OA11754A - Dispositif de dispersion d'un matériau solide divisé à l'intérieur d'un récipient. - Google Patents

Description

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DISPOSITIF DE DISPERSION D'UN MATERIAU SOLIDE DIVISEA L'INTERIEUR D'UN RECIPIENT

La présente invention concerne un dispositif de dispersion d'unmatériau solide divisé, notamment sous forme de granules ou de bâtonnets,à l'intérieur d'un récipient tel qu'une cuve. L'invention trouve une application particulièrement intéressantedans l'industrie pétrochimique, pour le remplissage de réacteurs avec dumatériau catalyseur, mais pourrait être employée pour le remplissage detout type de récipient, avec tout type de matériau solide divisé, dès lorsque le lit de matériau déposé dans ce récipient doit être plat, homogèneet/ou dense, et que le remplissage doit être réalisé avec une émissionlimitée de poussière. L'invention serait ainsi, par exemple, utilisable pour leremplissage de silos à grain.

Dans le domaine de l'industrie pétrochimique, il est courant detraiter des fluides par passage de ces fluides au travers d'un lit de matériaucatalyseur. Ce matériau catalyseur se présente sous forme de bâtonnets dequelques millimètres de longueur et est placé dans la cuve du réacteur,généralement de forme cylindrique.

Une méthode de chargement d'un tel réacteur consiste àdéverser purement et simplement le matériau catalyseur dans la cuve. Cematériau a toutefois pour inconvénient de se déposer sous forme d'un tasplus ou moins conique, dont le tassement est beaucoup plus importantdans la partie centrale que dans les parties périphériques. Il en résulte quele fluide à traiter tend à passer préférentiellement au travers des couches demoindre épaisseur et de plus faible densité, ce qui diminue notablement lerendement du réacteur.

De plus, le matériau catalyseur est fréquemment à based'alumine, et est donc friable et cassant. Les bâtonnets qui le composentse cassent plus ou moins lors de leur déversement, ce qui amoindritl'efficacité du traitement et conduit à une perte importante de matériau parémission de poussière.

En outre, la quantité de matériau pouvant être placée dans leréacteur est diminuée.

Une autre technique de remplissage consiste à prévoir, à lasortie du conduit d'introduction du matériau dans la cuve, une tête de 117 54 2 dispersion comprenant des plateaux ou des paies entraînés en rotation, quicassent le flux de matériau.

Ce genre de tête améliore la répartition du produit dans la cuve,sans toutefois permettre d'obtenir un lit de matériau parfaitementhomogène. En effet, la dispersion se fait selon des trajectoires trèsaléatoires, et les bâtonnets rencontrent fréquemment la paroi périphériquede la cuve avant d'atteindre le fond de cette cuve, et ont donc tendance às'accumuler préférentiellement à la base de cette paroi. Il en résulte que laface supérieure du lit obtenu a plus ou moins la forme d'une cuvetteconique, créant également des passages préférentiels pour le fluide àtraiter.

En outre, les bâtonnets subissent des chocs contre les plateauxou les pales, ce qui provoque leur détérioration et l'émission d'unepoussière abondante.

Certains problèmes du réglage du débit d'écoulement dumatériau se posent, et la densité du lit obtenu n'est pas très élevée.

La présente invention vise à remédier à l'ensemble de cesinconvénients, en fournissant un dispositif de dispersion permettant dedéposer le matériau sous forme d'un lit plat, homogène, à densité élevée,sans risque de détérioration des granules ou bâtonnets constituant cematériau, et avec une émission de poussière limitée.

Le dispositif qu'elle concerne comprend, de manière connue ensoi, un organe entraîné en rotation autour d'un axe vertical, placé à la sortiedu conduit d'introduction du matériau solide divisé dans le récipient.

Selon l'invention, cet organe comprend deux conduits dedispersion du matériau, présentant chacun une forme courbe et uneouverture d'écoulement du matériau dans le récipient ; ces conduits sontcourbés autour d'un même axe perpendiculaire à l'axe de rotation duditorgane de dispersion mais de manière opposée l'un par rapport à l'autre, etsont conformés de telle sorte que leurs ouvertures d'écoulement sontsituées chacune d'un côté de l'axe de rotation dudit organe de dispersion,sensiblement dans un même plan diamétral, et sont orientées selon desdirections opposées ; chacun de ces conduits comprend en outre au moinsune cloison longitudinale s'étendant sur l'ensemble ou sur une large partiede sa longueur, cette cloison étant propre à diviser le flux de matériau et à 117 5 4 3 répartir l'écoulement de celui-ci, à l'encontre de la force centrifuge, surl'ensemble ou sur une large partie de l'ouverture d'écoulement.

Ces conduits, par leur forme courbe précitée, éliminent toutchoc du matériau lors de son écoulement et permettent, lorsque l'organeest entraîné en rotation, une projection du matériau selon deux fluxhélicoïdaux de direction opposée, dont la largeur correspond sensiblementau rayon du récipient à remplir. La vitesse de rotation de l'organe dedispersion peut être réglée, en fonction du type de matériau, de la vitessed'écoulement de celui-ci et de la distance séparant cet organe et le fond durécipient ou la surface du matériau, de telle sorte que les granules ou lesbâtonnets situés à l'extérieur de ces flux tombent sensiblement à la base dela paroi latérale du récipient.

Un lit de matériau sensiblement plat et à tassement homogèneest ainsi obtenu, sans détérioration des granules ou bâtonnets, ni émissionde poussières.

La section des conduits peut être relativement réduite de tellesorte que les deux flux hélicoïdaux répandent, à chaque rotation duditorgane, une quantité relativement limitée de matériau, et la vitesse derotation dudit organe peut, en contrepartie, être relativement élevée. Un litde densité très élevée est ainsi obtenu, sans pour autant affecter la rapiditéde remplissage du récipient compte tenu de ladite vitesse de rotation.

De préférence, l'entraxe entre deux cloisons adjacentesaugmente depuis la partie de chaque ouverture située du côté de l'axe derotation de l'organe de dispersion vers la partie de cette même ouverturesituée du côté opposé. Ce positionnement des cloisons permet unemeilleure répartition du matériau au sein du flux émis par le conduit.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, chaqueconduit présente une forme sensiblement en demi-spire d'hélicoïde. Cetteforme particulière s'avère donner d'excellents résultats.

Avantageusement, l'organe de dispersion comprend des moyensaccessoires permettant de réguler l'écoulement du matériau, tels que desplaquettes réglables en position, situées au niveau des conduits de manièreà augmenter ou à diminuer la section de ces conduits, ou situées en regarddes ouvertures de ces conduits. Les plaquettes situées en regard desouvertures des conduits peuvent comporter des bords inclinés propres à 11754 4 légèrement dévier le flux de manière adéquate dans le plan vertical, sinécessaire.

De préférence, le dispositif selon l'invention comprend unsystème d'aspiration des poussières du matériau solide divisé, agissant àl'intérieur du récipient à remplir et/ou à l'intérieur du dispositif lui-même.

Pour sa bonne compréhension, l'invention est à nouveau décriteci-dessous en référence au dessin schématique annexé représentant, à titred'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée du dispositif dedispersion qu'elle concerne.

La figure 1 est une vue partielle simplifiée, en coupelongitudinale, d'un réacteur utilisable dans le domaine de l'industriepétrochimique ; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selonl'invention ; la figure 3 est une vue en perspective de l'organe de dispersionque comprend ce dispositif, et la figure 4 est une vue de cet organe en coupe selon la ligneIV-IV de la figure 2.

La figure 1 représente un réacteur utilisé dans le domaine del'industrie pétrochimique pour traiter des fluides, ce traitement étant réalisépar passage de ces fluides au travers d'un lit de matériau catalyseurcontenu dans la cuve cylindrique 1 de ce réacteur.

Ce matériau catalyseur se présente sous forme de bâtonnets dequelques millimètres de longueur et est acheminé dans la cuve 1 par unconduit 2.

Un dispositif de dispersion 3 est placé à la sortie du conduit 2,pour répartir le matériau catalyseur en un lit plat, homogène et dense.

Ainsi que cela apparaît aux figures 1 et 2, ce dispositif 3comprend une partie tubulaire fixe 5, une partie tubulaire 6, montéerotative par rapport à la partie 5, et un organe de dispersion 7 monté surl'extrémité inférieure de la partie 6.

La partie 5 est fixée à un bâti (non représenté) au moyen dequatre barres 10 en U se boulonnant sur des plots 11 et est raccordée auconduit 2. Elle comprend intérieurement deux séries de quatre traversesradiales 12 situées à 90° les unes des autres. Ces traverses 12 sont fixéesà la paroi de la partie 5 par une de leurs extrémités et sont reliées, par leurs 11754 5 autres extrémités, à un bâti axial 14 supportant un moteur 15d'entraînement en rotation de la partie 6.

La partie 5 comprend également deux séries de trous 20aménagés circonférentiellement au travers de sa paroi. Un caisson annulaire21 est fixé à cette partie 5 en regard de ces trous 20, ce caisson 21 étantrelié à une source de vide au moyen d'un flexible (non représenté) engagésur un embout 22.

Un deuxième caisson annulaire 23 est fixé à la partie 5 endessous du caisson 21. Ce caisson 23 présente une ouverture annulaireinférieure 24 et est relié à une source de vide au moyen d'un flexible (nonreprésenté) engagé sur un embout 25.

La partie 6 comprend intérieurement deux séries de quatretraverses radiales 27 situées à 90° les unes des autres. Ces traverses 27sont fixées à la paroi de la partie 6 par une de leurs extrémités et sontreliées, par leurs autres extrémités, à un arbre axial 28 fixé à l'arbre dumoteur 15.

Le diamètre de la partie 6 est supérieur à celui de la partie 5, etl'ensemble est conformé de telle sorte que l'extrémité supérieure de lapartie 6 vient recouvrir l'extrémité inférieure de la partie 5 lorsque l'arbre28 est fixé à l'arbre du moteur 15. L'extrémité inférieure de la partie 6 et l'extrémité supérieure del'organe 7 comprennent chacune une bride 29, 30 permettant le montagede cet organe 7 sur cette partie 6 au moyens de boulons 31. L'organe 7 est creux et comprend un conduit primaire 35 sedivisant, à sa partie inférieure, en deux conduits secondaires 36.

La figure 3 montre plus particulièrement que le conduit primaire35 passe d'une ouverture de forme circulaire, à sa partie supérieure, à uneouverture de forme rectangulaire et de section réduite, à sa partieinférieure, de sorte qu'il présente deux parois opposées 35a quis'aplanissent progressivement en direction de cette partie inférieure.

Chacun des conduits secondaires 36 présente une formecourbe, sensiblement en demi-spire d'hélicoïde, et se termine par uneouverture 37 d'écoulement du matériau dans la cuve 1. Les demi-spiress'enroulent autour d'un même axe horizontal et sont consécutives dansl'espace, de telle sorte que les ouvertures 37 sont situées chacune d'un 11754 6 côté de l'axe de rotation de l'organe 7, dans un même plan diamétral, etsont orientées selon des directions opposées.

Les figures 3 et 4 montrent que chacun des conduits 36comprend intérieurement sept cloisons longitudinales 40 qui s'étendent surl'ensemble de sa longueur. L'entraxe entre deux cloisons 40 adjacentesaugmente depuis la partie de chaque ouverture 37 située du côté de l'axede rotation de l'organe 7 vers la partie de cette même ouverture 37 situéedu côté opposé. Dans l'exemple représenté, pour une largeur totale dechaque conduit 36 de 300 mm et une hauteur de l'ordre de 20 mm, l'écartentre la paroi latérale du conduit 36 et la cloison 40 adjacente située le plusprès de l'axe de rotation de l'organe 7 est de 30 mm, puis, en s'éloignantde cet axe de rotation, les écarts entre deux cloisons 40 adjacentes sontrespectivement de 30 mm, 35 mm, 35 mm, 40 mm, 40 mm et 45 mm, etl'écart entre la paroi latérale du conduit 36 et la cloison 40 adjacente situéele plus à l'extérieur est de 45 mm.

En outre, les deux parois 35a comprennent des plaquettes 50réglables en position selon une direction perpendiculaire aux bordslongitudinaux de l'ouverture inférieure du conduit 35, ces plaquettes 50permettant d'augmenter ou de diminuer la section du passage du matériaucatalyseur dans les conduits 36. Le réglage en position de ces plaquettes 50 est réalisé au moyen de lumières aménagées dans les parois 35a, detiges filetées solidaires des plaquettes 50, traversant ces lumières, etd'écrous vissés sur ces tiges filetées pour permettre, selon qu'ils sontserrés ou desserrés, d'interdire ou d'autoriser le déplacement desplaquettes. Les plaquettes 50 recouvrent lesdites lumières quelle que soitleur position, de sorte qu'aucun écoulement ne se produit au travers de ceslumières.

Les conduits 36 comprennent, quant à eux, des parois verticales 51 placées sensiblement dans le plan de leurs ouvertures 37, le longdesquelles des plaquettes 52 réglables en position sont déplaçables selonune direction parallèle au plan de ces ouvertures 37. Le réglage en positiondes plaquettes 52 est réalisé de la même manière que précité, au moyen delumières aménagées dans les parois 51, de tiges filetées solidaires de cesplaquettes 52, traversant ces lumières, et d'écrous vissés sur ces tigesfiletées pour permettre, selon qu'ils sont serrés ou desserrés, d'interdire oud'autoriser le déplacement des plaquettes 52. Ces dernières comportent 117 5 4 7 des bords inclinés 52a propres à légèrement dévier le flux de matériaucatalyseur dans le plan vertical, si nécessaire en fonction du type dematériau.

En pratique, l'entraînement en rotation de l'organe 7 permet,5 grâce aux conduits 36, une projection du matériau catalyseur selon deuxflux hélicoïdaux de direction opposée, dont la largeur correspond sensiblement au rayon de la cuve 2.

Pour un organe 7 situé à environ quatre mètres du fond de lacuve 2 et une cuve d'environ trois mètres de diamètre, la vitesse de 10 rotation de l'organe 7 sera d'environ 90 tours par minute. Cette vitesse doitaugmenter de 10 à 12 % quand le niveau du matériau catalyseur s'élèved'un mètre.

Les cloisons 40 permettent de diviser le flux de matériau et derépartir son écoulement, à l'encontre de la force centrifuge, sur une large 15 partie ou sur l'ensemble des ouvertures 37.

Les conduits 36 éliminent en outre tout choc du matériau lors de son écoulement.

Les plaquettes 50, 52 permettent d'augmenter ou de diminuer lasection de ces conduits 36 pour réguler l'écoulement du matériau 20 catalyseur, si besoin est.

Les caissons 21, 23 permettent, quant à eux, de collecter lespoussières du matériau catalyseur, tant à l'intérieur de la cuve 2 qu'àl'intérieur de la partie 5.

Claims (10)

117 5 4 REVENDICATIONS

1 - Dispositif de dispersion d'un matériau solide divisé,notamment sous forme de granules ou de bâtonnets, à l'intérieur d'unrécipient tel qu'une cuve (1), comprenant un organe (7) entraîné en rotationautour d'un axe vertical, placé à la sortie du conduit (2) d'introduction dumatériau solide divisé dans le récipient, dispositif caractérisé en ce quel'organe (7) comprend deux conduits (36) de dispersion du matériau,présentant chacun une forme courbe et une ouverture (37) d'écoulement dumatériau dans le récipient ; ces conduits (36) sont courbés autour d'unmême axe perpendiculaire à l'axe de rotation dudit organe de dispersion (7)mais de manière opposée l'un par rapport à l'autre, et sont conformés detelle sorte que leurs ouvertures d'écoulement (37) sont situées chacuned'un côté de l'axe de rotation dudit organe de dispersion (7), sensiblementdans un même plan diamétral, et sont orientées selon des directionsopposées ; chacun de ces conduits (36) comprend en outre au moins unecloison longitudinale (40) s'étendant sur l'ensemble ou sur une large partiede sa longueur, cette cloison (40) étant propre à diviser le flux de matériauet à répartir l'écoulement de celui-ci, à l'encontre de la force centrifuge, surl'ensemble ou sur une large partie de l'ouverture d'écoulement (37).

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'ilcomprend des moyens pour régler la vitesse de rotation de l'organe dedispersion (7) en fonction du type de matériau, de la vitesse d'écoulementde celui-ci et de la distance séparant cet organe et le fond du récipient ou lasurface du matériau.

3 - Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2,caractérisé en ce que la section des conduits (36) est relativement réduitede telle sorte que les deux flux hélicoïdaux de matériau s'écoulant desouvertures (37) répandent, à chaque rotation dudit organe (7), une quantitérelativement limitée de ce matériau, et en ce que la vitesse de rotation duditorgane (7) est, en contrepartie, relativement élevée.

4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lalargeur totale de chaque conduit 36 est de 300 mm et la hauteur de celui-ciest de l'ordre de 20 mm.

5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractériséen ce que l'entraxe entre deux cloisons (40) adjacentes augmente depuis lapartie de chaque ouverture (37) située du côté de l'axe de rotation de 117 5 4 9 l'organe de dispersion (7) vers la partie de cette même ouverture (37)située du côté opposé.

6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que,pour une largeur totale de chaque conduit (36) de 300 mm et une hauteurde l'ordre de 20 mm, l'écart entre la paroi latérale du conduit (36) et lacloison (40) adjacente située le plus près de l'axe de rotation de l'organe (7)est de 30 mm, puis, en s'éloignant de cet axe de rotation, les écarts entredeux cloisons (40) adjacentes sont respectivement de 30 mm, 35 mm,35 mm, 40 mm, 40 mm et 45 mm, et l'écart entre la paroi latérale duconduit (36) et la cloison (40) adjacente située le plus à l'extérieur est de45 mm.

7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractériséen ce que chaque conduit (36) présente une forme sensiblement en demi-spire d'hélicoïde.

8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractériséen ce que l'organe de dispersion (7) comprend des moyens réglables (50,52) permettant de réguler l'écoulement du matériau, situés au niveau desconduits (36) de manière à augmenter ou à diminuer la section de cesconduits (36), ou situés en regard des ouvertures (37) de ces conduits(36).

9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce quelesdits moyens réglables comprennent des plaquettes (52) situées en regarddes ouvertures (37) des conduits (36) comportant des bords inclinés (52a)propres à légèrement dévier le flux de matériau dans le plan vertical.

10 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractériséen ce qu'il comprend un système (20 à 25) d'aspiration des poussières dumatériau solide divisé, agissant à l'intérieur du récipient à remplir et/ou àl'intérieur du dispositif lui-même.