FR3140773A1 - Self-supporting panel for simulated moving bed separation - Google Patents
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Abstract
Colonne/procédé de séparation en lit mobile simulé SMB comprenant/utilisant une virole (1) comprenant une pluralité de lits d’adsorbant séparés par une pluralité de plateaux, chaque plateau comprenant une pluralité de panneaux (6), dits autosupportés, chaque panneau (6) comprenant un cadre métallique (7) à plusieurs côtés, dans lequel le cadre métallique (7) est soutenu d’un premier côté (13) par la virole et est soutenu d’un deuxième côté (14) par : une poutre principale (3) disposée diamétralement dans la virole (1) ; et/ou la virole (1) ou un mât central (5) disposé dans la virole (1), dans lequel le cadre métallique (7) comprend au moins un troisième côté (15) reliant le premier côté (13) au deuxième côté (14), et dans lequel l’au moins un troisième côté (15) présente une hauteur (H) et une épaisseur adaptées pour assurer la résistance mécanique du panneau. Figure 10 à publierSMB simulated moving bed separation column/process comprising/using a shell (1) comprising a plurality of adsorbent beds separated by a plurality of plates, each plate comprising a plurality of panels (6), called self-supporting, each panel ( 6) comprising a multi-sided metal frame (7), in which the metal frame (7) is supported on a first side (13) by the ferrule and is supported on a second side (14) by: a main beam (3) arranged diametrically in the ferrule (1); and/or the ferrule (1) or a central mast (5) disposed in the ferrule (1), in which the metal frame (7) comprises at least a third side (15) connecting the first side (13) to the second side (14), and in which the at least one third side (15) has a height (H) and a thickness adapted to ensure the mechanical resistance of the panel. Figure 10 to be published
Description
L'invention se rapporte au domaine des séparations de produits naturels ou chimiques, que l'on peut difficilement séparer par distillation. On utilise alors une famille de procédés, et de dispositifs associés, connus sous le nom de procédés, ou dispositifs de séparation en lit mobile simulé, soit en contre-courant simulé, soit en co-courant simulé, que nous désignerons ci-après par l'appellation « LMS ».The invention relates to the field of separations of natural or chemical products, which can be difficult to separate by distillation. We then use a family of processes, and associated devices, known as processes, or devices for separation in a simulated moving bed, either in simulated counter-current or in simulated co-current, which we will hereinafter refer to as the name “LMS”.
Les domaines concernés sont notamment la séparation du paraxylène des autres isomères en C8 aromatiques. D’autres domaines concernés sont de façon non exclusive : la séparation entre d’une part les paraffines normales et d’autre part les paraffines ramifiées, naphtènes, et aromatiques ; la séparation oléfines / paraffines ; la séparation du métaxylène des autres isomères en C8 aromatiques ; la séparation de l’éthylbenzène des autres isomères en C8 aromatiques ; la séparation du m-crésol ou du p-crésol des autres isomères du crésol.The areas concerned include the separation of paraxylene from other aromatic C8 isomers. Other areas concerned are, in a non-exclusive manner: the separation between normal paraffins on the one hand and branched paraffins, naphthenes and aromatic paraffins on the other; olefin/paraffin separation; separation of metaxylene from other aromatic C8 isomers; separation of ethylbenzene from other C8 aromatic isomers; the separation of m-cresol or p-cresol from other cresol isomers.
Spécifiquement, l'invention concerne un dispositif de distribution et de collecte de fluides au sein d’une colonne multi étagée mettant en œuvre un écoulement desdits fluides dans un milieu de particules solides, appelé lit d’adsorbant comprenant un milieu granulaire (adsorbant).Specifically, the invention relates to a device for distributing and collecting fluids within a multi-stage column implementing a flow of said fluids in a medium of solid particles, called an adsorbent bed comprising a granular medium (adsorbent).
Par colonne multi étagée, on entend une colonne comprenant une pluralité de lits d’adsorbant disposés en série selon un sens d’écoulement du ou des fluides mis en œuvre dans la colonne. Le fluide traversant successivement les lits d’adsorbant est appelé fluide principal pour le distinguer d'autres fluides secondaires qui peuvent être ajoutés au fluide principal par l'intermédiaire du dispositif de distribution et de collecte, appelé également plateau, généralement situé entre deux lits successifs (disposé perpendiculairement au sens de l’écoulement du fluide principal).By multi-stage column is meant a column comprising a plurality of adsorbent beds arranged in series according to a direction of flow of the fluid(s) used in the column. The fluid passing successively through the adsorbent beds is called the main fluid to distinguish it from other secondary fluids which can be added to the main fluid via the distribution and collection device, also called plate, generally located between two successive beds (arranged perpendicular to the direction of flow of the main fluid).
Un plateau comprend au moins une zone de collecte et un réseau de distribution et de collecte (système de lignes et de vannes) permettant de collecter du fluide principal et/ou d'injecter des fluides secondaires et de mélanger ces fluides secondaires avec le fluide principal. Un plateau comprend également au moins une zone de distribution qui a pour but de répartir le fluide résultant du mélange du fluide principal et des fluides secondaires sur le lit granulaire situé immédiatement en aval, au sens de l'écoulement du fluide principal.A tray comprises at least one collection zone and a distribution and collection network (system of lines and valves) making it possible to collect main fluid and/or inject secondary fluids and mix these secondary fluids with the main fluid . A plate also comprises at least one distribution zone which aims to distribute the fluid resulting from the mixture of the main fluid and the secondary fluids on the granular bed located immediately downstream, in the direction of flow of the main fluid.
De nombreux dispositifs sont connus pour distribuer, mélanger ou collecter un fluide dans une enceinte contenant des particules solides, telle en particulier qu'une colonne multi étagée. Les plateaux ont généralement comme fonctions de distribuer un fluide de manière la plus homogène possible sur la section de la colonne, de mélanger efficacement le fluide principal traversant les différents lits de la colonne avec un ou plusieurs fluides secondaires introduits au niveau de chaque lit, éventuellement de collecter un débit de fluide entre deux lits, et finalement d'homogénéiser au mieux les concentrations en sortie de lit avant l'entrée dans le lit de particules solides suivant, c'est à dire situé immédiatement en aval du dispositif considéré.Many devices are known for distributing, mixing or collecting a fluid in an enclosure containing solid particles, such as in particular a multi-stage column. The functions of the plates generally are to distribute a fluid as homogeneously as possible over the section of the column, to effectively mix the main fluid passing through the different beds of the column with one or more secondary fluids introduced at the level of each bed, possibly to collect a flow of fluid between two beds, and finally to homogenize as best as possible the concentrations at the outlet of the bed before entering the next bed of solid particles, that is to say located immediately downstream of the device considered.
De plus, les plateaux doivent répondre à un certain nombre de contraintes telles que générer le moins possible de dispersion axiale, générer le minimum de perte de charge, et ne pas produire de perturbations hydrodynamiques pouvant altérer les performances du procédé.In addition, the plates must meet a certain number of constraints such as generating as little axial dispersion as possible, generating the minimum pressure loss, and not producing hydrodynamic disturbances that could alter the performance of the process.
Les plateaux présentent un certain nombre de caractéristiques courantes pour l'homme du métier.The trays have a certain number of characteristics common to those skilled in the art.
Pour la bonne clarté du texte, une colonne multi étagée est divisée en une pluralité de plateaux Pi et de lits d’adsorbants Ai, le plateau Pi étant disposé directement en amont du lit d’adsorbant Ai, dans le sens de l'écoulement du fluide principal. En outre, on parle de lit d’adsorbant Ai+1 pour désigner le lit d’adsorbant suivant situé en aval du lit d’adsorbant Ai, dans le sens de l'écoulement du fluide principal. De la même manière, un plateau Pi+1 désigne le plateau suivant situé en aval du plateau Pi, dans le sens de l'écoulement du fluide principal.For clarity of the text, a multi-stage column is divided into a plurality of plates Pi and beds of adsorbents Ai, the plate Pi being arranged directly upstream of the bed of adsorbent Ai, in the direction of flow of the main fluid. In addition, we speak of adsorbent bed Ai+1 to designate the next adsorbent bed located downstream of the adsorbent bed Ai, in the direction of flow of the main fluid. In the same way, a plate Pi+1 designates the next plate located downstream of the plate Pi, in the direction of flow of the main fluid.
En outre, chaque plateau Pi de la colonne est généralement divisé en plusieurs secteurs ou régions, dénommées panneaux. Chaque panneau du plateau comprend une zone de collecte du fluide principal et au moins une vanne permettant de collecter du fluide principal et/ou d'injecter des fluides secondaires et de mélanger ces fluides secondaires avec le fluide principal. Chaque panneau comprend également une zone de distribution qui a pour but de répartir le fluide résultant du mélange du fluide principal et des fluides secondaires sur le lit granulaire situé immédiatement en aval, au sens de l'écoulement du fluide principal.In addition, each Pi plate in the column is generally divided into several sectors or regions, called panels. Each panel of the plate includes a main fluid collection zone and at least one valve for collecting main fluid and/or injecting secondary fluids and mixing these secondary fluids with the main fluid. Each panel also includes a distribution zone which aims to distribute the fluid resulting from the mixture of the main fluid and the secondary fluids on the granular bed located immediately downstream, in the direction of flow of the main fluid.
Chaque panneau peut avoir diverses formes, les plus courantes étant la division en secteurs angulaires ou en panneaux méridiens, c'est à dire en panneaux parallèles (les uns des autres), sensiblement de même largeur. La technologie actuelle comprend généralement 12 à 16 panneaux par plateaux Pi. EP0074815, US2006/0108274A1, et FR2708480 fournissent des exemples de plateaux utilisés dans le cas de l'adsorption en LMS.Each panel can have various shapes, the most common being the division into angular sectors or meridian panels, that is to say parallel panels (to each other), of approximately the same width. Current technology generally includes 12 to 16 panels per Pi tray. EP0074815, US2006/0108274A1, and FR2708480 provide examples of trays used in the case of LMS adsorption.
En référence à la
En référence à la
- au moins une poutre principale 3 reliant deux côtés radialement opposés de la virole 1 (disposée perpendiculairement au sens de l’écoulement du fluide principal), adaptée pour supporter des poutres secondaires 4 ;
- les poutres secondaires 4 (disposées perpendiculairement au sens de l’écoulement du fluide principal), orientées perpendiculairement aux poutres principales qui supportent les panneaux ; et
- optionnellement, un mât central 5 (disposé parallèlement au sens de l’écoulement du fluide principal, e.g. mât vertical), par exemple en forme de tube.In reference to the
- at least one main beam 3 connecting two radially opposite sides of the shell 1 (arranged perpendicular to the direction of flow of the main fluid), adapted to support secondary beams 4;
- the secondary beams 4 (arranged perpendicular to the direction of flow of the main fluid), oriented perpendicular to the main beams which support the panels; And
- optionally, a central mast 5 (arranged parallel to the direction of flow of the main fluid, eg vertical mast), for example in the form of a tube.
Le mât central 5 sert généralement de point d’appui pour la poutre principale 3 et peut comprendre une ou plusieurs lignes du réseau de distribution et de collecte.The central mast 5 generally serves as a support point for the main beam 3 and can include one or more lines of the distribution and collection network.
En référence à la
En référence à la
En référence à la
- les panneaux 6 d’un plateaux Pi ; et
- le lit d’adsorbant Ai-1 (pour un écoulement de haut en bas) disposé sur le plateaux Pi.In reference to the
- panels 6 of a Pi tray; And
- the bed of adsorbent Ai-1 (for flow from top to bottom) placed on the plates Pi.
En référence à la
- collecter du fluide principal d’un lit d’adsorbant 11 par un système dit baffle de collecte ou collecteur ;
- mélanger du fluide principal quittant le lit d’adsorbant 11 avec un fluide secondaire éventuellement injecté dans le panneau considéré par l'intermédiaire d'un réseau de distribution et de collecte, se terminant généralement par une boîte d'injection-soutirage ; et
- redistribuer le fluide principal collecté seul ou en mélange avec un fluide secondaire sur le lit d’adsorbant 11 suivant par l'intermédiaire d'un distributeur.In reference to the
- collect the main fluid from an adsorbent bed 11 by a system called a collection baffle or collector;
- mix the main fluid leaving the adsorbent bed 11 with a secondary fluid possibly injected into the panel considered via a distribution and collection network, generally ending in an injection-withdrawal box; And
- redistribute the main fluid collected alone or mixed with a secondary fluid on the next adsorbent bed 11 via a distributor.
Une colonne multi étagée fait généralement entre 5 et 10 m de diamètre, ce qui signifie qu’un panneau 6 a une longueur pouvant atteindre 5 m et repose sur la virole 1 seulement d’un côté. Les panneaux 6 ne devant pas trop se déformer sous peine d’écraser le tamis du lit d’adsorbant 11 situé en dessous, voire de se casser, la résistance mécanique pour empêcher cette déformation est apportée par les poutres secondaires 4, qui assurent une flèche inférieure à 10 mm quel que soit l’endroit. En revanche, les poutres secondaires 4 diminuent l’hydrodynamique dans le lit d’adsorbant 11 car l’écoulement 12 du fluide principal est perturbé (diminution du caractère piston). D’une part, il est défavorable pour le fluide principal de rencontrer des obstacles, tels que les poutres secondaires 4, en haut du lit. D’autre part, la surface rencontrée par le fluide principal est augmentée par les poutres secondaires 4.A multi-stage column is generally between 5 and 10 m in diameter, which means that a panel 6 has a length of up to 5 m and rests on the shell 1 only on one side. The panels 6 must not deform too much otherwise they will crush the sieve of the adsorbent bed 11 located below, or even break, the mechanical resistance to prevent this deformation is provided by the secondary beams 4, which provide a deflection less than 10 mm whatever the location. On the other hand, the secondary beams 4 reduce the hydrodynamics in the adsorbent bed 11 because the flow 12 of the main fluid is disturbed (reduction of the piston character). On the one hand, it is unfavorable for the main fluid to encounter obstacles, such as the secondary beams 4, at the top of the bed. On the other hand, the surface encountered by the main fluid is increased by the secondary beams 4.
FR2961112 décrit un panneau autosupporté afin de réduire le nombre d’obstacles dans le lit d’adsorbant, les poutres étant positionnées au sein même du panneau distributeur, c’est-à-dire entre la grille supérieure et la grille inférieur. Cependant le positionnement des poutres au sein même des panneaux gêne la circulation du fluide à l’intérieur du panneau et réduit la qualité de la distribution.FR2961112 describes a self-supporting panel in order to reduce the number of obstacles in the adsorbent bed, the beams being positioned within the distributor panel itself, that is to say between the upper grid and the lower grid. However, the positioning of the beams within the panels themselves hinders the circulation of the fluid inside the panel and reduces the quality of distribution.
Dans le contexte précédemment décrit, un premier objet de la présente invention est d’améliorer l'écoulement des fluides lors de la séparation LMS à l'intérieur d’une colonne multi étagée, i.e., colonne comportant une multiplicité de lits d’adsorbant disposés en série selon le sens de l’écoulement des fluides. Selon un deuxième objet, la présente invention permet de réduire le temps de montage et de réduire la masse de métal à mettre en œuvre pour la construction de la colonne multi étagée. Selon un troisième objet, la présente invention permet d’améliorer l’homogénéité du chargement du milieu granulaire dans la colonne multi étagée.In the context previously described, a first object of the present invention is to improve the flow of fluids during LMS separation inside a multi-stage column, i.e., column comprising a multiplicity of adsorbent beds arranged in series according to the direction of fluid flow. According to a second object, the present invention makes it possible to reduce the assembly time and to reduce the mass of metal to be used for the construction of the multi-stage column. According to a third object, the present invention makes it possible to improve the homogeneity of the loading of the granular medium in the multi-stage column.
Selon un premier aspect, les objets précités, ainsi que d’autres avantages, sont obtenus par une colonne de séparation en lit mobile simulé comprenant une virole comprenant une pluralité de lits d’adsorbant séparés par une pluralité de plateaux, chaque plateau comprenant une pluralité de panneaux, dits autosupportés, chaque panneau étant adapté pour collecter un fluide principal provenant d’un lit d’adsorbant amont et d’alimenter un lit d’adsorbant aval avec le fluide principal, chaque panneau comprenant un cadre métallique à plusieurs côtés dans lequel sont disposés :
- une grille supérieure adaptée pour supporter un lit de particules solides du lit d’adsorbant (e.g. lit amont pour une circulation gravitaire) ;
- des internes de distribution et de collecte de liquide disposés entre la grille supérieur et une grille inférieure ; et
- la grille inférieure,
dans lequel le cadre métallique est soutenu d’un premier côté par la virole (e.g. un rebord ou un premier rebord de la virole) et est soutenu d’un deuxième côté par :
- une poutre principale disposée diamétralement dans la virole ; et/ou
- la virole (e.g. un rebord de la virole) ou un mât central (e.g. un rebord du mât central) disposé dans la virole,
dans lequel le cadre métallique comprend au moins un troisième côté reliant le premier côté au deuxième côté, et
dans lequel l’au moins un troisième côté présente une hauteur et une épaisseur adaptées pour assurer la résistance mécanique du panneau.According to a first aspect, the aforementioned objects, as well as other advantages, are obtained by a separation column in a simulated moving bed comprising a shell comprising a plurality of adsorbent beds separated by a plurality of plates, each plate comprising a plurality of panels, called self-supporting, each panel being adapted to collect a main fluid coming from an upstream adsorbent bed and to supply a downstream adsorbent bed with the main fluid, each panel comprising a multi-sided metal frame in which are arranged:
- an upper grid adapted to support a bed of solid particles from the adsorbent bed (eg upstream bed for gravity circulation);
- liquid distribution and collection internals arranged between the upper grid and a lower grid; And
- the lower grille,
in which the metal frame is supported on a first side by the ferrule (eg a rim or a first rim of the ferrule) and is supported on a second side by:
- a main beam arranged diametrically in the shell; and or
- the ferrule (eg a rim of the ferrule) or a central mast (eg a rim of the central mast) placed in the ferrule,
in which the metal frame comprises at least a third side connecting the first side to the second side, and
in which the at least one third side has a height and a thickness adapted to ensure the mechanical resistance of the panel.
Avantageusement, le dispositif autosupporté permet la suppression des poutres secondaires sans altérer la circulation du fluide à l’intérieur des panneaux (ce qui n’est pas le cas notamment pour le dispositif de FR2961112).Advantageously, the self-supporting device allows the removal of the secondary beams without altering the circulation of the fluid inside the panels (which is not the case in particular for the device of FR2961112).
Cette innovation à plusieurs autres avantages supplémentaires :
- l’amélioration de l’hydrodynamique, d’une part car il est plus favorable de rencontrer les obstacles en bas du lit, et d’autre part car la surface rencontrée par le fluide principal est moindre ;
- la réduction du temps de montage, puisque les poutres ne sont pas installées ;
- la diminution de la masse de métal à mettre en œuvre car l’augmentation de hauteur d’une poutre est largement favorable à la réduction de la flèche ;
- l’amélioration de l’homogénéité du chargement du solide adsorbant. Dans la technologie actuelle, le tamis est chargé par Catapac® et tombe de haut en bas. Sous les poutres le chargement est moins efficace car l’effet chargement dense n’a pas lieu et seul du tamis arrivé après rebond sur un obstacle atteint le dessous des poutres. Ils en résultent un chargement moins dense sous les poutres qu’ailleurs, ce qui réduit la qualité de l’hydrodynamique ainsi que la quantité de tamis chargé.This innovation has several other additional advantages:
- the improvement of hydrodynamics, on the one hand because it is more favorable to encounter obstacles at the bottom of the bed, and on the other hand because the surface encountered by the main fluid is less;
- reduction of assembly time, since the beams are not installed;
- the reduction in the mass of metal to be used because increasing the height of a beam is largely favorable to reducing the deflection;
- improving the homogeneity of the loading of the adsorbent solid. In current technology, the screen is loaded by Catapac® and falls from top to bottom. Under the beams the loading is less effective because the dense loading effect does not take place and only the sieve arriving after bouncing off an obstacle reaches the underside of the beams. This results in a less dense loading under the beams than elsewhere, which reduces the quality of the hydrodynamics as well as the quantity of loaded sieve.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la hauteur et l’épaisseur du troisième côté du cadre métallique sont choisis pour assurer une flèche inférieure à 15 mm, préférablement inférieure à 10 mm, très préférablement inférieure à 7 mm.According to one or more embodiments, the height and thickness of the third side of the metal frame are chosen to ensure a deflection of less than 15 mm, preferably less than 10 mm, most preferably less than 7 mm.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le plateau comprend entre 12 et 16 panneaux.According to one or more embodiments, the tray comprises between 12 and 16 panels.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la colonne comprend N lits d’adsorbant séparés par n plateaux, le nombre de lits d’adsorbant N et le nombre de plateaux n étant identiques et compris entre 4 et 24, et préférentiellement compris entre 8 et 19, très préférentiellement entre 12 et 15.According to one or more embodiments, the column comprises N adsorbent beds separated by n plates, the number of adsorbent beds N and the number of plates n being identical and between 4 and 24, and preferably between 8 and 19, very preferably between 12 and 15.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un troisième côté présente une hauteur comprise entre 300 mm et 1200 mm, préférablement entre 500 mm et 800 mm.According to one or more embodiments, the at least one third side has a height of between 300 mm and 1200 mm, preferably between 500 mm and 800 mm.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un troisième côté présente une épaisseur comprise entre 10 mm et 100 mm, préférablement entre 20 mm et 50 mm.According to one or more embodiments, the at least one third side has a thickness of between 10 mm and 100 mm, preferably between 20 mm and 50 mm.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le cadre métallique présente une longueur L comprise entre 0,5 m et 5 m.According to one or more embodiments, the metal frame has a length L of between 0.5 m and 5 m.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le cadre métallique présente une largeur l comprise entre 0,4 m et 2 m, préférablement entre 0,8 et 1,4 m.According to one or more embodiments, the metal frame has a width l of between 0.4 m and 2 m, preferably between 0.8 and 1.4 m.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, une première extrémité de l’au moins un troisième côté est soutenue par la virole et la seconde extrémité de l’au moins un troisième côté est soutenue par la poutre principale et/ou le mât central, ou la virole.According to one or more embodiments, a first end of the at least one third side is supported by the ferrule and the second end of the at least one third side is supported by the main beam and/or the central mast, or the ferrule.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le cadre comprend au moins un raidisseur disposé au-dessus de la grille supérieure et connectant deux troisièmes côtés opposés du cadre métallique.According to one or more embodiments, the frame comprises at least one stiffener arranged above the upper grid and connecting two third opposite sides of the metal frame.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le cadre comprend de 1 à 3 raidisseurs.According to one or more embodiments, the frame comprises from 1 to 3 stiffeners.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la hauteur des raidisseurs est comprise entre 20 et 1200 mm et préférablement entre 500 et 800 mm.According to one or more embodiments, the height of the stiffeners is between 20 and 1200 mm and preferably between 500 and 800 mm.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les internes de distribution et de collecte comprennent dans le sens de l’écoulement du fluide principal :
- un collecteur (ou zone de collecte) adapté pour collecter le fluide principal quittant le lit d’adsorbant amont ;
- une plaque de séparation, séparant le collecteur d’un distributeur et comprenant au moins une ouverture de sortie pour envoyer le fluide principal du collecteur vers le distributeur (ou zone de distribution) ; et
- le distributeur adapté pour distribuer le fluide principal sur le lit d’adsorbant aval,
le panneau comprenant en outre une boîte d’injection-soutirage adjacente à la plaque de séparation et disposée à une position sensiblement centrale du panneau, la boîte d’injection-soutirage étant adaptée pour collecter du fluide principal et/ou d'injecter un fluide secondaire et de mélanger le fluide secondaire avec le fluide principal.
According to one or more embodiments, the distribution and collection internals comprise in the direction of flow of the main fluid:
- a collector (or collection zone) adapted to collect the main fluid leaving the upstream adsorbent bed;
- a separation plate, separating the collector from a distributor and comprising at least one outlet opening for sending the main fluid from the collector to the distributor (or distribution zone); And
- the distributor adapted to distribute the main fluid to the downstream adsorbent bed,
the panel further comprising an injection-withdrawal box adjacent to the separation plate and disposed at a substantially central position of the panel, the injection-withdrawal box being adapted to collect main fluid and/or inject a fluid secondary and mix the secondary fluid with the main fluid.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, un panneau est sensiblement de forme triangulaire (3 côtés) ou trapézoïde (4 côtés) vu dans le sens de l'écoulement du fluide principal.According to one or more embodiments, a panel is substantially triangular (3 sides) or trapezoidal (4 sides) in shape seen in the direction of flow of the main fluid.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les troisièmes côtés des panneaux d’un plateau sont parallèles ou concentriques.According to one or more embodiments, the third sides of the panels of a tray are parallel or concentric.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le premier côté et/ou le deuxième côté d’un panneau est au moins partiellement en forme d’arc de cercle.According to one or more embodiments, the first side and/or the second side of a panel is at least partially in the shape of an arc of a circle.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le premier côté et le deuxième côté d’un panneau forment ensemble un arc de cercle.According to one or more embodiments, the first side and the second side of a panel together form a circular arc.
Selon un deuxième aspect, la présente invention peut être définie comme un procédé de séparation en lit mobile simulé, comprenant les étapes suivantes : on alimente au moins une colonne selon le premier aspect avec au moins une charge et un désorbant, et on soutire au moins un extrait et au moins un raffinat de la colonne, les points d'alimentation et de soutirage dans les plateaux de la colonne étant décalés au cours du temps d'une valeur correspondant à un lit d'adsorbant avec une période de permutation et déterminant une pluralité de zones de fonctionnement de la colonne, et notamment les zones principales suivantes :
par définition, on désigne chacune des zones de fonctionnement par un numéro :
- la zone I de désorption d’un produit à séparer (e.g. paraxylène) est comprise entre l’injection du désorbant et le soutirage de l’extrait ;
- la zone II de désorption d’impuretés (e.g. isomères du produit à séparer) est comprise entre le soutirage de l’extrait et l’injection de la charge ;
- la zone III d’adsorption du produit à séparer est comprise entre l’injection de la charge et le soutirage du raffinat ; et
- la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat et l’injection de désorbant,
procédé dans lequel les lits d'adsorbant sont répartis dans les zones I à IV selon des configurations dites de type a / b / c / d, c’est-à-dire que la répartition des lits est la suivante :
- a est le nombre de lits en zone I ;
- b est le nombre de lits en zone II ;
- c est le nombre de lits en zone III ; et
- d est le nombre de lits en zone IV,
procédé dans lequel :
- a = (t * 0,2) * (1 ± 0,2) ;
- b = (t * 0,4) * (1 ± 0,2) ;
- c = (t * 0,27) * (1 ± 0,2) ; et
- d = (t * 0,13) * (1 ± 0,2), ou
- a = (t * 0,17) * (1 ± 0,2) ;
- b = (t * 0,42) * (1 ± 0,2) ;
- c = (t * 0,25) * (1 ± 0,2) ; et
- d = (t * 0,17) * (1 ± 0,2),
procédé dans lequel t est un nombre entier naturel compris entre 6 et 24, préférablement entre 8 et 19, très préférablement entre 12 et 15.According to a second aspect, the present invention can be defined as a simulated moving bed separation process, comprising the following steps: at least one column is fed according to the first aspect with at least one charge and a desorbent, and at least one is withdrawn an extract and at least one raffinate from the column, the feed and withdrawal points in the plates of the column being shifted over time by a value corresponding to an adsorbent bed with a permutation period and determining a plurality of operating zones of the column, and in particular the following main zones:
by definition, we designate each of the operating zones by a number:
- zone I for desorption of a product to be separated (eg paraxylene) is between the injection of the desorbent and the withdrawal of the extract;
- zone II for desorption of impurities (eg isomers of the product to be separated) is between the withdrawal of the extract and the injection of the charge;
- zone III for adsorption of the product to be separated is between the injection of the feed and the withdrawal of the raffinate; And
- zone IV is between raffinate withdrawal and desorbent injection,
process in which the adsorbent beds are distributed in zones I to IV according to so-called a/b/c/d type configurations, that is to say the distribution of the beds is as follows:
- a is the number of beds in zone I;
- b is the number of beds in zone II;
- it is the number of beds in zone III; And
- d is the number of beds in zone IV,
process in which:
- a = (t * 0.2) * (1 ± 0.2);
- b = (t * 0.4) * (1 ± 0.2);
- c = (t * 0.27) * (1 ± 0.2); And
- d = (t * 0.13) * (1 ± 0.2), or
- a = (t * 0.17) * (1 ± 0.2);
- b = (t * 0.42) * (1 ± 0.2);
- c = (t * 0.25) * (1 ± 0.2); And
- d = (t * 0.17) * (1 ± 0.2),
process in which t is a natural integer between 6 and 24, preferably between 8 and 19, most preferably between 12 and 15.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation :
- la charge comprend un mélange d’aromatiques à 8 atomes de carbone ; et/ou
- le désorbant est choisi parmi le groupe constitué par un ou plusieurs isomères de diéthylbenzène et le toluène, préférablement le désorbant est le paradiéthylbenzène ou le toluène, très préférablement, le désorbant est le paradiéthylbenzène ; et/ou
- l’adsorbant utilisé comprend ou consiste en une Faujasite choisie dans le groupe consistant en BaX, BaKX, et BaLSX.According to one or more embodiments:
- the filler comprises a mixture of aromatics with 8 carbon atoms; and or
- the desorbent is chosen from the group consisting of one or more isomers of diethylbenzene and toluene, preferably the desorbent is paradiethylbenzene or toluene, most preferably, the desorbent is paradiethylbenzene; and or
- the adsorbent used comprises or consists of a Faujasite chosen from the group consisting of BaX, BaKX, and BaLSX.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation :
- la température dans les lits d’adsorbant est comprise entre 140°C et 189°C, préférablement entre 155°C et 185°C, très préférablement entre 170°C et 180°C ; et/ou
- la pression dans les lits d’adsorbant est comprise entre 1 MPa et 10 MPa, préférablement entre 2 MPa et 4 MPa, très préférablement entre 2 MPa et 3 MPa ; et/ou
- la période de permutation est comprise entre 30 secondes et 100 secondes, préférablement entre 40 secondes et 80 secondes ; et/ou
- la vitesse superficielle entre les lits est comprise entre 0,2 cm/s et 2,5 cm/s et préférablement entre 0,5 cm/s et 2 cm/s.According to one or more embodiments:
- the temperature in the adsorbent beds is between 140°C and 189°C, preferably between 155°C and 185°C, most preferably between 170°C and 180°C; and or
- the pressure in the adsorbent beds is between 1 MPa and 10 MPa, preferably between 2 MPa and 4 MPa, most preferably between 2 MPa and 3 MPa; and or
- the permutation period is between 30 seconds and 100 seconds, preferably between 40 seconds and 80 seconds; and or
- the superficial speed between the beds is between 0.2 cm/s and 2.5 cm/s and preferably between 0.5 cm/s and 2 cm/s.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention selon les aspects précités, apparaîtront à la lecture de la description ci-après et d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.Other characteristics and advantages of the invention according to the aforementioned aspects will appear on reading the description below and non-limiting examples of embodiments, with reference to the figures appended and described below.
La
La
La
La
La
La
La
La
La
La
La
La
Des modes de réalisation des dispositifs et procédés selon les aspects précités vont maintenant être décrits en détail. Dans la description détaillée suivante, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie des dispositifs et des procédés. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que les dispositifs et les procédés peuvent être mis en œuvre sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de compliquer inutilement la description.Embodiments of devices and methods according to the aforementioned aspects will now be described in detail. In the following detailed description, many specific details are set forth in order to provide a more in-depth understanding of the devices and methods. However, it will be apparent to those skilled in the art that the devices and methods can be implemented without these specific details. In other cases, well-known features have not been described in detail to avoid unnecessarily complicating the description.
Dans la présente description, le terme « comprendre » est synonyme de (signifie la même chose que) « inclure » et « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non récités. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut le terme exclusif et fermé « consister ». En outre, dans la présente description, les termes « essentiellement » ou « sensiblement » correspondent à une approximation de ± 10%, préférablement de ±5%, très préférablement de ± 2%. Par exemple, un élément disposé sensiblement à une certaine position d’un panneau, peut être disposé dans le panneau avec une approximation de ± 10%, préférablement ± 5%, par rapport à la largeur ou la hauteur du panneau.In this description, the term "comprising" is synonymous with (means the same as) "include" and "contain", and is inclusive or open and does not exclude other non-recited elements. It is understood that the term “understand” includes the exclusive and closed term “consist”. Furthermore, in the present description, the terms “essentially” or “substantially” correspond to an approximation of ± 10%, preferably ± 5%, most preferably ± 2%. For example, an element arranged substantially at a certain position of a panel, can be arranged in the panel with an approximation of ± 10%, preferably ± 5%, relative to the width or height of the panel.
Selon le premier aspect, l'invention peut se définir comme une colonne de séparation en lit mobile simulé comprenant une virole comprenant une pluralité de lits d’adsorbant séparés par une pluralité de plateaux, chaque plateau comprenant une pluralité de panneaux, dits autosupportés, chaque panneau étant adapté pour collecter un fluide principal provenant d’un lit d’adsorbant amont et d’alimenter un lit d’adsorbant aval avec le fluide principal. Dans la présente description, le terme « autosupporté » signifie que la résistance mécanique du panneau est suffisante pour se passer des poutres secondaires, i.e., pour assurer une flèche maximale de 10 mm, quel que soit l’endroit du panneau.According to the first aspect, the invention can be defined as a separation column in a simulated moving bed comprising a shell comprising a plurality of adsorbent beds separated by a plurality of plates, each plate comprising a plurality of panels, called self-supporting, each panel being adapted to collect a main fluid from an upstream adsorbent bed and to supply a downstream adsorbent bed with the main fluid. In this description, the term “self-supported” means that the mechanical strength of the panel is sufficient to do without secondary beams, i.e., to ensure a maximum deflection of 10 mm, regardless of the location of the panel.
Une unité de séparation LMS comprend au moins une colonne de séparation divisée en N lits d’adsorbant séparés par n plateaux (définissant des zones inter-lits), chaque plateau pouvant être lui-même divisé en une pluralité de panneaux. Préférablement, le nombre de lits d’adsorbant N et le nombre de plateaux n sont identiques et sont compris entre 4 et 24, et préférentiellement compris entre 8 et 19, très préférentiellement entre 12 et 15.An LMS separation unit comprises at least one separation column divided into N adsorbent beds separated by n plates (defining inter-bed zones), each plate can itself be divided into a plurality of panels. Preferably, the number of adsorbent beds N and the number of plates n are identical and are between 4 and 24, and preferably between 8 and 19, very preferably between 12 and 15.
La division du plateau Pi en panneaux est connue de l'art antérieur. Les deux types de division les plus courants sont la division en panneaux méridiens et la division en panneaux correspondant à des secteurs angulaires. Les panneaux méridiens correspondent à des divisions du plateau Pi en éléments parallèles entre eux et contigus de manière à assurer une couverture complète de la section horizontale du plateau. Les panneaux méridiens sont orientés selon un diamètre dudit plateau, et ont préférablement sensiblement la même largeur. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, chaque plateau est divisé en entre 4 et 24 panneaux, préférentiellement entre 12 et 16 panneaux. Préférablement les panneaux sont des panneaux méridiens.The division of the Pi board into panels is known from the prior art. The two most common types of division are the division into meridian panels and the division into panels corresponding to angular sectors. The meridian panels correspond to divisions of the Pi plate into mutually parallel and contiguous elements so as to ensure complete coverage of the horizontal section of the plate. The meridian panels are oriented according to a diameter of said plate, and preferably have substantially the same width. According to one or more embodiments, each tray is divided into between 4 and 24 panels, preferably between 12 and 16 panels. Preferably the panels are meridian panels.
Dans la présente description, la colonne de séparation en lit mobile simulé selon la présente invention comprend le mêmes caractéristique que la colonne de référence décrite ci-dessus en référence aux figures 1 à 6, mis part les différences décrites ci-après.In the present description, the simulated moving bed separation column according to the present invention comprises the same characteristic as the reference column described above with reference to Figures 1 to 6, apart from the differences described below.
En référence à la
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le rebord 2 de la virole 1 est continu, i.e., annulaire. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la virole comprend une pluralité de rebords discontinus.According to one or more embodiments, the rim 2 of the ferrule 1 is continuous, i.e., annular. According to one or more embodiments, the ferrule comprises a plurality of discontinuous edges.
En référence à la
En référence à la
En référence à la
En référence à la
- une grille supérieure 8 ou tout autre dispositif équivalent (e.g. plaque perforée) permettant de supporter le lit de particules solides et assurer le passage du fluide principal ;
- une grille inférieure 9 ou tout autre dispositif équivalent (e.g. plaque perforée) pour assurer le passage du fluide principal, et
- des internes de distribution et de collecte 10 situés entre lesdites grilles.In reference to the
- an upper grid 8 or any other equivalent device (eg perforated plate) making it possible to support the bed of solid particles and ensure the passage of the main fluid;
- a lower grid 9 or any other equivalent device (eg perforated plate) to ensure the passage of the main fluid, and
- distribution and collection internals 10 located between said grids.
En référence aux figures 8 à 12, le premier côté 13 et le deuxième côté 14 du cadre métallique 7 sont reliés l’un à l’autre au moyen d’au moins un troisième côté (15), et l’au moins un troisième côté (15) présente une hauteur (H) et une épaisseur (E) adaptées pour assurer la résistance mécanique du panneau, ce qui permet la suppression des poutres secondaires sans altérer la circulation du fluide à l’intérieur des panneaux.With reference to Figures 8 to 12, the first side 13 and the second side 14 of the metal frame 7 are connected to each other by means of at least a third side (15), and the at least a third side (15) has a height (H) and a thickness (E) adapted to ensure the mechanical resistance of the panel, which allows the removal of the secondary beams without altering the circulation of the fluid inside the panels.
En référence à la
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un troisième côté 15 présente une hauteur H comprise entre 300 mm et 1200 mm, préférablement entre 500 mm et 800 mm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la hauteur H du troisième côté 15 du cadre métallique 7 est sensiblement égale à la hauteur du lit d’adsorbant amont (e.g. ±10%, préférablement ±5%, très préférablement ±2%).According to one or more embodiments, the at least one third side 15 has a height H of between 300 mm and 1200 mm, preferably between 500 mm and 800 mm. According to one or more embodiments, the height H of the third side 15 of the metal frame 7 is substantially equal to the height of the upstream adsorbent bed (e.g. ±10%, preferably ±5%, very preferably ±2%).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un troisième côté 15 présente une épaisseur E comprise entre 10 mm et 100 mm, préférablement entre 20 mm et 50 mm.According to one or more embodiments, the at least one third side 15 has a thickness E of between 10 mm and 100 mm, preferably between 20 mm and 50 mm.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le cadre métallique 7 (e.g. l’au moins un troisième côté 15) présente une longueur maximale L comprise entre 0,5 m et 5 m.According to one or more embodiments, the metal frame 7 (e.g. the at least one third side 15) has a maximum length L of between 0.5 m and 5 m.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le cadre métallique 7 présente une largeur maximale l (perpendiculaire au troisième côté 15) comprise entre 0,4 m et 2 m, préférablement entre 0,8 et 1,4 m.According to one or more embodiments, the metal frame 7 has a maximum width l (perpendicular to the third side 15) of between 0.4 m and 2 m, preferably between 0.8 and 1.4 m.
En référence à la
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un raidisseur 16 forme un angle compris entre 60° et 90° avec l’au moins un troisièmes côtés 15.Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un raidisseur 16 est sensiblement perpendiculaire à l’au moins un troisièmes côtés 15. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un raidisseur 16 forme un angle compris entre 65° et 85°, et préférablement entre 75° et 80° avec l’au moins un troisièmes côtés 15.According to one or more embodiments, the at least one stiffener 16 forms an angle of between 60° and 90° with the at least one third side 15. According to one or more embodiments, the at least one stiffener 16 is substantially perpendicular to the at least one third side 15. According to one or more embodiments, the at least one stiffener 16 forms an angle of between 65° and 85°, and preferably between 75° and 80° with the at least one third sides 15.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’au moins un raidisseur 16 présente une hauteur (parallèle au sens de l’écoulement 12 du fluide principal) comprise entre 20 mm et 1200 mm et préférablement entre 500 et 800 mm. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le cadre comprend de 1 à 3 raidisseurs 16.According to one or more embodiments, the at least one stiffener 16 has a height (parallel to the direction of flow 12 of the main fluid) of between 20 mm and 1200 mm and preferably between 500 and 800 mm. According to one or more embodiments, the frame comprises from 1 to 3 stiffeners 16.
En référence à la
Il est entendu qu’un cadre métallique peut être de forme différente. Par exemple, lorsque la virole ne comprend pas de poutre principale 3 ou de mât central 5 (voir
Les internes de distribution et de collecte 10 comprennent généralement dans le sens de l’écoulement 12 du fluide principal,
- un collecteur ou zone de collecte adapté pour collecter le fluide principal quittant un lit d’adsorbant amont ;
- une plaque de séparation, séparant le collecteur du distributeur ; et
- un distributeur ou zone de distribution adapté pour distribuer le fluide principal collecté seul ou en mélange avec un fluide secondaire sur le lit d’adsorbant aval,
la grille supérieure, le collecteur, la plaque de séparation, le distributeur et la grille inférieure s’étendant du premier côté 13 au deuxième côté 14.The distribution and collection internals 10 generally include, in the direction of flow 12 of the main fluid,
- a collector or collection zone adapted to collect the main fluid leaving an upstream adsorbent bed;
- a separation plate, separating the collector from the distributor; And
- a distributor or distribution zone adapted to distribute the main fluid collected alone or mixed with a secondary fluid on the downstream adsorbent bed,
the upper grid, the collector, the separation plate, the distributor and the lower grid extending from the first side 13 to the second side 14.
Les internes de distribution et de collecte 10 comprennent en outre une boîte d’injection-soutirage adaptée pour extraire du fluide principal collecté par le collecteur ou injecter un fluide secondaire pour mélanger ledit fluide secondaire avec le fluide principal. La boîte d’injection-soutirage est adjacente à la plaque de séparation et est disposée à une position centrale du panneau, i.e. située sensiblement dans l'axe central vertical du panneau. L'axe central vertical du panneau est un axe transversal du panneau, i.e. un axe parallèle au sens de l’écoulement 12 du fluide principal et orthogonal au plan formé par la plaque de séparation.The distribution and collection internals 10 further comprise an injection-withdrawal box adapted to extract the main fluid collected by the collector or inject a secondary fluid to mix said secondary fluid with the main fluid. The injection-withdrawal box is adjacent to the separation plate and is arranged at a central position of the panel, i.e. located substantially in the vertical central axis of the panel. The vertical central axis of the panel is a transverse axis of the panel, i.e. an axis parallel to the direction of flow 12 of the main fluid and orthogonal to the plane formed by the separation plate.
Avantageusement, la grille supérieure et la plaque de séparation forment ensemble le collecteur (zone de collecte) adapté pour diriger le fluide principal vers la boîte d'injection-soutirage.Advantageously, the upper grid and the separation plate together form the collector (collection zone) adapted to direct the main fluid towards the injection-withdrawal box.
Avantageusement, la plaque de séparation comprend deux parties latérales situées de part et d’autre de la boîte d'injection-soutirage, i.e., la boîte d’injection-soutirage sépare la plaque de séparation en deux parties latérales.Advantageously, the separation plate comprises two lateral parts located on either side of the injection-withdrawal box, i.e., the injection-withdrawal box separates the separation plate into two lateral parts.
Avantageusement, la plaque de séparation comprend au moins une, et préférablement au moins deux, ouverture(s) de sortie, préférablement disposée(s) à proximité ou adjacentes de la boîte d’injection-soutirage, et étant adaptée(s) pour envoyer le fluide principal du collecteur vers le distributeur. Préférablement, au moins une ouverture de sortie est disposée de part et d’autre de la boîte d’injection-soutirage. En fonction du mode de fonctionnement du panneau, le fluide principal peut ainsi être collecté dans la boîte d’injection-soutirage ou mélangé à un fluide secondaire sortant de la boîte d’injection-soutirage. Le fluide principal et le fluide secondaire ainsi mélangés sont redistribués vers le lit d’adsorbant aval Ai en passant dans le distributeur.Advantageously, the separation plate comprises at least one, and preferably at least two, outlet opening(s), preferably arranged near or adjacent to the injection-withdrawal box, and being adapted to send the main fluid from the collector to the distributor. Preferably, at least one outlet opening is placed on either side of the injection-withdrawal box. Depending on the operating mode of the panel, the main fluid can thus be collected in the injection-withdrawal box or mixed with a secondary fluid leaving the injection-withdrawal box. The main fluid and the secondary fluid thus mixed are redistributed towards the downstream adsorbent bed Ai by passing through the distributor.
Avantageusement, la grille inférieure et la plaque de séparation forment ensemble le distributeur (zone de distribution) pour diriger le fluide principal collecté seul ou en mélange avec un fluide secondaire vers le lit d’adsorbant aval.Advantageously, the lower grid and the separation plate together form the distributor (distribution zone) to direct the main fluid collected alone or mixed with a secondary fluid towards the downstream adsorbent bed.
L'invention peut également se définir comme un procédé LMS faisant appel une unité de séparation LMS selon l'invention, dans lequel la charge à séparer est un mélange quelconque de composés, tels que des aromatiques ayant de 7 à 9 atomes de carbone, un mélange de normales et d'iso paraffines, ou un mélange de normales et d'iso oléfines.The invention can also be defined as an LMS process using an LMS separation unit according to the invention, in which the charge to be separated is any mixture of compounds, such as aromatics having 7 to 9 carbon atoms, a mixture of normals and iso paraffins, or a mixture of normals and iso olefins.
Ainsi, l’invention concerne également un procédé de séparation LMS utilisant au moins une colonne 1 de séparation divisée en N lits d’adsorbant Ai séparées par n plateaux Pi comprenant une pluralité de panneaux 3 selon l’invention.Thus, the invention also relates to an LMS separation process using at least one separation column 1 divided into N beds of adsorbent Ai separated by n plates Pi comprising a plurality of panels 3 according to the invention.
Dans la suite du texte, on parle d'étape pour désigner une opération ou un groupe d'opérations similaires effectuées sur un flux donné en un certain point du procédé. On décrit le procédé dans ses différentes étapes prises dans l'ordre d'écoulement des flux ou des produits.In the remainder of the text, we speak of step to designate an operation or a group of similar operations carried out on a given flow at a certain point in the process. The process is described in its different stages taken in the order of flow of flows or products.
Le procédé de séparation en LMS comprend les étapes suivantes : on alimente la colonne 1 avec au moins une charge et un désorbant, et on soutire au moins un extrait et au moins un raffinat de la colonne 1, ladite colonne 1 comprenant un ou plusieurs lits d'un solide adsorbant Ai interconnectés en boucle fermée (i.e., le dernier lit du dernier adsorbeur étant adapté pour envoyer le flux circulant dans le premier lit du premier adsorbeur) et séparés par des plateaux Pi selon l’invention, les points d'alimentation et de soutirage dans les plateaux de la colonne étant décalés au cours du temps d'une valeur correspondant à un lit d'adsorbant avec une période de permutation (notée ST) et déterminant une pluralité de zones de fonctionnement du dispositif LMS, et notamment les zones principales suivantes, désignées par définition par un numéro :
- la zone I de désorption du produit (d’intérêt) à séparer est comprise entre l’injection du désorbant et le soutirage de l’extrait ;
- la zone II de désorption des impuretés (e.g. isomères du produit à séparer) est comprise entre le soutirage de l’extrait et l’injection de la charge ;
- la zone III d’adsorption du produit à séparer est comprise entre l’injection de la charge et le soutirage du raffinat ; et
- la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat et l’injection de désorbant.The LMS separation process comprises the following steps: column 1 is fed with at least one feedstock and a desorbent, and at least one extract and at least one raffinate are withdrawn from column 1, said column 1 comprising one or more beds of a solid adsorbent Ai interconnected in a closed loop (ie, the last bed of the last adsorber being adapted to send the flow circulating in the first bed of the first adsorber) and separated by plates Pi according to the invention, the supply points and withdrawal in the plates of the column being shifted over time by a value corresponding to an adsorbent bed with a permutation period (denoted ST) and determining a plurality of operating zones of the LMS device, and in particular the following main zones, designated by definition by number:
- zone I for desorption of the product (of interest) to be separated is between the injection of the desorbent and the withdrawal of the extract;
- zone II for desorption of impurities (eg isomers of the product to be separated) is between the withdrawal of the extract and the injection of the charge;
- zone III for adsorption of the product to be separated is between the injection of the feed and the withdrawal of the raffinate; And
- zone IV is between raffinate withdrawal and desorbent injection.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, les lits d'adsorbant sont répartis dans les zones I à IV selon des configurations dites de type a / b / c / d, c’est-à-dire que la répartition des lits est la suivante :
- a est le nombre de lits en zone I ;
- b est le nombre de lits en zone II ;
- c est le nombre de lits en zone III ; et
- d est le nombre de lits en zone IV.According to one or more embodiments, the adsorbent beds are distributed in zones I to IV according to so-called a/b/c/d type configurations, that is to say the distribution of the beds is as follows :
- a is the number of beds in zone I;
- b is the number of beds in zone II;
- it is the number of beds in zone III; And
- d is the number of beds in zone IV.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation :
- a = (t * 0,2) * (1 ± 0,2) ;
- b = (t * 0,4) * (1 ± 0,2) ;
- c = (t * 0,27) * (1 ± 0,2) ; et
- d = (t * 0,13) * (1 ± 0,2), et
dans lequel t est un nombre entier naturel compris entre 6 et 24, préférablement entre 8 et 19 (e.g. entre 12 et 15).According to one or more embodiments:
- a = (t * 0.2) * (1 ± 0.2);
- b = (t * 0.4) * (1 ± 0.2);
- c = (t * 0.27) * (1 ± 0.2); And
- d = (t * 0.13) * (1 ± 0.2), and
in which t is a natural integer between 6 and 24, preferably between 8 and 19 (eg between 12 and 15).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation :
- a = (t * 0,17) * (1 ± 0,2) ;
- b = (t * 0,42) * (1 ± 0,2) ;
- c = (t * 0,25) * (1 ± 0,2) ; et
- d = (t * 0,17) * (1 ± 0,2), et
dans lequel t est un nombre entier naturel compris entre 6 et 24, préférablement entre 8 et 19, très préférablement entre 12 et 15 (e.g. 12 ou 15).According to one or more embodiments:
- a = (t * 0.17) * (1 ± 0.2);
- b = (t * 0.42) * (1 ± 0.2);
- c = (t * 0.25) * (1 ± 0.2); And
- d = (t * 0.17) * (1 ± 0.2), and
in which t is a natural integer between 6 and 24, preferably between 8 and 19, most preferably between 12 and 15 (eg 12 or 15).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le désorbant est choisi dans le groupe constitué par un ou plusieurs isomères de diéthylbenzène et le toluène. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le désorbant est le paradiéthylbenzène ou le toluène. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le désorbant est le paradiéthylbenzène.According to one or more embodiments, the desorbent is chosen from the group consisting of one or more isomers of diethylbenzene and toluene. According to one or more embodiments, the desorbent is paradiethylbenzene or toluene. According to one or more embodiments, the desorbent is paradiethylbenzene.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’adsorbant utilisé comprend/consiste en une Faujasite choisie dans le groupe consistant en BaX, BaKX, et BaLSX.According to one or more embodiments, the adsorbent used comprises/consists of a Faujasite chosen from the group consisting of BaX, BaKX, and BaLSX.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la charge est un mélange de composés essentiellement aromatiques en C8 (e.g. xylènes et éthylbenzène). Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le mélange comprend au moins 95%, préférablement au moins 97% (e.g. au moins 99%) de composés essentiellement aromatiques en C8. Selon une ou plusieurs modes de réalisation la charge comprend au moins 15% poids de paraxylène et/ou 30% poids de métaxylène par rapport au poids total de la charge.According to one or more embodiments, the filler is a mixture of essentially aromatic C8 compounds (e.g. xylenes and ethylbenzene). According to one or more embodiments, the mixture comprises at least 95%, preferably at least 97% (e.g. at least 99%) of essentially aromatic C8 compounds. According to one or more embodiments, the filler comprises at least 15% by weight of paraxylene and/or 30% by weight of metaxylene relative to the total weight of the filler.
Un exemple de procédé de séparation LMS de grande importance industrielle concerne la séparation des coupes C8 aromatiques en vue de produire du paraxylène de pureté commerciale, typiquement à au moins 99,7% poids, et un raffinat riche en éthylbenzène, orthoxylène et métaxylène.An example of an LMS separation process of great industrial importance concerns the separation of aromatic C8 cuts with a view to producing paraxylene of commercial purity, typically at least 99.7% by weight, and a raffinate rich in ethylbenzene, orthoxylene and metaxylene.
L’extrait produit contient du désorbant, du paraxylène et éventuellement des traces d’isomères (pureté du paraxylène supérieure à 98%, préférablement supérieur à 99.7%). Cet extrait peut être traité pour séparer le désorbant (e.g. par distillation) et peut éventuellement être purifié par cristallisation pour augmenter la pureté du paraxylène.The extract produced contains desorbent, paraxylene and possibly traces of isomers (paraxylene purity greater than 98%, preferably greater than 99.7%). This extract can be treated to separate the desorbent (e.g. by distillation) and can optionally be purified by crystallization to increase the purity of the paraxylene.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la température dans les lits d’adsorbant est comprise entre 140°C et 189°C et de manière préférée entre 155°C et 185°C, de manière particulièrement préférée entre 170°C et 180°C.According to one or more embodiments, the temperature in the adsorbent beds is between 140°C and 189°C and preferably between 155°C and 185°C, particularly preferably between 170°C and 180°C. vs.
La pression est réglée de manière à ce que l’on reste en phase liquide en tout point du procédé selon l’invention. Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la pression dans les lits d’adsorbant est comprise entre 1 MPa et 10 MPa, de préférence entre 2 MPa et 4 MPa, préférablement entre 2 MPa et 3 MPa.The pressure is adjusted so that we remain in the liquid phase at all points of the process according to the invention. According to one or more embodiments, the pressure in the adsorbent beds is between 1 MPa and 10 MPa, preferably between 2 MPa and 4 MPa, preferably between 2 MPa and 3 MPa.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la période de permutation ST (période entre deux permutations successives des alimentations/extractions) employée est comprise entre 30 secondes et 100 secondes. Préférablement, la période de permutation ST employée est comprise entre 40 secondes et 80 secondes (e.g. 60 ±10 secondes).According to one or more embodiments, the permutation period ST (period between two successive permutations of the power supplies/extractions) used is between 30 seconds and 100 seconds. Preferably, the permutation period ST used is between 40 seconds and 80 seconds (e.g. 60 ±10 seconds).
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la vitesse superficielle entre les lits est comprise entre 0,2 cm/s et 2,5 cm/s et préférentiellement entre 0,5 cm/s et 2 cm/s.According to one or more embodiments, the superficial speed between the beds is between 0.2 cm/s and 2.5 cm/s and preferably between 0.5 cm/s and 2 cm/s.
Exemple 1 : DimensionnementExample 1: Sizing
La flèche d’une plaque métallique est inversement proportionnelle à son moment quadratique Iqz, qui est pour une plaque de section rectangulaire de hauteur (H) et d’épaisseur (E), tel que défini ci-après dans la formule mathématique Math 1.The deflection of a metal plate is inversely proportional to its quadratic moment I qz , which is for a plate of rectangular section of height (H) and thickness (E), as defined below in the mathematical formula Math 1 .
Ce moment montre que la hauteur a beaucoup plus d’impact sur la déformation verticale que l’épaisseur de la plaque.This moment shows that height has much more impact on vertical deformation than plate thickness.
Ainsi on peut comparer un dispositif de référence et un dispositif selon l’invention dans lequel le troisième côté (15) du cadre métallique (7) a été augmenté en hauteur jusqu’à la hauteur de lit. La table 1 ci-dessous propose cette comparaison en considérant une flèche identique dans les deux cas, donc à iso-déformation. Les résultats montrent que le dispositif selon l’invention permet de réduire de 70 % la masse de métal engagée. La surface masquée à la circulation fluide peut servir d’indicateur de l’hydrodynamique, et montre aussi un gain important.Thus we can compare a reference device and a device according to the invention in which the third side (15) of the metal frame (7) has been increased in height up to bed height. Table 1 below offers this comparison by considering an identical deflection in both cases, therefore at iso-deformation. The results show that the device according to the invention makes it possible to reduce the mass of metal used by 70%. The surface hidden from fluid circulation can serve as an indicator of hydrodynamics, and also shows a significant gain.
Exemple 2 : HydrodynamiqueExample 2: Hydrodynamics
L’hydrodynamique d’un dispositif de référence et d’un dispositif selon l’invention est évalué au travers de simulation CFD et les résultats sont comparés en termes de nombre de Peclet. Il s’agit d’un nombre adimensionnel illustrant le rapport de la convection et de la dispersion axiale. Plus ce nombre est élevé, plus l’écoulement est piston et plus le procédé est performant. Le Peclet est calculé selon la formule suivante, où μ est le premier moment et σ le deuxième moment centré. Les moments sont obtenus en calculant la propagation des moments dans le lit, suivant la méthodologie décrite par Liu et al (voirAIChE Journal, Vol 56, issue 10, pages 2561-2572), tel que défini ci-après dans la formule mathématique Math 2.The hydrodynamics of a reference device and a device according to the invention are evaluated through CFD simulation and the results are compared in terms of Peclet number. It is a dimensionless number illustrating the ratio of convection and axial dispersion. The higher this number, the more piston the flow and the more efficient the process. The Peclet is calculated according to the following formula, where μ is the first moment and σ the second centered moment. The moments are obtained by calculating the propagation of moments in the bed, following the methodology described by Liu et al (see AIChE Journal , Vol 56, issue 10, pages 2561-2572), as defined below in the mathematical formula Math 2.
La table 2 ci-dessous illustre les gains obtenus sur le Peclet. Le cas selon l’invention a été réalisé avec un troisième côté 15 faisant la totalité de la hauteur du lit.Table 2 below illustrates the gains obtained on Peclet. The case according to the invention was made with a third side 15 making the entire height of the bed.
Exemple 3 : Gain en temps de montageExample 3: Saving in assembly time
La technologie actuelle souffre d’un temps de montage / démontage des plateaux long et qui pénalise le temps d’opération du complexe aromatique entier. Les arrêts pour changement de tamis se chiffre en mois. L’innovation présentée permet de s’affranchir de l’assemblage des poutres secondaires. En outre, l’étape de stabilisation des panneaux sur les poutres n’a plus lieu d’être. Ainsi, le travail à l’intérieur des tours est réduit. La table ci-dessous propose une estimation du gain en temps par lit d’adsorbant, qui avoisine les 30 %.Current technology suffers from a long assembly/disassembly time of the trays which penalizes the operating time of the entire aromatic complex. Stoppages for sieve changes are measured in months. The innovation presented makes it possible to dispense with the assembly of secondary beams. In addition, the step of stabilizing the panels on the beams is no longer necessary. Thus, the work inside the towers is reduced. The table below provides an estimate of the time saving per bed of adsorbent, which is around 30%.
Claims (15)
- une grille supérieure (8) adaptée pour supporter un lit de particules solides du lit d’adsorbant (11) ;
- des internes de distribution et de collecte (10) de liquide disposés entre la grille supérieur (8) et une grille inférieure (9) ; et
- la grille inférieure (9),
dans lequel le cadre métallique (7) est soutenu d’un premier côté (13) par la virole (1) (e.g. un rebord (2) ou un premier rebord de la virole (1)) et est soutenu d’un deuxième côté (14) par :
- une poutre principale (3) disposée diamétralement dans la virole (1) ; et/ou
- la virole (1) ou un mât central (5) disposé dans la virole (1),
dans lequel le cadre métallique (7) comprend au moins un troisième côté (15) reliant le premier côté (13) au deuxième côté (14), et
dans lequel l’au moins un troisième côté (15) présente une hauteur (H) et une épaisseur (E) adaptées pour assurer la résistance mécanique du panneau.Simulated moving bed separation column comprising a shell (1) comprising a plurality of adsorbent beds separated by a plurality of plates, each plate comprising a plurality of panels (6), called self-supporting, each panel (6) being adapted for collecting a main fluid from an upstream adsorbent bed (11) and feeding a downstream adsorbent bed (11) with the main fluid, each panel (6) comprising a multi-sided metal frame (7) in which are arranged:
- an upper grid (8) adapted to support a bed of solid particles of the adsorbent bed (11);
- liquid distribution and collection internals (10) arranged between the upper grid (8) and a lower grid (9); And
- the lower grid (9),
in which the metal frame (7) is supported on a first side (13) by the ferrule (1) (eg a rim (2) or a first rim of the ferrule (1)) and is supported on a second side (14) by:
- a main beam (3) arranged diametrically in the shell (1); and or
- the ferrule (1) or a central mast (5) placed in the ferrule (1),
in which the metal frame (7) comprises at least a third side (15) connecting the first side (13) to the second side (14), and
in which the at least one third side (15) has a height (H) and a thickness (E) adapted to ensure the mechanical resistance of the panel.
- un collecteur adapté pour collecter le fluide principal quittant le lit d’adsorbant amont ;
- une plaque de séparation, séparant le collecteur d’un distributeur et comprenant au moins une ouverture de sortie pour envoyer le fluide principal du collecteur vers le distributeur ; et
- le distributeur adapté pour distribuer le fluide principal sur le lit d’adsorbant aval,
le panneau comprenant en outre une boîte d’injection-soutirage adjacente à la plaque de séparation et disposée à une position sensiblement centrale du panneau, la boîte d’injection-soutirage étant adaptée pour collecter du fluide principal et/ou d'injecter un fluide secondaire et de mélanger le fluide secondaire avec le fluide principal.
Column according to any one of the preceding claims, in which the distribution and collection internals comprise in the direction of flow (12) of the main fluid:
- a collector adapted to collect the main fluid leaving the upstream adsorbent bed;
- a separation plate, separating the collector from a distributor and comprising at least one outlet opening for sending the main fluid from the collector to the distributor; And
- the distributor adapted to distribute the main fluid to the downstream adsorbent bed,
the panel further comprising an injection-withdrawal box adjacent to the separation plate and disposed at a substantially central position of the panel, the injection-withdrawal box being adapted to collect main fluid and/or inject a fluid secondary and mix the secondary fluid with the main fluid.
par définition, on désigne chacune des zones de fonctionnement par un numéro :
- la zone I de désorption d’un produit à séparer est comprise entre l’injection du désorbant et le soutirage de l’extrait ;
- la zone II de désorption d’impuretés est comprise entre le soutirage de l’extrait et l’injection de la charge ;
- la zone III d’adsorption du produit à séparer est comprise entre l’injection de la charge et le soutirage du raffinat ; et
- la zone IV est comprise entre le soutirage de raffinat et l’injection de désorbant ;
procédé dans lequel les lits d'adsorbant sont répartis dans les zones I à IV selon des configurations dites de type a / b / c / d, c’est-à-dire que la répartition des lits est la suivante :
- a est le nombre de lits en zone I ;
- b est le nombre de lits en zone II ;
- c est le nombre de lits en zone III ; et
- d est le nombre de lits en zone IV,
procédé dans lequel :
- a = (t * 0,2) * (1 ± 0,2) ;
- b = (t * 0,4) * (1 ± 0,2) ;
- c = (t * 0,27) * (1 ± 0,2) ; et
- d = (t * 0,13) * (1 ± 0,2), ou
- a = (t * 0,17) * (1 ± 0,2) ;
- b = (t * 0,42) * (1 ± 0,2) ;
- c = (t * 0,25) * (1 ± 0,2) ; et
- d = (t * 0,17) * (1 ± 0,2),
procédé dans lequel t est un nombre entier naturel compris entre 6 et 24, préférablement entre 8 et 19, très préférablement entre 12 et 15.
Simulated moving bed separation process, comprising the following steps: at least one column according to any one of the preceding claims is fed with at least one charge and a desorbent, and at least one extract and at least one raffinate are withdrawn from the column, the supply and withdrawal points in the plates of the column being shifted over time by a value corresponding to an adsorbent bed with a permutation period and determining a plurality of operating zones of the column, and in particular the following main areas:
by definition, we designate each of the operating zones by a number:
- zone I for desorption of a product to be separated is between the injection of the desorbent and the withdrawal of the extract;
- zone II for desorption of impurities is between the withdrawal of the extract and the injection of the charge;
- zone III for adsorption of the product to be separated is between the injection of the feed and the withdrawal of the raffinate; And
- zone IV is between raffinate withdrawal and desorbent injection;
process in which the adsorbent beds are distributed in zones I to IV according to so-called a/b/c/d type configurations, that is to say the distribution of the beds is as follows:
- a is the number of beds in zone I;
- b is the number of beds in zone II;
- it is the number of beds in zone III; And
- d is the number of beds in zone IV,
process in which:
- a = (t * 0.2) * (1 ± 0.2);
- b = (t * 0.4) * (1 ± 0.2);
- c = (t * 0.27) * (1 ± 0.2); And
- d = (t * 0.13) * (1 ± 0.2), or
- a = (t * 0.17) * (1 ± 0.2);
- b = (t * 0.42) * (1 ± 0.2);
- c = (t * 0.25) * (1 ± 0.2); And
- d = (t * 0.17) * (1 ± 0.2),
process in which t is a natural integer between 6 and 24, preferably between 8 and 19, most preferably between 12 and 15.
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| WO2024078898A1 (en) | 2024-04-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PLFP | Fee payment |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20240419 |