FR3113610A1 - WIRED PACKING FOR A MATERIAL EXCHANGE DEVICE - Google Patents

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sides
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David ROUZINEAU
Michel Meyer
Frédéric DA COSTA
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
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Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut National Polytechnique de Toulouse INPT
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Abstract

Garnissage filaire, comprenant des fils, pour un appareil d’échange de matière, lesdits fils ayant une section transversale dont la forme générale est une forme de polygone, au moins un des côtés dudit polygone étant concave et/ou convexe. Colonne à garnissage, comprenant ledit garnissage filaire, et un distributeur de liquide, notamment un distributeur de liquide filaire, pour alimenter le garnissage.Wire packing, comprising wires, for a material exchange device, said wires having a cross section whose general shape is a polygon shape, at least one of the sides of said polygon being concave and/or convex. Packed column, comprising said wired packing, and a liquid distributor, in particular a wired liquid distributor, for supplying the packing.

Description

GARNISSAGE FILAIRE POUR UN APPAREIL D’ECHANGE DE MATIEREWIRED PACKING FOR A MATERIAL EXCHANGE DEVICE

L’invention a trait à un garnissage filaire, c’est à dire comprenant des fils, voire constitué par des fils, pour un appareil d’échange de matière, en particulier pour un appareil d’échange gaz/liquide tel qu’une colonne à distiller.The invention relates to a wired packing, that is to say comprising wires, or even consisting of wires, for a material exchange device, in particular for a gas/liquid exchange device such as a column to distill.

Le domaine technique de l’invention peut, de manière générale, être défini comme celui des garnissages pour les appareils d’échange de matière, aussi appelés colonnes à garnissage, en particulier pour les appareils d’échange gaz/liquide comme les colonnes à distiller, les colonnes d’absorption (avec ou sans réaction chimique) et les colonnes de lavage de gaz.The technical field of the invention can generally be defined as that of packings for material exchange devices, also called packed columns, in particular for gas/liquid exchange devices such as distillation columns. , absorption columns (with or without chemical reaction) and gas scrubbing columns.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR ART

Une colonne à garnissage qu’il s’agisse d’une colonne à distiller ou autre, est une colonne qui est remplie d’éléments permettant d’augmenter la surface de contact entre une phase gazeuse et une phase liquide.A packed column, whether it is a distillation column or other, is a column which is filled with elements making it possible to increase the contact surface between a gaseous phase and a liquid phase.

Le garnissage crée une série d’obstacles sur le parcours du liquide et du gaz au sein de la colonne et permet :The packing creates a series of obstacles on the path of the liquid and the gas within the column and allows:

  • d’augmenter la surface de contact entre les deux phases ;increase the contact surface between the two phases;
  • d’augmenter le temps de séjour des deux phases dans la colonne et donc leur durée de contact ;to increase the residence time of the two phases in the column and therefore their contact time;
  • de créer un régime turbulent de la phase gaz, et de recirculation dans la phase liquide.to create a turbulent regime in the gas phase, and recirculation in the liquid phase.

L’efficacité d’une colonne à garnissage dépend de la surface du garnissage, du temps de contact entre les deux phases, gazeuse et liquide, et de l’hydrodynamique au sein de chaque phase. Ces phases doivent être mises en contact de façon homogène sur toute la longueur de la colonne et sur toute la section.The efficiency of a packed column depends on the area of the packing, the contact time between the two phases, gaseous and liquid, and the hydrodynamics within each phase. These phases must be brought into contact in a homogeneous manner over the entire length of the column and over the entire section.

Par ailleurs, dans les industries de de transformation de la matière et de l’énergie, et notamment dans l’industrie chimique, les coûts énergétiques sont principalement dus aux procédés de séparation qui sont généralement des procédés de séparation thermique, et la distillation reste l'une des plus importants procédés de séparation thermique dans l'industrie des procédés chimiques.Moreover, in the material and energy transformation industries, and in particular in the chemical industry, the energy costs are mainly due to the separation processes which are generally thermal separation processes, and distillation remains the main factor. one of the most important thermal separation processes in the chemical process industry.

Néanmoins, en dépit de ses nombreux avantages et de son utilisation largement répandue, l’inconvénient majeur de la distillation réside dans ses besoins énergétiques importants. En effet, la distillation peut générer plus de 50% du coût d'exploitation d’une installation. Elle représente à elle-seule 40% de l’énergie totale consommée par l’industrie chimique, et environ 3% de la demande énergétique mondiale.Nevertheless, despite its many advantages and its widespread use, the major disadvantage of distillation is its high energy requirements. Indeed, distillation can generate more than 50% of the operating cost of an installation. It alone represents 40% of the total energy consumed by the chemical industry, and around 3% of global energy demand.

La réduction de la consommation énergétique des colonnes à distiller est donc un enjeu majeur dans le contexte énergétique actuel.Reducing the energy consumption of distillation columns is therefore a major challenge in the current energy context.

Les colonnes à distiller peuvent être des colonnes à plateaux ou des colonnes à garnissage («packing» en anglais) telles que définies plus haut. Les garnissages peuvent aussi être appelés « internes».The distillation columns can be tray columns or packing columns as defined above. Linings can also be called "internal".

Les garnissages commercialisés actuellement sont de deux types à savoir les garnissages structurés et les garnissages en vrac ou plus simplement garnissages. Ces deux types de garnissage reposent toutefois sur le même principe, à savoir un écoulement d’un film liquide sur une surface plane.The packings currently marketed are of two types, namely structured packings and bulk packings or more simply packings. However, these two types of packing are based on the same principle, namely the flow of a liquid film on a flat surface.

Un des premiers garnissages structurés est décrit dans le document US-A-4,296,050 [1].One of the first structured packings is described in document US-A-4,296,050 [1].

Ce garnissage est constitué de feuilles, tôles ondulées de 0,1 mm d'épaisseur, sur lesquelles un film liquide s'écoule. Des stries et des perforations sont usinées, ce qui améliore la répartition du liquide, et permet donc d’optimiser les transferts de masse gaz/liquide. C'est ainsi que les garnissages de type Mellapak® sont fabriqués.This packing consists of sheets, corrugated sheets 0.1 mm thick, on which a liquid film flows. Grooves and perforations are machined, which improves the distribution of the liquid, and therefore makes it possible to optimize gas/liquid mass transfers. This is how Mellapak® type packings are made.

Les surfaces géométriques usuelles de ces garnissages sont comprises entre 125 et 750 m²/m3, pour des taux de vide allant de 90 à 98%.The usual geometric surfaces of these packings are between 125 and 750 m²/m 3 , for void ratios ranging from 90 to 98%.

Depuis 1981, les améliorations apportées à ces garnissages, qui sont décrites notamment dans des demandes de brevet, et qui permettent d’accroître leurs performances, sont :Since 1981, the improvements made to these packings, which are described in particular in patent applications, and which make it possible to increase their performance, are:

  • la modification de l'état de surface des tôles ondulées, la plupart du temps en ajoutant des aspérités ou des perforations qui vont créer des turbulences et améliorer la mouillabilité;modification of the surface condition of corrugated sheets, most of the time by adding asperities or perforations which will create turbulence and improve wettability;
  • l’usinage de lamelles constituées d'éléments vrillés équipés d'encoches ;the machining of slats made up of twisted elements equipped with notches;
  • l’ajout de parois planes entre les tôles ondulées.the addition of flat walls between the corrugated sheets.

Les tôles peuvent également être remplacées par des toiles tissées métalliques. Ces toiles tissées développent d'importantes surfaces de contact et ainsi augmentent l’efficacité de transfert de manière significative. Toutefois, il semble que ces garnissages nécessitent des fluides peu encrassants et une distribution liquide très homogène. En outre, ces garnissages se limitent à des lits de faible épaisseur car ils sont incapables de conserver une bonne distribution liquide sur une grande hauteur. Enfin, du fait de leur maillage très serré, ces garnissages constitués par des toiles tissées métalliques ont une faible capacité hydrodynamique. Pour ces raisons, ces garnissages ne sont pas ou peu utilisés à l’échelle industrielle, mais plutôt seulement à l’échelle pilote de laboratoire. Bien que les modifications géométriques des garnissages structurés fassent l'objet de nombreux travaux et brevets ces dernières années, les principales voies suivies ne constituent pas une rupture technologique sensible et n’apportent pas d’améliorations notables par rapport au garnissage décrit dans le document [1].The sheets can also be replaced by metallic woven fabrics. These woven fabrics develop large contact surfaces and thus increase the transfer efficiency significantly. However, it seems that these packings require low-fouling fluids and a very homogeneous liquid distribution. In addition, these packings are limited to thin beds because they are unable to maintain good liquid distribution over a great height. Finally, due to their very tight mesh, these packings consisting of woven metal fabrics have a low hydrodynamic capacity. For these reasons, these packings are not or little used on an industrial scale, but rather only on a laboratory pilot scale. Although the geometric modifications of structured packings have been the subject of numerous works and patents in recent years, the main routes followed do not constitute a significant technological breakthrough and do not bring significant improvements compared to the packing described in the document [ 1].

En ce qui concerne les garnissages en vrac, les deux formes géométriques de base de ces garnissages sont la forme d’anneau et la forme de selle. Les améliorations apportées à ces deux formes géométriques de base ont abouti à des anneaux et des selles avec des ouvertures (Anneaux Pall® et IMTP®); mais il ne s’agit pas là d’une rupture fondamentale par rapport à la géométrie de référence.When it comes to bulk packings, the two basic geometric shapes of these packings are ring shape and saddle shape. Improvements to these two basic geometric shapes have resulted in rings and saddles with openings (Pall® Rings and IMTP®); but this is not a fundamental break with reference geometry.

Au fil du temps, les garnissages existant, qu’il s’agisse aussi bien des garnissages structurés que des garnissages en vrac, ont été modifiés en vue de minimiser la perte de charge tout en maintenant constant le rendement de séparation, ou même en vue d’améliorer à la fois la capacité et l'efficacité de séparation. Les modifications ont toujours été déterminées par les procédés de fabrication disponibles pour ces garnissages. Traditionnellement, les garnissages de type vrac en matière plastique sont fabriqués par moulage, par injection ou extrusion, tandis que les garnissages structurés métalliques sont produits par pliage, découpe et assemblage de tôles d'acier minces. Ces procédés de fabrication des garnissages empêchent de les réaliser sur mesure afin d’atteindre le meilleur rendement, car la structure géométrique obtenue est essentiellement déterminée et limitée, par les possibilités du procédé de fabrication, et non par les nécessités d'une performance optimale.Over time, existing packings, whether structured packings or bulk packings, have been modified with a view to minimizing pressure drop while maintaining constant separation efficiency, or even with a view to improve both capacity and separation efficiency. The modifications have always been determined by the manufacturing processes available for these packings. Traditionally, plastic bulk-type packings are made by moulding, injection or extrusion, while metallic structured packings are produced by bending, cutting and joining thin steel sheets. These packing manufacturing processes prevent them from being made to measure in order to achieve the best performance, because the geometric structure obtained is essentially determined and limited by the possibilities of the manufacturing process, and not by the requirements of optimal performance.

Enfin, la structure des garnissages actuels si elle n’est pas optimale, à cause des procédés de fabrication, l’est aussi du fait d'un manque de connaissance des principaux paramètres influençant le transfert de masse gaz-liquide. En effet, les mécanismes du transfert de matière qui se produisent dans les garnissages sont encore difficilement modélisables aux petites échelles.Finally, the structure of the current packings if it is not optimal, because of the manufacturing processes, is also because of a lack of knowledge of the main parameters influencing the gas-liquid mass transfer. Indeed, the mass transfer mechanisms that occur in packings are still difficult to model at small scales.

Récemment, des garnissages constitués par des fils, et ayant généralement une structure grillagée («lattice») ont été proposés.Recently, packings consisting of yarns, and generally having a lattice structure (“ lattice ”) have been proposed.

En effet, l'écoulement de liquide, sous la forme d’un film, sur un fil faisant partie d’un garnissage, a une surface interfaciale supérieure à la surface géométrique du fil.Indeed, the flow of liquid, in the form of a film, on a wire forming part of a packing, has an interfacial surface greater than the geometric surface of the wire.

En revanche, dans le cas des garnissages constitués par des plaques, la surface interfaciale de l’écoulement de liquide sur une plaque est plus ou moins égale à la surface géométrique (en négligeant les ondes à l’interface et les problèmes de mouillabilité).On the other hand, in the case of packings constituted by plates, the interfacial surface of the flow of liquid on a plate is more or less equal to the geometrical surface (by neglecting the waves at the interface and the problems of wettability).

Ainsi, pour une même surface géométrique, la surface interfaciale est plus élevée pour un garnissage constitué par des fils, que pour un garnissage constitué par des plaques, dans le cas où toute la surface du fil est mouillée par le liquide.Thus, for the same geometric surface, the interfacial surface is higher for a packing consisting of wires than for a packing consisting of plates, in the case where the entire surface of the wire is wetted by the liquid.

Ces garnissages constitués par des fils, et possédant généralement une structure grillagée, aussi appelés garnissages «lattices» filaires peuvent posséder différentes géométries, notamment une géométrie à structure fractale crée par l’assemblage de tétraèdres réguliers ou une géométrie créée par l’assemblage de structures analogues à l’ADN.These packings made up of wires, and generally having a latticed structure, also called wired " lattice " packings, can have different geometries, in particular a geometry with a fractal structure created by the assembly of regular tetrahedrons or a geometry created by the assembly of structures analogs to DNA.

Ces garnissages sont plus performants en termes de transfert de matière et de perte de charge que les garnissages structurés connus.These packings are more efficient in terms of mass transfer and pressure drop than the known structured packings.

Néanmoins, les fils utilisés dans ces garnissages ont une section circulaire et leur surface est donc encore insuffisante.Nevertheless, the wires used in these packings have a circular section and their surface area is therefore still insufficient.

C’est la raison pour laquelle des garnissages constitués par des fils avec une section en forme de polygone, notamment une section triangulaire ont été développés. Les garnissages avec des fils à section en forme de polygone possèdent la même efficacité en termes de transfert de matière que les garnissages avec des fils à section circulaire, et ils permettent d’obtenir un gain de surface pour un même taux de vide.This is the reason why packings consisting of wires with a polygon-shaped section, in particular a triangular section, have been developed. Packings with polygon-shaped wires have the same efficiency in terms of material transfer as packings with circular-section wires, and they make it possible to obtain a gain in surface area for the same void ratio.

Cependant, la surface de ces garnissages constitués par des fils avec une section en forme de polygone, notamment une section triangulaire demeure toujours insuffisante.However, the surface of these packings consisting of wires with a polygon-shaped cross-section, in particular a triangular cross-section, still remains insufficient.

Il existe donc, au regard de ce qui précède, un besoin pour un garnissage possédant des performances améliorées, qui permette de réduire la consommation énergétique des colonnes à garnissage, notamment des colonnes à distiller à garnissage.There is therefore, in the light of the foregoing, a need for a packing having improved performance, which makes it possible to reduce the energy consumption of packed columns, in particular packed distillation columns.

Il existe notamment un besoin pour un garnissage qui présente des performances améliorées en terme de transfert de matière (appréciée notamment par la Hauteur Equivalent de Plateau Théorique - HEPT) et de perte de charge, ainsi qu’une surface accrue.In particular, there is a need for a packing that has improved performance in terms of material transfer (appreciated in particular by the Equivalent Theoretical Plate Height - HEPT) and pressure drop, as well as an increased surface area.

Il existe encore un besoin pour un garnissage qui ne présente pas les inconvénients, défauts et désavantages des garnissages de l’art antérieur, tels que ceux décrits plus haut, et qui résolve les problèmes posés par les garnissages de l’art antérieur.There is still a need for a packing which does not have the disadvantages, defects and disadvantages of the packings of the prior art, such as those described above, and which solves the problems posed by the packings of the prior art.

Il existe enfin un besoin pour un tel garnissage qui puisse être fabriqué simplement, facilement, et à moindre cout, même s’il présente une forme complexe.Finally, there is a need for such a packing which can be manufactured simply, easily, and at lower cost, even if it has a complex shape.

Ce but, et d’autres encore, sont atteints, conformément à l’invention, par un garnissage comprenant des fils, pour un appareil d’échange de matière, lesdits fils ayant une section transversale dont la forme générale est une forme de polygone, au moins un des côtés dudit polygone étant concave et/ou convexe.This object, and still others, are achieved, in accordance with the invention, by a packing comprising wires, for a material exchange device, said wires having a cross section whose general shape is a polygon shape, at least one of the sides of said polygon being concave and/or convex.

Le garnissage selon l’invention peut être appelé garnissage filaire. Par garnissage filaire on entend généralement un garnissage comprenant des fils, de préférence constitué par des fils.The packing according to the invention can be called wire packing. By wire packing is generally meant packing comprising wires, preferably consisting of wires.

Par côté concave, on entend que ce côté a une forme arrondie vers l'intérieur du fil, est incurvé vers l’intérieur du fil.By concave side, we mean that this side has a rounded shape towards the inside of the wire, is curved towards the inside of the wire.

Par côté convexe, on entend que ce côté a une forme arrondie vers l'extérieur du fil, est incurvé vers l’extérieur du fil.By convex side, we mean that this side has a rounded shape towards the outside of the wire, is curved towards the outside of the wire.

Les fils du garnissage selon l’invention peuvent être des fils pleins, qui ne présentent pas de canal ou cavité interne, ou bien ces fils peuvent être des fils creux, avec un canal ou cavité interne, ce canal ou cette cavité étant obturée, bouchée, notamment à ses extrémités, de sorte qu’aucun écoulement, ruissellement de liquide ne peut se produire dans ce canal ou cette cavité.The threads of the packing according to the invention can be solid threads, which do not have an internal channel or cavity, or else these threads can be hollow threads, with an internal channel or cavity, this channel or this cavity being closed off, clogged , in particular at its ends, so that no flow, runoff of liquid can occur in this channel or this cavity.

Dans tous les cas, lorsque les fils du garnissage selon l’invention sont mis en contact avec un liquide, l’écoulement du liquide, le ruissellement du liquide se produit exclusivement sur la surface externe des fils.In all cases, when the threads of the packing according to the invention are brought into contact with a liquid, the flow of the liquid, the runoff of the liquid occurs exclusively on the external surface of the threads.

Précisons en outre que lorsqu’un côté est concave, autrement dit présente une concavité, cela signifie que cette concavité est généralement présente sur la totalité de la longueur du fil, formant ainsi une gouttière sur toute cette longueur.It should also be noted that when a side is concave, in other words has a concavity, this means that this concavity is generally present over the entire length of the wire, thus forming a gutter over this entire length.

Précisons aussi, en outre, que lorsqu’un côté est convexe, autrement dit présente une convexité, cela signifie que cette convexité est généralement présente sur la totalité de la longueur du fil.It should also be specified, in addition, that when a side is convex, in other words has a convexity, this means that this convexity is generally present over the entire length of the wire.

Le garnissage filaire selon l’invention, comprenant des fils, pour un appareil d’échange de matière, lesdits fils ayant une section transversale présentant une forme spécifique de polygone, dont au moins un des côtés est concave et/ou convexe, n’a jamais été décrite dans l’art antérieur.The wired packing according to the invention, comprising wires, for a material exchange apparatus, said wires having a cross section having a specific shape of a polygon, of which at least one of the sides is concave and/or convex, has no never been described in the prior art.

Le garnissage selon l’invention possède des performances améliorées, en particulier en termes de transfert de matière (appréciée notamment par la Hauteur Equivalent de Plateau Théorique - HEPT) et de perte de charge, par rapport aux garnissages vrac et structurés connus, et il présente une efficacité nettement accrue, par exemple de 25% ou plus, par rapport à l’efficacité de ces garnissages vrac et structurés connus.The packing according to the invention has improved performance, in particular in terms of material transfer (appreciated in particular by the Equivalent Theoretical Plate Height - HEPT) and pressure drop, compared to known bulk and structured packings, and it has a significantly increased efficiency, for example by 25% or more, compared to the efficiency of these known bulk and structured packings.

Le garnissage selon l’invention a aussi une surface plus élevée que les garnissages constitués par des fils à section circulaire ou à section polygonale sans côté concave et/ou convexe.The packing according to the invention also has a higher surface area than the packings consisting of wires with a circular section or with a polygonal section without a concave and/or convex side.

Ainsi, à titre d’exemple, un garnissage selon l’invention, constitué par des fils à section triangulaires avec trois côtés concave a, pour un même taux de vide et un même diamètre (tel que défini plus bas, à savoir : le diamètre est celui du cercle dans lequel le polygone tel qu’un triangle se trouve inscrit), une surface géométrique spécifique (exprimée en m2/m3) au moins de 20% supérieure à celle d’un garnissage constitué par des fils à section triangulaires avec des côtés plats sans concavité ni convexité.Thus, by way of example, a packing according to the invention, consisting of wires of triangular section with three concave sides has, for the same void content and the same diameter (as defined below, namely: the diameter is that of the circle in which the polygon such as a triangle is inscribed), a specific geometric surface (expressed in m 2 /m 3 ) at least 20% greater than that of a packing consisting of triangular section wires with flat sides without concavity or convexity.

Et, là encore à titre d’exemple, un garnissage selon l’invention, constitué par des fils à section triangulaires avec trois côtés concave a, pour un même taux de vide, et un même diamètre (tel que défini plus bas), une surface géométrique spécifique A (exprimée en m2/m3) au moins de 50% supérieure à celle d’un garnissage constitué par des fils à section circulaire.And, again by way of example, a packing according to the invention, consisting of wires of triangular section with three concave sides has, for the same void content, and the same diameter (as defined below), a specific geometric surface A (expressed in m 2 /m 3 ) at least 50% greater than that of a packing consisting of wires of circular section.

Le garnissage selon l’invention permet de réduire significativement la consommation énergétique des colonnes à distiller en augmentant substantiellement les performances du garnissage.The packing according to the invention makes it possible to significantly reduce the energy consumption of the distillation columns by substantially increasing the performance of the packing.

Le garnissage selon l’invention permet de réduire, par exemple d’au moins de 10%, la consommation énergétique d’une colonne à distiller par rapport aux garnissages connus.The packing according to the invention makes it possible to reduce, for example by at least 10%, the energy consumption of a distillation column compared to known packings.

Le garnissage selon l’invention ne présente pas les inconvénients défauts, limitations et désavantages des garnissages de l’art antérieur et apporte une solution aux problèmes des garnissages de l’art antérieur.The packing according to the invention does not have the drawbacks, defects, limitations and disadvantages of the packings of the prior art and provides a solution to the problems of the packings of the prior art.

Avantageusement, ledit polygone a de 3 à 10 côtés, de préférence de 3 à 8 cotés.Advantageously, said polygon has 3 to 10 sides, preferably 3 to 8 sides.

Avantageusement, tous les côtés dudit polygone sont concaves, et deux ou plus desdits côtés du polygone sont éventuellement, en outre, reliés par des côtés plats (sans concavité ni convexité) de faible longueur par rapport à la longueur des côtés du polygone. Par « faible longueur », on entend généralement une longueur inférieure ou égale à 15% de la longueur d’un côté du polygone, plus particulièrement inférieure ou égale à 10%.Advantageously, all the sides of said polygon are concave, and two or more of said sides of the polygon are optionally, in addition, connected by flat sides (without concavity or convexity) of short length compared to the length of the sides of the polygon. By "short length", we generally mean a length less than or equal to 15% of the length of one side of the polygon, more particularly less than or equal to 10%.

Par exemple, cette «faible longueur» peut généralement ne pas excéder 300 µm.For example, this " short length " may generally not exceed 300 μm.

De préférence, le polygone est un triangle, de préférence un triangle équilatéral, dont tous les côtés sont concaves, de préférence avec la même concavité.Preferably, the polygon is a triangle, preferably an equilateral triangle, all sides of which are concave, preferably with the same concavity.

Autrement dit, les fils préférés sont des fils à section transversale triangulaire, tous les côtés étant concaves, et les fils encore préférés sont des fils dont la section transversale a la forme d’un triangle équilatéral.In other words, the preferred yarns are yarns with a triangular cross-section, all sides being concave, and the more preferred yarns are yarns whose cross-section has the shape of an equilateral triangle.

Les fils du garnissage selon l’invention peuvent avoir un diamètre de 0,5 à 10 mm, de préférence de 1,5 à 4 mm.The threads of the packing according to the invention may have a diameter of 0.5 to 10 mm, preferably of 1.5 to 4 mm.

Précisons que le diamètre est celui du cercle dans lequel le polygone, tel qu’un triangle, se trouve inscrit.Note that the diameter is that of the circle in which the polygon, such as a triangle, is inscribed.

Avantageusement, le ou les coté(s) concave(s) du polygone ont une concavité d’une profondeur de 50 à 1000 μm, autrement dit forment une (des) gouttières d’une profondeur de 50 à 1000 μm.Advantageously, the concave side(s) of the polygon have a concavity with a depth of 50 to 1000 μm, in other words form one or more gutters with a depth of 50 to 1000 μm.

Avantageusement, les fils forment des structures élémentaires encore appelées structures de base qui sont répétées, assemblées, dans l’espace pour former le garnissage.Advantageously, the threads form elementary structures also called basic structures which are repeated, assembled, in space to form the packing.

Les structures élémentaires peuvent être assemblées, répétées latéralement, horizontalement, formant ainsi des couches, et ces couches peuvent être assemblées verticalement pour former le garnissage complet, total.The elementary structures can be assembled, repeated laterally, horizontally, thus forming layers, and these layers can be assembled vertically to form the complete, total filling.

Il n’existe aucune limitation sur la forme de des structures élémentaires encore appelées structures de base. Comme on le précise plus bas, la fabrication de ces structures par une technique de fabrication additive permet de fabriquer des structures, de formes très complexes.There is no limitation on the shape of elementary structures also called basic structures. As specified below, the manufacture of these structures by an additive manufacturing technique makes it possible to manufacture structures of very complex shapes.

Avantageusement, les structures élémentaires sont des polyèdres.Advantageously, the elementary structures are polyhedra.

De préférence, les structures élémentaires sont des tétraèdres réguliers ou irréguliers.Preferably, the elementary structures are regular or irregular tetrahedrons.

Par tétraèdre régulier, on entend un tétraèdre dont les quatre faces sont identiques.By regular tetrahedron, we mean a tetrahedron whose four faces are identical.

Par tétraèdre irrégulier, on entend un tétraèdre dont au moins une des faces a une surface différente des autres faces, notamment un tétraèdre qui possède trois faces identiques sur quatre faces.By irregular tetrahedron is meant a tetrahedron of which at least one of the faces has a surface different from the other faces, in particular a tetrahedron which has three identical faces on four faces.

Ou bien, les structures (mailles) de base sont des ressorts constitués de deux spires de mêmes caractéristiques géométriques. Ces spires étant mises en contact de telle sorte que la distance entre deux points de contact soit égale au pas de la spire.Or, the basic structures (meshes) are springs made up of two coils with the same geometric characteristics. These turns being brought into contact in such a way that the distance between two points of contact is equal to the pitch of the turn.

Le garnissage est alors constitué d’un agencement de ressorts interconnectés.The packing then consists of an arrangement of interconnected springs.

Avantageusement, les fils ne présentent pas d’angles avec l’horizontale inférieurs à 50° car cela permet un meilleur écoulement. Cela peut s’appliquer à tous les fils constituant tous les types de structures élémentaires (par exemple ressorts, polyèdres tels que des tétraèdres).Advantageously, the wires do not have angles with the horizontal of less than 50° because it allows for better flow. This can apply to all wires making up all types of elementary structures (e.g. springs, polyhedrons such as tetrahedrons).

Ainsi, il a été constaté que le fait de relier les polyèdres tels que des tétraèdres par des portions de fil arrondies, incurvées, qui ne présentent pas d’angles avec l’horizontale inférieurs à 50°, notamment qui ne présentent pas de coudes, de changements de direction brusques, abrupts, permettait un meilleur écoulement.Thus, it has been observed that the fact of connecting polyhedrons such as tetrahedrons by rounded, curved portions of wire, which do not present angles with the horizontal of less than 50°, in particular which do not present elbows, abrupt, abrupt changes of direction, allowed a better flow.

De la même manière, avantageusement, les structures (mailles) élémentaires, de base, lorsqu’il s’agit de ressorts constitués de deux spires ne présentent pas de fils dont l’angle avec l’horizontale est inférieur à 50°. In the same way, advantageously, the basic, elementary structures (meshs), when it comes to springs made up of two coils, do not have wires whose angle with the horizontal is less than 50°.

Avantageusement, les structures élémentaires sont assemblées de manière à ne pas former de chemins d’écoulement préférentiels dans le garnissage.Advantageously, the elementary structures are assembled in such a way as not to form preferential flow paths in the packing.

Avantageusement, le garnissage selon l’invention comprend de 10 000 à 300 000 fils par m2 de section transversale du garnissage, dont la forme globale peut être celle d’une colonne.Advantageously, the packing according to the invention comprises from 10,000 to 300,000 threads per m2 cross section of the packing, the overall shape of which may be that of a column.

Avantageusement, le garnissage selon l’invention présente un taux de vide de 85 à 98%.Advantageously, the packing according to the invention has a void content of 85 to 98%.

Avantageusement, le garnissage selon l’invention présente une surface géométrique spécifique de 100 à 1000 m2/m3.Advantageously, the packing according to the invention has a specific geometric surface of 100 to 1000 m 2 /m 3 .

Comme on l’a déjà indiqué plus haut, une telle surface est plus élevée, pour un même taux de vide, que la surface des garnissages constitués par des fils à section circulaire ou à section polygonale sans côté concave et/ou convexe.As already indicated above, such a surface is higher, for the same void ratio, than the surface of packings consisting of wires with circular section or with polygonal section without concave and/or convex side.

Le garnissage selon l’invention même de forme très complexe peut être facilement fabriqué, rapidement et à un faible coût par une technique de fabrication additive, par exemple par une technique de fabrication qui met en œuvre une imprimante 3D.The packing according to the invention, even of very complex shape, can be easily, quickly and inexpensively manufactured by an additive manufacturing technique, for example by a manufacturing technique that uses a 3D printer.

Le matériau qui constitue le garnissage selon l’invention est de préférence choisi parmi les matériaux qui résistent aux fluides avec lequel il est en contact, et notamment si ces fluides sont corrosifs et/ou à haute température et/ou sous pression.The material which constitutes the packing according to the invention is preferably chosen from materials which are resistant to the fluids with which it is in contact, and in particular if these fluids are corrosive and/or at high temperature and/or under pressure.

Autrement dit, le matériau dans lequel le garnissage est fabriqué est généralement choisi de manière à résister aux produits chimiques envisagés dans les diverses applications industrielles potentielles.In other words, the material from which the packing is made is generally chosen so as to be resistant to the chemicals envisaged in the various potential industrial applications.

Avantageusement, le matériau qui constitue le garnissage selon l’invention est également choisi parmi les matériaux permettant une fabrication du garnissage par une technique de fabrication additive, par exemple par une technique de fabrication qui met en œuvre une imprimante 3D.Advantageously, the material that constitutes the packing according to the invention is also chosen from materials allowing the packing to be manufactured by an additive manufacturing technique, for example by a manufacturing technique that uses a 3D printer.

De préférence, le garnissage selon l’invention est en un matériau choisi parmi les céramiques ; les métaux tels que l’aluminium et le titane ; les alliages métalliques tels que les aciers, comme les aciers inoxydables et les aciers au carbone, et les alliages de titane ou d’aluminium ; les polymères et résines organiques thermoplastiques, tels que l’ABS, les résines acryliques, les PE, PP, PVC, C-PVC, PVDF, PTFE, etc. ; et tous les matériaux permettant une fabrication du dispositif par une technique de fabrication additive.Preferably, the packing according to the invention is made of a material chosen from ceramics; metals such as aluminum and titanium; metal alloys such as steels, such as stainless steels and carbon steels, and titanium or aluminum alloys; thermoplastic organic polymers and resins, such as ABS, acrylic resins, PE, PP, PVC, C-PVC, PVDF, PTFE, etc. ; and all the materials allowing manufacture of the device by an additive manufacturing technique.

Le garnissage (global, complet), selon l’invention, constitué par des structures élémentaires dont la forme peut être très complexe peut avoir notamment une forme cylindrique qui est la forme la plus courante des appareils dans lesquels le garnissage selon l’invention peut être utilisé.The packing (global, complete), according to the invention, consisting of elementary structures whose shape can be very complex, can in particular have a cylindrical shape which is the most common shape of the devices in which the packing according to the invention can be used.

Le garnissage selon l’invention peut être utilisé dans tous les appareils d’échange de matière, mettant en œuvre des garnissages, en particulier dans les appareils d’échange gaz/liquide comme les colonnes à distiller et les colonnes d’absorption.The packing according to the invention can be used in all materials exchange devices, implementing packings, in particular in gas/liquid exchange devices such as distillation columns and absorption columns.

Ces appareils peuvent être des appareils déjà existant dans lesquels le garnissage selon l’invention peut remplacer un garnissage ancien aux performances moindres ou des appareils nouveaux.These devices can be already existing devices in which the packing according to the invention can replace an old packing with lower performance or new devices.

En effet, la distillation reste l'une des plus importantes méthodes de séparations thermiques. Son domaine d’application est large et s’étend de la séparation du pétrole jusqu’à la séparation de la biomasse.Indeed, distillation remains one of the most important methods of thermal separations. Its field of application is wide and extends from the separation of petroleum to the separation of biomass.

Des applications de la distillation sont notamment les suivantes :Applications of distillation include:

  • Séparation du pétrole brut en différentes fractions (diesel, kérosène, essence, etc.).Separation of crude oil into different fractions (diesel, kerosene, gasoline, etc.).
  • Séparation d’un solvant et d’un produit chimique.Separation of a solvent and a chemical.
  • Dessalement et purification de l’eau.Desalination and purification of water.
  • Distillation de l’air en vue d’obtenir de l’oxygène, de l’azote, et de l’argon.Distillation of air to obtain oxygen, nitrogen, and argon.
  • Séparation de produits fermentés (alcool, bioéthanol).Separation of fermented products (alcohol, bioethanol).
  • Filière fermentaire à partir de biomasse pour obtenir des composés tels que des alcools, des acides carboxyliques, ou des molécules plateforme.Fermentation process from biomass to obtain compounds such as alcohols, carboxylic acids, or platform molecules.
  • Purification d’un produit ou d’une molécule.Purification of a product or a molecule.

Les appareils d’échange de matière mettant en œuvre un garnissage selon l’invention peuvent aussi être nommés par simplification « colonnes à garnissage ».The material exchange devices implementing a packing according to the invention can also be called for simplicity “packed columns”.

L’invention concerne donc, en outre, une colonne à garnissage, comprenant un garnissage selon l’invention et un distributeur de liquide pour alimenter le garnissage.The invention therefore also relates to a packed column, comprising a packing according to the invention and a liquid distributor for supplying the packing.

Il n’existe aucune limitation sur ce distributeur de liquide qui peut être tout distributeur connu ou non, à gravité ou à pression.There is no limitation on this liquid dispenser which can be any known or unknown dispenser, gravity or pressure.

Toutefois, avantageusement, ce distributeur de liquide est un distributeur filaire de liquide, c’est-à-dire un distributeur comprenant des fils, de préférence un distributeur constitué par des fils.However, advantageously, this liquid distributor is a wired liquid distributor, that is to say a distributor comprising wires, preferably a distributor consisting of wires.

Ce distributeur filaire, qui est placé au-dessus du garnissage selon l’invention et en dessous de m orifices d’alimentation en liquide de la colonne, est de préférence encore un distributeur (dit distributeur préféré) comprenant une pluralité d’étages, disposés successivement dans le sens vertical, dans lequel :This wired distributor, which is placed above the packing according to the invention and below m liquid supply orifices of the column, is more preferably a distributor (known as the preferred distributor) comprising a plurality of stages, arranged successively in the vertical direction, in which:

  • le premier étage (étage supérieur) de la pluralité d’étages comprend, m fils d’un premier diamètre, chacun des m fils étant destinés à être placé dans un desdits m orifices d’alimentation ;the first stage (upper stage) of the plurality of stages comprises m wires of a first diameter, each of the m wires being intended to be placed in one of said m supply orifices;

dans les étages suivants de la pluralité d’étages, dans un étage de rang x, chacun des fils de l’étage de rang x-1 se divise en n fils d’un diamètre plus faible que le, ou égal au, diamètre des fils de l’étage de rang x-1. Il est à noter que le nombre m d’orifices d’alimentation est généralement le nombre m d’orifices d’alimentation par m2de section transversale des moyens d’alimentation tels qu’un plateau, et le nombre m de fils d’un premier diamètre est le nombre de fils par m2de section transversale du premier étage (étage supérieur) du distributeur. Ce nombre m peut aussi être le nombre total d’orifices d’alimentation (d’un plateau par exemple) placés au-dessus du distributeur, et le nombre total m de fils du premier étage (étage supérieur) du distributeur.in the following stages of the plurality of stages, in a stage of rank x, each of the wires of the stage of rank x-1 is divided into n wires of a diameter smaller than the, or equal to, the diameter of the son of the floor of row x-1. It should be noted that the number m of supply orifices is generally the number m of supply orifices per m 2 of cross section of the supply means such as a tray, and the number m of wires of a first diameter is the number of wires per m 2 of cross-section of the first stage (upper stage) of the distributor. This number m can also be the total number of supply orifices (of a plate for example) placed above the distributor, and the total number m of wires of the first stage (upper stage) of the distributor.

Le liquide s’écoule par, ruisselle de, l’extrémité des fils du dernier étage du distributeur pour alimenter le garnissage.The liquid flows through, streams from, the end of the wires of the last stage of the distributor to feed the packing.

Il a été constaté de manière surprenante que, lorsque le distributeur utilisé avec le garnissage filaire selon l’invention était un distributeur filaire, et notamment le distributeur préféré défini plus haut, le distributeur et le garnissage selon l’invention formaient une véritable combinaison synergique avec notamment une amélioration importante des performances du garnissage selon l’invention, en plus des améliorations déjà intrinsèquement dues seulement à la structure spécifique du garnissage selon l’invention indiquées dans ce qui précède.It has been found surprisingly that, when the distributor used with the wired packing according to the invention was a wired distributor, and in particular the preferred distributor defined above, the distributor and the packing according to the invention formed a real synergistic combination with in particular a significant improvement in the performance of the packing according to the invention, in addition to the improvements already intrinsically due only to the specific structure of the packing according to the invention indicated in the foregoing.

Les fils du distributeur filaire peuvent être des fils pleins, qui ne présentent pas de canal ou cavité interne, ou bien ces fils peuvent être des fils creux, avec un canal ou cavité interne, ce canal ou cette cavité étant obturée, bouchée, notamment à ses extrémités, de sorte qu’aucun écoulement, ruissellement de liquide ne peut se produire dans ce canal ou cette cavité.The wires of the wired distributor can be solid wires, which do not have an internal channel or cavity, or these wires can be hollow wires, with an internal channel or cavity, this channel or this cavity being closed off, plugged, in particular at its extremities, so that no flow, runoff of liquid can occur in this channel or this cavity.

Dans tous les cas, lorsque les fils du distributeur sont mis en contact avec un liquide, l’écoulement du liquide, le ruissellement du liquide, se produit exclusivement sur la surface externe des fils, à l’extérieur des fils. La perte de charge est de ce fait bien moindre que dans les distributeurs dans lesquels le liquide s’écoule à l’intérieur de canaux.In all cases, when the wires of the distributor are brought into contact with a liquid, the flow of the liquid, the trickling of the liquid, occurs exclusively on the external surface of the wires, outside the wires. The pressure drop is therefore much lower than in distributors in which the liquid flows inside channels.

Le distributeur préféré est tout d’abord, spécifiquement, un distributeur filaire, comprenant des fils, et non des tubes ou canaux ouverts dans lesquels ruisselle, s’écoule le fluide, avec les avantages susmentionnés, et ensuite, ce distributeur possède une structure spécifique dans laquelle des fils d’un premier diamètre, sont alimentés en liquide, puis ces fils se divisent une ou plusieurs fois en d’autres fils avec une réduction du diamètre des fils à chaque division.The preferred distributor is first of all, specifically, a wired distributor, comprising wires, and not open tubes or channels in which the fluid flows, with the aforementioned advantages, and secondly, this distributor has a specific structure in which wires of a first diameter are supplied with liquid, then these wires divide one or more times into other wires with a reduction in the diameter of the wires at each division.

Le dernier étage de ce distributeur préféré (étage inférieur, le plus bas) comporte donc un nombre très élevé de fils et les extrémités de ces fils forment autant de points de distribution, d’arrosage.The last floor of this preferred distributor (lower floor, the lowest) therefore has a very high number of wires and the ends of these wires form as many distribution and watering points.

Ce distributeur préféré possède un nombre de points d’arrosage beaucoup plus élevé que les distributeurs de l’art antérieur, et, par voie de conséquence, le nombre de points d’alimentation par mètre carré de section droite du garnissage est aussi beaucoup plus élevé que dans les distributeurs de l’art antérieur.This preferred distributor has a much higher number of watering points than the distributors of the prior art, and, consequently, the number of supply points per square meter of straight section of the packing is also much higher. than in the distributors of the prior art.

Avantageusement, le distributeur de liquide préféré comprend au total de 1 à 30 étages, de préférence de 4 à 16 étages.Advantageously, the preferred liquid distributor comprises a total of 1 to 30 stages, preferably 4 to 16 stages.

Le nombre de divisions, et donc le nombre d’étages est limité (i) par la hauteur disponible entre les m orifices d’alimentation (qui sont généralement définis dans des moyens d’alimentation tels qu’un un plateau), et le garnissage, et/ou (ii) la géométrie du garnissage, et/ou (iii) la géométrie du des m orifices (généralement la géométrie du plateau).The number of divisions, and therefore the number of stages is limited (i) by the height available between the m feed orifices (which are generally defined in feed means such as a tray), and the packing , and/or (ii) the geometry of the packing, and/or (iii) the geometry of the of the m orifices (generally the geometry of the plate).

m peut être un nombre entier de 1 à 3400.m can be an integer from 1 to 3400.

n peut être un nombre entier de 2 à 8, de préférence 3 à 4, n pouvant être identique pour tous les étages ou différent pour 2 étages ou plus de la pluralité d’étages.n can be an integer from 2 to 8, preferably 3 to 4, n being able to be identical for all the stages or different for 2 or more stages of the plurality of stages.

Avantageusement, le dernier étage de la pluralité d’étages comprend de 3400 à 100000 fil/m2.Advantageously, the last stage of the plurality of stages comprises from 3400 to 100000 thread/m 2 .

Avantageusement, le diamètre des fils de l’étage de rang x est plus faible que le, ou égal au, diamètre des fils de l’étage de de rang x-1 dans une proportion de 5/10 à 10/10 de préférence de 4/5 à 5/5.Advantageously, the diameter of the wires of the row x stage is smaller than, or equal to, the diameter of the wires of the row x-1 stage in a proportion of 5/10 to 10/10 preferably of 4/5 to 5/5.

La section transversale des fils du distributeur peut posséder toute forme.The cross section of the wires of the distributor can have any shape.

Avantageusement, les fils du distributeur filaire (préféré ou non) peuvent avoir une section transversale circulaire, une section transversale en forme de polygone ou une section transversale dont la forme générale est comme pour les fils du garnissage, une forme de polygone, au moins un des côtés dudit polygone étant concave et/ou convexe.Advantageously, the wires of the wired distributor (preferred or not) may have a circular cross section, a cross section in the shape of a polygon or a cross section whose general shape is as for the wires of the lining, a polygon shape, at least one sides of said polygon being concave and/or convex.

Les termes « côté concave » et « côté convexe » ont déjà été définis plus haut.The terms "concave side" and "convex side" have already been defined above.

Avantageusement, ledit polygone a de 3 à 10 côtés, de préférence de 3 à 8 cotés.Advantageously, said polygon has 3 to 10 sides, preferably 3 to 8 sides.

Avantageusement, tous les côtés dudit polygone sont concaves et deux ou plus desdits côtés du polygone sont éventuellement, en outre, reliés par des côtés plats (sans concavité ni convexité) de faible longueur (voir plus haut) par rapport à la longueur des côtés du polygone.Advantageously, all the sides of said polygon are concave and two or more of said sides of the polygon are optionally, in addition, connected by flat sides (without concavity or convexity) of short length (see above) compared to the length of the sides of the polygon.

De préférence, le polygone est un triangle, de préférence un triangle équilatéral dont tous les côtés sont concaves, de préférence avec la même concavité.Preferably the polygon is a triangle, preferably an equilateral triangle all sides of which are concave, preferably with the same concavity.

Autrement dit, les fils préférés sont des fils à section transversale triangulaire, tous les côtés étant concaves, et les fils encore préférés sont des fils dont la section transversale a la forme d’un triangle équilatéral.In other words, the preferred yarns are yarns with a triangular cross-section, all sides being concave, and the more preferred yarns are yarns whose cross-section has the shape of an equilateral triangle.

Avantageusement, le ou les coté(s) concave(s) du polygone ont une concavité d’une profondeur de 0,05 à 1 mm (50 à 1000 μm), autrement dit forment une (des) gouttières d’une profondeur de 0,05 à 1 mm (50 à 1000 μm).Advantageously, the concave side(s) of the polygon have a concavity with a depth of 0.05 to 1 mm (50 to 1000 μm), in other words form a gutter(s) with a depth of 0 .05 to 1 mm (50 to 1000 μm).

Les fils du premier étage peuvent avoir un diamètre de 2,3 à 10 mm, de préférence de 2,3 à 8,5mmThe first stage wires can have a diameter of 2.3 to 10 mm, preferably 2.3 to 8.5 mm

Les fils du dernier étage du distributeur filaire préféré peuvent avoir un diamètre de de 1,7 à 10 mm, de préférence de 1,7 à 8,5 mm.The wires of the last stage of the preferred wire distributor can have a diameter of from 1.7 to 10 mm, preferably from 1.7 to 8.5 mm.

Avantageusement, le dernier étage du distributeur filaire préféré comprend de 3400 à 100000 fils/m2.Advantageously, the last stage of the preferred wire distributor comprises from 3400 to 100,000 threads/m 2 .

Précisons que dans le cas où les fils ont une section transversale en forme de polygone ou une section transversale dont la forme générale est une forme de polygone, au moins un des côtés dudit polygone étant concave et/ou convexe, le diamètre est celui du cercle dans lequel le polygone tel qu’un triangle se trouve inscrit.It should be specified that in the case where the wires have a cross section in the shape of a polygon or a cross section whose general shape is a shape of a polygon, at least one of the sides of the said polygon being concave and/or convex, the diameter is that of the circle in which the polygon such as a triangle is inscribed.

Les fils du distributeur filaire préféré peuvent former des structures élémentaires (structures de base) qui sont répétées, assemblées dans l’espace pour former le distributeur avec la structure spécifique décrite plus haut.The wires of the preferred wired distributor can form elementary structures (base structures) which are repeated, assembled in space to form the distributor with the specific structure described above.

Les structures élémentaires peuvent être assemblées, répétées latéralement, horizontalement, formant ainsi des étages, et ces étages peuvent être assemblés verticalement pour former le distributeur complet, total.The elementary structures can be assembled, repeated laterally, horizontally, thus forming stages, and these stages can be assembled vertically to form the complete, total distributor.

Il n’existe aucune limitation sur la forme des structures élémentaires encore appelées structures de base, comme on le précise plus bas, la fabrication de ces structures par une technique de fabrication additive permet en effet de fabriquer des structures, de formes très complexes.There is no limitation on the shape of the elementary structures also called basic structures, as it is specified below, the manufacture of these structures by an additive manufacturing technique makes it possible to manufacture structures of very complex shapes.

Avantageusement, les structures élémentaires peuvent être des polyèdres.Advantageously, the elementary structures can be polyhedra.

De préférence, les structures élémentaires sont des tétraèdres réguliers ou irréguliers.Preferably, the elementary structures are regular or irregular tetrahedrons.

Les termes « tétraèdre régulier » et « tétraèdre irrégulier » ont déjà été définis plus haut.The terms “regular tetrahedron” and “irregular tetrahedron” have already been defined above.

Avantageusement, les fils du distributeur filaire (préféré ou non) ne présentent pas d’angles par rapport à l’horizontale inférieurs à 50°, car cela permet un meilleur écoulement.Advantageously, the wires of the wired distributor (preferred or not) do not have angles with respect to the horizontal of less than 50°, because this allows better flow.

Cela peut s’appliquer à tous les fils constituant tous les types de structures élémentaires (par exemple polyèdres tels que des tétraèdres) du distributeur filaire.This can apply to all the wires constituting all the types of elementary structures (for example polyhedrons such as tetrahedrons) of the wired distributor.

Ainsi, il a été constaté que le fait de relier les polyèdres, tels que des tétraèdres par des portions de fil arrondies, incurvées, qui ne présentent pas d’angles par rapport à l’horizontale inférieurs à 50°, notamment qui ne présentent pas de coudes, de changements de direction brusques, abrupts, permettait un meilleur écoulement. Avantageusement, la section transversale des fils du garnissage filaire selon l’invention, et la section transversale des fils du distributeur filaire (préféré ou non), notamment la section transversale des fils du dernier étage du distributeur filaire préféré, ont la même forme, à savoir une section transversale dont la forme générale est une forme de polygone, au moins un des côtés dudit polygone étant concave et/ou convexe.Thus, it has been observed that the fact of connecting the polyhedra, such as tetrahedra by rounded, curved portions of wire, which do not present angles with respect to the horizontal of less than 50°, in particular which do not present elbows, abrupt, abrupt changes of direction, allowed a better flow. Advantageously, the cross-section of the wires of the wired packing according to the invention, and the cross-section of the wires of the wired distributor (preferred or not), in particular the cross-section of the wires of the last stage of the preferred wired distributor, have the same shape, namely a cross section whose general shape is a polygon shape, at least one of the sides of said polygon being concave and/or convex.

Avantageusement, la section transversale des fils du garnissage (filaire, comprenant des fils) selon l’invention, et la section transversale des fils du distributeur filaire, notamment la section transversale des fils du dernier étage du distributeur filaire préféré ou non, ont le même diamètre.Advantageously, the cross section of the wires of the packing (wired, comprising wires) according to the invention, and the cross section of the wires of the wired distributor, in particular the cross section of the wires of the last stage of the wired distributor, preferred or not, have the same diameter.

Avantageusement, le nombre de fils par mètre carré de section transversale du garnissage (filaire, comprenant des fils) selon l’invention est égal au nombre de fils par mètre carré de section transversale du distributeur filaire, en particulier au nombre de fils par mètre carré de section transversale du dernier étage du distributeur filaire préféré.Advantageously, the number of threads per square meter of cross-section of the packing (threaded, comprising threads) according to the invention is equal to the number of threads per square meter of cross-section of the threaded distributor, in particular the number of threads per square meter cross-sectional area of the top tier of the preferred wire feeder.

Avantageusement, chaque fil du garnissage filaire selon l’invention correspond, notamment se trouve en contact, avec un fil du distributeur filaire.Advantageously, each wire of the wired packing according to the invention corresponds, in particular is in contact, with a wire of the wired distributor.

En particulier, chaque fil du garnissage filaire selon l’invention peut correspondre, notamment se trouver en contact, avec un fil du dernier étage du distributeur filaire préféré.In particular, each wire of the wire packing according to the invention may correspond, in particular be in contact, with a wire of the last stage of the preferred wire distributor.

Avantageusement, le distributeur filaire préféré, et notamment le dernier étage du distributeur filaire préféré, présente une géométrie identique à une géométrie du garnissage filaire selon l’invention, qui est alimenté par ce distributeur.Advantageously, the preferred wired distributor, and in particular the last stage of the preferred wired distributor, has a geometry identical to a geometry of the wired packing according to the invention, which is supplied by this distributor.

Toutefois, dans le garnissage filaire selon l’invention, il n’y a pas de diminution du diamètre ou du nombre de fils. Autrement dit, dans le garnissage filaire selon l’invention, on reproduit sur une hauteur donnée h du garnissage, voire sur la totalité du garnissage, le dernier étage du distributeur filaire préféré.However, in the wire packing according to the invention, there is no reduction in the diameter or the number of wires. In other words, in the wired packing according to the invention, the last stage of the preferred wired distributor is reproduced over a given height h of the packing, or even over the entire packing.

En particulier, le distributeur filaire préféré, et notamment le dernier étage du distributeur filaire préféré, peut être constitué par des structures élémentaires identiques à des structures élémentaires qui constituent le garnissage filaire selon l’invention qui est alimenté par ce distributeur.In particular, the preferred wired distributor, and in particular the last stage of the preferred wired distributor, can be constituted by elementary structures identical to elementary structures which constitute the wired packing according to the invention which is fed by this distributor.

Par exemple, les structures élémentaires du distributeur filaire préféré, et en particulier du dernier étage du distributeur filaire préféré, et du garnissage peuvent être des polyèdres.For example, the elementary structures of the preferred wired distributor, and in particular of the last stage of the preferred wired distributor, and of the packing can be polyhedra.

De préférence, ces structures élémentaires peuvent des tétraèdres réguliers ou irréguliers.Preferably, these elementary structures can be regular or irregular tetrahedrons.

Avantageusement, les fils du distributeur filaire préféré, et en particulier du dernier étage du distributeur filaire préféré et du garnissage filaire selon l’invention ne présentent pas d’angles avec l’horizontale inférieurs à 50° car cela permet un meilleur écoulement. Cela peut s’appliquer à tous les fils constituant tous les types de structures élémentaires (par exemple polyèdres tels que des tétraèdres).Advantageously, the wires of the preferred wired distributor, and in particular of the last stage of the preferred wired distributor and of the wired packing according to the invention, do not have angles with the horizontal of less than 50° because this allows better flow. This can apply to all the wires constituting all the types of elementary structures (for example polyhedrons such as tetrahedrons).

Ces tétraèdres du distributeur et du garnissage peuvent ainsi être reliés par des portions de fil arrondies, incurvées, qui ne présentent pas d’angles avec l’horizontale inférieurs à 50°, notamment qui ne présentent pas de coudes, de changements de direction brusques, abrupts, ce qui permet un meilleur écoulement.These tetrahedrons of the distributor and of the packing can thus be connected by rounded, curved portions of wire, which do not present angles with the horizontal of less than 50°, in particular which do not present elbows, sudden changes of direction, steep, which allows a better flow.

Le distributeur filaire préféré, même de forme très complexe peut être facilement fabriqué, rapidement et à un faible coût par une technique de fabrication additive, par exemple par une technique de fabrication qui met en œuvre une imprimante 3D.The preferred wired distributor, even of very complex shape, can be easily, quickly and inexpensively manufactured by an additive manufacturing technique, for example by a manufacturing technique that uses a 3D printer.

Le matériau qui constitue le distributeur est de préférence choisi parmi les matériaux qui résistent aux fluides avec lesquels il est en contact, notamment si ces fluides sont corrosifs et/ou à haute température et/ou sous pression.The material which constitutes the distributor is preferably chosen from materials which are resistant to the fluids with which it is in contact, in particular if these fluids are corrosive and/or at high temperature and/or under pressure.

Autrement dit, le matériau dans lequel le distributeur est fabriqué est généralement choisi de manière à résister aux produits chimiques envisagés dans les diverses applications industrielles potentielles.In other words, the material from which the dispenser is made is generally chosen so as to be resistant to the chemicals envisaged in the various potential industrial applications.

Avantageusement, le matériau qui constitue le distributeur, notamment le distributeur filaire, est également choisi parmi les matériaux permettant une fabrication du distributeur par une technique de fabrication additive, par exemple par une technique de fabrication qui met en œuvre une imprimante 3D.Advantageously, the material which constitutes the dispenser, in particular the wired dispenser, is also chosen from materials allowing the dispenser to be manufactured by an additive manufacturing technique, for example by a manufacturing technique which uses a 3D printer.

De préférence, le distributeur, notamment le distributeur filaire, est en un matériau choisi parmi les céramiques ; les métaux tels que l’aluminium et le titane ; les alliages métalliques tels que les aciers, comme les aciers inoxydables et les aciers au carbone, et les alliages de titane ou d’aluminium ; les polymères et résines organiques thermoplastiques, tels que l’ABS, les résines acryliques, les, PE, PP, PVC, C-PVC, PVDF, PTFE, etc. ; et tous les matériaux permettant une fabrication du distributeur par une technique de fabrication additive.Preferably, the distributor, in particular the wired distributor, is made of a material chosen from ceramics; metals such as aluminum and titanium; metal alloys such as steels, such as stainless steels and carbon steels, and titanium or aluminum alloys; thermoplastic organic polymers and resins, such as ABS, acrylic resins, PE, PP, PVC, C-PVC, PVDF, PTFE, etc. ; and all the materials allowing the dispenser to be manufactured using an additive manufacturing technique.

Avantageusement, le distributeur filaire est constitué par le même matériau que le garnissage selon l’invention. Autrement dit, les fils du distributeur filaire peuvent être constitués par le même matériau que les fils du garnissage selon l’invention qu’il est destiné à alimenter.Advantageously, the wire distributor is made of the same material as the packing according to the invention. In other words, the wires of the wired distributor can be made of the same material as the wires of the packing according to the invention that it is intended to supply.

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation particuliers. Cette description est donnée à titre illustratif et non limitatif et est faite en relation avec les dessins joints.The invention will be better understood on reading the following detailed description of particular embodiments. This description is given for illustrative and non-limiting purposes and is made in relation to the attached drawings.

est une vue en coupe transversale de la section d’un fil d’un garnissage non conforme à l’invention. Cette section est circulaire. is a cross-sectional view of the section of a wire of a packing not in accordance with the invention. This section is circular.

est une vue en coupe transversale de la section d’un fil d’un garnissage non conforme à l’invention. Cette section est triangulaire. is a cross-sectional view of the section of a wire of a packing not in accordance with the invention. This section is triangular.

est une vue en coupe transversale d’un fil d’un garnissage conforme à l’invention, selon un premier mode de réalisation, dont la section transversale est triangulaire, plus exactement a la forme d’un triangle équilatéral, les trois côtés du triangle présentant une concavité, et les côtés concaves étant raccordés par de simples portions arrondies situées aux sommets du triangle. is a cross-sectional view of a thread of a packing according to the invention, according to a first embodiment, the cross-section of which is triangular, more exactly has the shape of an equilateral triangle, the three sides of the triangle having a concavity, and the concave sides being connected by simple rounded portions located at the vertices of the triangle.

est une vue en coupe transversale d’un fil d’un garnissage conforme à l’invention, selon un second mode de réalisation, dont la section transversale est triangulaire, plus exactement a la forme d’un triangle équilatéral, les trois côtés du triangle présentant une concavité, et les côtés concaves étant raccordés par des côtés plats sans concavité situés aux sommets du triangle. is a cross-sectional view of a thread of a packing according to the invention, according to a second embodiment, the cross-section of which is triangular, more exactly has the shape of an equilateral triangle, the three sides of the triangle having a concavity, and the concave sides being connected by flat sides without concavity located at the vertices of the triangle.

montre l’assemblage deux tétraèdres réguliers formant un élément de garnissage selon l’invention. shows the assembly of two regular tetrahedrons forming a packing element according to the invention.

est une vue du dessus en coupe transversale de la totalité du garnissage obtenu par assemblage des éléments de garnissage, constitués par des tétraèdres réguliers, de la . is a cross-sectional top view of the entire packing obtained by assembling the packing elements, consisting of regular tetrahedrons, of the .

montre l’assemblage d’un tétraèdre régulier et d’un tétraèdre irrégulier formant un élément de garnissage selon l’invention. shows the assembly of a regular tetrahedron and an irregular tetrahedron forming a packing element according to the invention.

est une vue du dessus en coupe transversale de la totalité du garnissage obtenu par assemblage des éléments de garnissage de la . is a top view in cross section of the entire packing obtained by assembling the packing elements of the .

montre une fonction «spline», à savoir une fonction fx d92 et d93 spline définie par morceaux par des polynômes. shows a “ spline ” function, namely a fx d92 and d93 spline function defined piecewise by polynomials.

montre l’assemblage d’un tétraèdre régulier et d’un tétraèdre irrégulier formant un élément de garnissage selon l’invention, ces deux tétraèdres étant reliés par une portion de fil incurvée, arrondie dite «spline». shows the assembly of a regular tetrahedron and an irregular tetrahedron forming a packing element according to the invention, these two tetrahedra being connected by a curved portion of wire, rounded called “ spline ”.

montre une structure (maille) de base d’un garnissage selon l’invention constitué par un ressort constitué de deux spires. shows a basic structure (mesh) of a packing according to the invention consisting of a spring consisting of two coils.

montre une des deux spires formant le ressort de la . shows one of the two coils forming the spring of the .

montre une coupe de la . shows a section of the .

montre les paramètres définissant la spire de la qui est une des deux spires qui forme le ressort de la . shows the parameters defining the turn of the which is one of the two whorls which forms the spring of the .

montre comment est répétée la spire de la pour donner le ressort de la . shows how the whorl of the to give the spring to the .

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED DISCUSSION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

Sur les Figures 1A, 1B et 1C, on montre les sections transversales de fils constituant des garnissages.Figures 1A, 1B and 1C show the cross-sections of yarns constituting packings.

La montre la section transversale d’un fil d’un garnissage non conforme à l’invention dont la section transversale est circulaire. Autrement dit, le fil est cylindrique.There shows the cross section of a thread of a filling not in accordance with the invention, the cross section of which is circular. In other words, the wire is cylindrical.

La montre la section transversale d’un fil d’un garnissage non conforme à l’invention dont la section transversale est triangulaire, plus exactement a la forme d’un triangle équilatéral. Ce garnissage n’est pas conforme à l’invention car les côtés du triangle ne présentent ni concavité ni convexité.There shows the cross section of a thread of a packing not in accordance with the invention, the cross section of which is triangular, more exactly in the shape of an equilateral triangle. This packing is not in accordance with the invention because the sides of the triangle have neither concavity nor convexity.

La montre la section transversale d’un fil d’un garnissage conforme à l’invention selon un premier mode de réalisation, dont la section transversale est triangulaire, plus exactement a la forme d’un triangle équilatéral. Ce garnissage est conforme à l’invention car les trois côtés du triangle présentent une concavité, autrement dit, le fil présente des gouttières sur ses trois côtés et sur toute sa longueur. Dans ce mode de réalisation, les côtés concaves se raccordent par de simples portions arrondies situées aux sommets du triangle.There shows the cross section of a wire of a packing according to the invention according to a first embodiment, the cross section of which is triangular, more exactly has the shape of an equilateral triangle. This packing is in accordance with the invention because the three sides of the triangle have a concavity, in other words, the wire has gutters on its three sides and over its entire length. In this embodiment, the concave sides are connected by simple rounded portions located at the vertices of the triangle.

A titre d’exemple, les fils des Figures 1A, 1B, et 1C ont des diamètres de 2,25 mm.As an example, the wires in Figures 1A, 1B, and 1C have diameters of 2.25 mm.

A titre d’exemple, la longueur des côtés, arêtes des triangles de la section transversale des fils des Figures 1B et 1C est de 1,95 mm.As an example, the length of the sides, edges of the triangles of the cross section of the wires of Figures 1B and 1C is 1.95 mm.

La profondeur des concavités du fil de la est de 350 μmThe depth of the concavities of the grain of the is 350μm

Précisons que, dans le cas des fils des Figures 1B et 1C, le diamètre est celui du cercle dans lequel le triangle se trouve inscrit.Note that, in the case of the wires of Figures 1B and 1C, the diameter is that of the circle in which the triangle is inscribed.

A titre d’exemple, le garnissage comprenant les fils de la a un taux de vide ∈ de 90% et une surface géométrique spécifique A de 186 m2/m3.By way of example, the filling comprising the threads of the has a void ratio ∈ of 90% and a specific geometric surface A of 186 m2/m3.

Le garnissage comprenant les fils de la a un taux de vide ϵ de 89% et une surface géométrique spécifique A de 234 m2/m3.The filling comprising the wires of the has a void ratio ϵ of 89% and a specific geometric surface A of 234 m2/m3.

Le garnissage selon l’invention comprenant les fils de la a un taux de vide ϵ de 89% et une surface géométrique spécifique A, bien supérieure, de 283 m2/m3.The filling according to the invention comprising the yarns of the has a void ratio ϵ of 89% and a much higher specific geometric surface A of 283 m2/m3.

La montre la section transversale d’un fil d’un garnissage conforme à l’invention, selon un second mode de réalisation, dont la section transversale est triangulaire, plus exactement a la forme d’un triangle équilatéral. Ce garnissage est conforme à l’invention car les trois côtés du triangle présentent une concavité, autrement dit, le fil présente des gouttières sur ses trois côtés et sur toute sa longueur. Dans ce mode de réalisation, les côtés concaves se raccordent par des côtés plats, des arrêtes plates sans concavité, situés aux sommets du triangle. Ces côtés concaves ont une faible longueur par rapport à la longueur des côtés.There shows the cross section of a wire of a packing according to the invention, according to a second embodiment, the cross section of which is triangular, more exactly has the shape of an equilateral triangle. This packing is in accordance with the invention because the three sides of the triangle have a concavity, in other words, the wire has gutters on its three sides and over its entire length. In this embodiment, the concave sides are connected by flat sides, flat edges without concavity, located at the vertices of the triangle. These concave sides have a short length compared to the length of the sides.

A titre d’exemple, la longueur des côtés, arêtes des triangles de la section transversale du fil de la est de 1,95 mm.By way of example, the length of the sides, edges of the triangles of the cross section of the wire of the is 1.95mm.

A titre d’exemple, la longueur des côtés, arrêtes plates sans concavité du fil de la est de 0,3 mm.For example, the length of the sides, flat edges without concavity of the grain of the is 0.3mm.

La profondeur des concavités du fil de la est de 350 μm.The depth of the concavities of the grain of the is 350 μm.

Le garnissage selon l’invention comprenant les fils de la a un taux de vide ϵ de 89% et une surface géométrique A, de 283 m2/m3.The filling according to the invention comprising the yarns of the has a void ratio ϵ of 89% and a geometric area A of 283 m2/m3.

Dans le garnissage selon l’invention, les fils peuvent former des structures élémentaires (structures de base) qui sont répétées, assemblées dans l’espace pour former le garnissage.In the filling according to the invention, the threads can form elementary structures (basic structures) which are repeated, assembled in space to form the filling.

Selon un mode de réalisation, les structures élémentaires peuvent être des polyèdres tels que des tétraèdres réguliers ou irréguliers.According to one embodiment, the elementary structures can be polyhedra such as regular or irregular tetrahedra.

En effet, pour créer un garnissage filaire garantissant notamment un contact gaz liquide optimum, le choix de la géométrie peut notamment être basé sur le concept des fractales, par exemple le garnissage peut comprendre un assemblage de tétraèdres réguliers, autrement dit une succession d'arêtes de tétraèdre réguliers comme cela est représenté sur la qui montre l’assemblage de deux tétraèdres réguliers formant un élément de garnissage selon l’invention qui est un élément régulier (il est à noter que sur les Figures 3A, 3B, 4A, 4B, 5B, 6, 7A, 7C et 8, les fils par simplification sont représentés avec une section transversale circulaire, mais il est bien entendu que ces fils possèdent en fait, conformément à l’invention, une section polygonale, au moins un des côtés dudit polygone étant concave et/ou convexe. De préférence, le polygone est un triangle équilatéral dont tous les côtés sont concaves, de préférence avec la même concavité comme cela est représenté sur la ou sur la .Indeed, to create a wired packing guaranteeing in particular optimum liquid gas contact, the choice of geometry can in particular be based on the concept of fractals, for example the packing can comprise an assembly of regular tetrahedrons, in other words a succession of edges of regular tetrahedra as shown in the which shows the assembly of two regular tetrahedrons forming a packing element according to the invention which is a regular element (it should be noted that in Figures 3A, 3B, 4A, 4B, 5B, 6, 7A, 7C and 8, the wires for simplification are represented with a circular cross section, but it is understood that these wires have in fact, in accordance with the invention, a polygonal section, at least one of the sides of the said polygon being concave and/or convex. , the polygon is an equilateral triangle all sides of which are concave, preferably with the same concavity as shown in Fig. or on the .

L’ensemble des éléments de garnissage assemblés entre eux forme le garnissage global.All of the packing elements assembled together form the overall packing.

La géométrie représentée sur la permet au liquide de chaque fil d'être séparé en trois flux. L’inconvénient de cette configuration est la régularité de la géométrie, qui induit des cheminées défavorables au mélange et aux échanges gaz/liquide, comme le montre la qui présente une vue du dessus en coupe transversale de la totalité du garnissage obtenu par assemblage des éléments de garnissage, constitués par des tétraèdres réguliers de la .The geometry represented on the allows the liquid from each thread to be separated into three streams. The disadvantage of this configuration is the regularity of the geometry, which induces chimneys unfavorable to mixing and gas/liquid exchanges, as shown in which presents a cross-sectional top view of the entire packing obtained by assembling the packing elements, consisting of regular tetrahedrons of the .

Pour limiter ces cheminées, le garnissage peut aussi comprendre des tétraèdres irréguliers. Par exemple une couche sur deux du garnissage peut être composée de tétraèdres irréguliers ( ), qui modifient la géométrie et limitent les cheminées verticales comme le montre la .To limit these chimneys, the packing can also comprise irregular tetrahedrons. For example, every other layer of the packing can be composed of irregular tetrahedrons ( ), which modify the geometry and limit the vertical chimneys as shown in the .

La montre l’assemblage d’un tétraèdre régulier et d’un tétraèdre irrégulier formant un élément de garnissage qui est un élément irrégulier. Sur la , le tétraèdre du haut est un tétraèdre irrégulier.There shows the assembly of a regular tetrahedron and an irregular tetrahedron forming a packing element which is an irregular element. On the , the upper tetrahedron is an irregular tetrahedron.

Différents garnissages filaires selon l’invention peuvent être réalisés à partir des éléments présentés sur les Figures 3A et 4A.Different wire packings according to the invention can be made from the elements shown in Figures 3A and 4A.

Ces garnissages filaires selon l’invention sont conçus en modifiant les différents paramètres définissant la géométrie des tétraèdres et éléments, à savoir le diamètre du fil (dw) (comme on l’a déjà précisé, dans la cas des garnissages selon l’invention, il s’agit alors du diamètre du cercle dans lequel le polygone se trouve inscrit ), la longueur des arêtes de tétraèdre régulières (l1) et irrégulières (l2), et les angles (θ1) des arêtes de tétraèdre régulières et l’angle (θ2) de tétraèdre irrégulier (les angles sont définis par rapport à la verticale). Précisons que, dans le cas des tétraèdres réguliers alors l1 = l2 et θ1= θ2. These wire packings according to the invention are designed by modifying the various parameters defining the geometry of the tetrahedrons and elements, namely the diameter of the wire (d w ) (as already specified, in the case of the packings according to the invention , it is then the diameter of the circle in which the polygon is inscribed ), the length of the regular (l1) and irregular (l2) tetrahedron edges, and the angles (θ1) of the regular tetrahedron edges and the angle (θ2) of irregular tetrahedron (the angles are defined with respect to the vertical). Let us specify that, in the case of regular tetrahedrons then l1 = l2 and θ1= θ2 .

Les garnissages (dans leur ensemble) sont caractérisés par la surface géométrique Ag (exprimée en m2/m3) et la fraction de volume vide ∈ (en %).The packings (as a whole) are characterized by the geometric surface Ag (expressed in m 2 /m 3 ) and the void volume fraction ∈ (in %).

Il est possible de calculer ces deux caractéristiques en connaissant les paramètres mentionnés plus haut définissant la géométrie des tétraèdres (angles, longueurs et diamètre du fil).It is possible to calculate these two characteristics by knowing the parameters mentioned above defining the geometry of the tetrahedrons (angles, lengths and diameter of the wire).

En faisant varier le diamètre du fil (dw) et les longueurs (l1et l2) et les angles, cela induit des nombres de fils différents par section de garnissage, une surface spécifique et une fraction de vide différentes. La nomenclature associée au garnissage est la suivante : D-X-dw-∈-Ag, où D correspond au modèle de la macrostructure du garnissage (par exemple TS pour Tetra Spline : voir plus bas), X au matériau du garnissage (par exemple PA pour polyamide, Nylon) , dw au diamètre du fil (en mm) , ∈ au taux de vide du garnissage(en %) et Ag à la surface géométrique spécifique en (m2/m3).By varying the diameter of the wire (d w ) and the lengths (l 1 and l 2 ) and the angles, this induces different numbers of wires per packing section, a specific surface area and a different void fraction. The nomenclature associated with the packing is as follows: DXd w -∈-A g , where D corresponds to the macrostructure model of the packing (for example TS for Tetra Spline: see below), X to the packing material (for example PA for polyamide, Nylon), dw to the diameter of the wire (in mm), ∈ to the void content of the packing (in %) and Ag to the specific geometric surface in (m 2 /m 3 ).

Il est à noter que le distributeur qui alimente le garnissage selon l’invention est de préférence un distributeur filaire qui est défini par la même nomenclature avec les mêmes D, X, dw ,∈, et Ag.It should be noted that the distributor which supplies the packing according to the invention is preferably a wired distributor which is defined by the same nomenclature with the same D, X, d w , ∈, and A g .

De plus, un garnissage à base de fil peut être considéré comme un grand nombre de fils. Ainsi, si les intersections sont négligées, il est possible de définir la surface et le volume de ces fils, ce qui permet d'obtenir une relation entre l'aire de surface géométrique spécifique Ag, la fraction de volume vide ∈ et le diamètre de fil dw.In addition, a yarn-based filling can be considered as a large number of yarns. Thus, if the intersections are neglected, it is possible to define the surface and the volume of these threads, which makes it possible to obtain a relation between the specific geometric surface area Ag, the void volume fraction ∈ and the diameter of wire d w .

Quelle que soit la géométrie retenue, le choix de deux paramètres parmi ces trois paramètres imposera le troisième. Cette relation a été vérifiée lors d’études sur différentes géométries de garnissage filaire.Whatever the geometry retained, the choice of two parameters among these three parameters will impose the third. This relationship has been verified during studies on different wired packing geometries.

Pour optimiser la géométrie, des visualisations des écoulements film liquide ont été effectuées sur une maquette d’étude des écoulements sur des fils. Il a été ainsi observé qu'un arrondi pour l’intersection des fils réalisée à l’aide d’une fonction « spline » ( , fonction fx d92 et d93 spline définie par morceaux par des polynômes) améliore la répartition du liquide.To optimize the geometry, visualizations of the liquid film flows were carried out on a model for studying flows on wires. It was thus observed that a rounding for the intersection of the wires carried out using a “spline” function ( , function fx d92 and d93 spline piecewise defined by polynomials) improves liquid distribution.

La montre l’assemblage d’un tétraèdre régulier et d’un tétraèdre irrégulier formant un élément de garnissage, le tétraèdre du haut est un tétraèdre irrégulier et ces deux tétraèdres sont reliés par une portion de fil incurvée, arrondie. Autrement dit, l’élément de garnissages de la comporte un « spline » tel que défini à la à l’intersection des fils.There shows the assembly of a regular tetrahedron and an irregular tetrahedron forming a packing element, the top tetrahedron is an irregular tetrahedron and these two tetrahedra are connected by a curved, rounded portion of wire. In other words, the trim element of the includes a “spline” as defined in at the intersection of the wires.

Il a été constaté que le fait de relier les tétraèdres par des portions de fil arrondies, incurvées, ne présentant pas d’angles avec l’horizontale inférieurs à 50°, de coudes, de changements de direction brusques, abrupts, permettait un meilleur écoulement.It was noted that the fact of connecting the tetrahedrons by portions of wire rounded, curved, not presenting angles with the horizontal lower than 50°, of elbows, of sudden, abrupt changes of direction, allowed a better flow .

Selon un autre mode de réalisation, les structures (mailles) de base peuvent être des ressorts constitués de deux spires.According to another embodiment, the base structures (links) can be springs made up of two coils.

Une telle structure, maille, de base, constituée par un ressort constitué par deux spires, est représentée sur la .Such a structure, mesh, base, consisting of a spring consisting of two coils, is represented on the .

Le ressort montré sur la , est défini à partir de deux spires dont l’axe est représenté sur la .The spring shown on the , is defined from two whorls whose axis is represented on the .

Cette spire est constituée d’un fil de diamètre d0 et de pas d3 (d11) (Figures 7B et 7C).This turn consists of a wire of diameter d0 and pitch d3 (d11) (Figures 7B and 7C).

L’axe de la spire est vertical. A l’extrémité haute de la spire, le rayon de celle-ci est de d1. A l’autre extrémité de la spire au bout d’un pas de longueur d3, le diamètre de la spire a augmenté. Cette augmentation est caractérisée par l’angle d5.The axis of the spiral is vertical. At the high end of the spiral, its radius is d1. At the other end of the turn, after a step of length d3, the diameter of the turn has increased. This increase is characterized by the angle d5.

La maille de base de la , constituée par un ressort constitué par deux spires est ensuite répétée. La distance entre les axes des mailles de base est d23 (d31) ( ).The base mesh of the , consisting of a spring consisting of two coils is then repeated. The distance between the axes of the base links is d23 (d31) ( ).

Il est ensuite possible, afin de construire le garnissage complet, final, en multipliant les répétitions jusqu’à obtenir une pièce de section rectangulaire qui peut ensuite être soumise à un découpage pour obtenir le garnissage complet final correspondant à la géométrie de la section de la colonne.It is then possible, in order to build the complete, final packing, by multiplying the repetitions until obtaining a piece of rectangular section which can then be subjected to cutting to obtain the complete final packing corresponding to the geometry of the section of the column.

L’ensemble des étapes, jusqu’au découpage final est réalisé par impression 3D.All the steps, until the final cutting is carried out by 3D printing.

Claims (20)

Garnissage comprenant des fils, pour un appareil d’échange de matière, lesdits fils ayant une section transversale dont la forme générale est une forme de polygone, au moins un des côtés dudit polygone étant concave et/ou convexe.Packing comprising threads, for a material exchange device, said threads having a cross section whose general shape is a polygon shape, at least one of the sides of said polygon being concave and/or convex. Garnissage selon la revendication 1, dans lequel ledit polygone a de 3 à 10 côtés, de préférence de 3 à 8 cotés.Packing according to claim 1, wherein said polygon has 3 to 10 sides, preferably 3 to 8 sides. Garnissage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel tous les côtés dudit polygone sont concaves, et deux ou plus desdits côtés du polygone sont éventuellement, en outre, reliés par des côtés plats (sans concavité ni convexité) de faible longueur par rapport à la longueur des côtés du polygone.Packing according to Claim 1 or 2, in which all the sides of the said polygon are concave, and two or more of the said sides of the polygon are optionally, in addition, connected by flat sides (without concavity or convexity) of short length with respect to the length of the sides of the polygon. Garnissage selon la revendication 3, dans lequel le polygone est un triangle, de préférence un triangle équilatéral, dont tous les côtés sont concaves, de préférence avec la même concavité.Packing according to Claim 3, in which the polygon is a triangle, preferably an equilateral triangle, all the sides of which are concave, preferably with the same concavity. Garnissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les coté(s) concave(s) du polygone forment une (des) gouttières d’une profondeur de 50 à 1000 μm.Packing according to any one of the preceding claims, in which the concave side(s) of the polygon form a gutter(s) with a depth of 50 to 1000 μm. Garnissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lesquels les fils forment des structures élémentaires (structures de base) qui sont répétées, assemblées dans l’espace pour former le garnissage.Filling according to any one of the preceding claims, in which the threads form elementary structures (basic structures) which are repeated, assembled in space to form the filling. Garnissage selon la revendication 6 dans lequel les structures élémentaires sont des polyèdres.Packing according to Claim 6, in which the elementary structures are polyhedrons. Garnissage selon la revendication 7, dans lequel les structures élémentaires sont des tétraèdres réguliers ou irréguliers.Packing according to Claim 7, in which the elementary structures are regular or irregular tetrahedrons. Garnissage selon la revendication 6, dans lequel les structures (mailles) de base sont des ressorts constitués de deux spires de mêmes caractéristiques géométriques.Packing according to claim 6, in which the base structures (meshes) are springs made up of two coils with the same geometric characteristics. Garnissage selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel les structures élémentaires sont assemblées de manière à ne pas former de chemins d’écoulement préférentiels dans le garnissage.Packing according to any one of Claims 6 to 9, in which the elementary structures are assembled in such a way as not to form preferential flow paths in the packing. Garnissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fils ne présentent pas d’angles avec l’horizontale inférieurs à 50°.Filling according to any one of the preceding claims, in which the threads do not have angles with the horizontal of less than 50°. Garnissage selon l’un quelconque des revendications précédentes qui comprend de 10 000 à 300 000 fils par m2 de section transversale du garnissage.Filling according to any one of the preceding claims which comprises from 10,000 to 300,000 threads per m2 cross-section of the packing. Garnissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, qui présente une surface géométrique spécifique de 100 à 1000 m2/m3.Packing according to any one of the preceding claims, which has a specific geometric surface of 100 to 1000 m 2 /m 3 . Garnissage selon l’une quelconque des revendications précédentes, qui présente un taux de vide de 85 à 98%Packing according to any one of the preceding claims, which has a void content of 85 to 98% Procédé de fabrication du garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le garnissage est fabriqué par une technique de fabrication additive, par exemple par une technique de fabrication qui met en œuvre une imprimante 3D.Process for manufacturing the lining according to any one of Claims 1 to 14, characterized in that the lining is manufactured by an additive manufacturing technique, for example by a manufacturing technique which implements a 3D printer. Colonne à garnissage, comprenant un garnissage selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, et un distributeur de liquide pour alimenter le garnissage.A packed column, comprising a packing according to any one of claims 1 to 14, and a liquid distributor for supplying the packing. Colonne à garnissage selon la revendication 16, dans laquelle le distributeur de liquide est un distributeur filaire de liquide, comprenant des fils.A packed column according to claim 16, wherein the liquid distributor is a wired liquid distributor, comprising wires. Colonne à garnissage selon la revendication 17, dans laquelle le distributeur filaire est placé au-dessus du garnissage et en dessous de m orifices d’alimentation en liquide de la colonne, et comprend une pluralité d’étages, disposés successivement dans le sens vertical, dans lequel :
  • Le premier étage (étage supérieur) de la pluralité d’étages comprend m fils d’un premier diamètre, chacun des m fils étant destinés à être placé dans un des dits m orifices d’alimentation ;
Dans les étages suivants de la pluralité d’étages dans un étage de rang x, chacun des fils de l’étage de rang x-1 se divise en n fils d’un diamètre plus faible que le, ou égal au, diamètre des fils de l’étage de de rang x-1.
Packed column according to Claim 17, in which the wire distributor is placed above the packing and below m liquid supply ports of the column, and comprises a plurality of stages, arranged successively in the vertical direction, in which :
  • The first stage (upper stage) of the plurality of stages comprises m wires of a first diameter, each of the m wires being intended to be placed in one of said m supply orifices;
In the following stages of the plurality of stages in a stage of rank x, each of the wires of the stage of rank x-1 is divided into n wires of a diameter smaller than the, or equal to, the diameter of the wires of the floor of rank x-1.
Colonne à garnissage selon la revendication 17 ou 18, dans laquelle la section transversale des fils du garnissage et la section transversale des fils du distributeur filaire ont la même forme, à savoir une section transversale dont la forme générale est une forme de polygone, au moins un des côtés dudit polygone étant concave et/ou convexe.Packed column according to claim 17 or 18, in which the cross section of the wires of the packing and the cross section of the wires of the wire distributor have the same shape, namely a cross section whose general shape is a polygon shape, at least one of the sides of said polygon being concave and/or convex. Colonne à garnissage selon l’une quelconque des revendications 17 à 19, dans laquelle le nombre de fils par mètre carré de section transversale du garnissage est égal au nombre de fils par mètre carré de section transversale du distributeur filaire, en particulier au nombre de fils par mètre carré de section transversale du dernier étage du distributeur filaire selon la revendication 18.Packed column according to any one of Claims 17 to 19, in which the number of wires per square meter of cross-section of the packing is equal to the number of wires per square meter of cross-section of the wire distributor, in particular the number of wires per square meter of cross-section of the last stage of the wired distributor according to claim 18.
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