1 (fr) Dispositif de melange et de distribution avec ouverture longitudinale
FR3066409B1 (fr) Dispositif de melange et de distribution avec injection de fluide de trempe ameliore
FR2980719A1 (fr) Plateau distributeur pour la distribution d&#39;un melange polyphasique avec cheminees tronquees en peripherie.
EP3536398A1 (fr) Dispositif de melange d&#39;un fluide pour un lit catalytique
FR3083993A1 (fr) Dispositif de melange et de distribution avec buse d&#39;injection perfectionnee
FR3066410A1 (fr) Dispositif de melange et de distribution avec zone de retournement
FR2818559A1 (fr) Dispositif permettant de realiser une injection separee et une distribution homogene de deux fluides
FR3027237A1 (fr) Dispositif de distribution d&#39;un melange polyphasique.

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20160401

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10