WO2006063964A1 - Dispositif et procede a lit fluidifie rotatif dans une succession de chambres cylindriques - Google Patents

Dispositif et procede a lit fluidifie rotatif dans une succession de chambres cylindriques Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a rotating fluidized bed device in a succession of cylindrical chambers for the catalytic polymerization, drying, impregnation, or other treatments of solid particles, in suspension in the rotating fluidized beds, from a one chamber to another, by a fluid or mixture of fluids, or for cracking, dehydrogenation or other catalytic transformations of a fluid or mixture of fluids, passing through the rotating fluidized beds, composed of solid catalytic particles passing from a cylindrical chamber to another.
  • a cylindrical reactor is divided into a succession of cylindrical chambers by a succession of flat cylinders or hollow discs fixed against its side wall.
  • These hollow discs comprise apertures in their center to suck the fluid passing through each chamber by rotating rapidly, and openings in their side wall to evacuate outside the reactor.
  • These hollow discs are traversed by appropriately profiled passages to allow the solid particles in suspension in the fluid, rotating rapidly, to pass from one cylindrical chamber to another.
  • the fluid or mixture of fluids is injected tangentially along the cylindrical wall of the reactor, generally in thin films, and, while rotating, passes radially through the reactor, from its side wall towards its center, where it is evacuated through the central openings of the hollow discs.
  • the injection speed of the fluid and its flow rate are sufficient to rotate the solid particles in suspension in a rotating fluidized bed at a rotation speed producing a centrifugal force away from the central openings of the hollow discs through which the fluid is discharged and allowing to transfer them from one cylindrical chamber to another, through the passages in the hollow discs, despite the slight slight difference in pressure between these cylindrical chambers.
  • the fluid is fed by one or distributors outside the reactor, in order to distribute it properly to the injectors located in the various cylindrical chambers. It is then evacuated, through the hollow discs, by one or more fans or compressors, which suck it through one or more collectors, outside the reactor and connected together, in order to regulate the pressures inside the fans. different cylindrical chambers.
  • the fluid can then be recycled, after a suitable treatment, for example cooled or heated, by the same distributors or other distributors, in the same or subsequent cylindrical chambers. It can be recycled several times in the same cylindrical chambers or in successive cylindrical chambers.
  • the solid particles are generally introduced at one end of the reactor and then transferred from one cylindrical chamber to the other, thanks to their rotational speed and to the profile of the passages through the hollow discs. They are usually discharged at the opposite end of the reactor.
  • a device for recycling solid particles may be provided outside the reactor.
  • the present invention may comprise, to improve the efficiency of the energy transfer between the fluid and the particles.
  • the solids baffles suitably profiled and disposed near the fluid injectors, to allow mixing of the fluid with a limited amount of solid particles and to channel the fluid to prevent or reduce its expansion into the reactor before it transferred a significant amount of its kinetic energy to these solid particles.
  • This device makes it possible to use fluids that are much lighter than solid particles and to inject it at high speed into a reactor of
  • the present invention may comprise sets of helical coils or transverse fins, inclined or helically wound and fixed along the cylindrical wall of the cylindrical chambers, to use a portion of the energy
  • the reactor can be horizontal. In this case the rate of injection of the fluid into the reactor and its flow must be
  • the recesses can be slightly offset downwards in order to better center them with respect to the approximately cylindrical surface of the fluidized bed.
  • This method makes it possible to increase the speed difference between the solid particles and the fluid without reducing the density
  • This method allows residence times of the particles in the reactor, short or long, depending on the size of the passages between the cylindrical chambers, and the resistance to rotation of the fluidized bed can be low because the injection of the fluid into thin films along the side wall of the reactor reduces the friction of the solid particles on this wall.
  • This method is particularly advantageous when the volume of the circulating fluid is very high, because the central evacuation devices of the fluid by hollow discs can allow very large flow of the fluid with a minimum of resistance and the distributors and collectors of the fluid, being outside the reactor, can have large diameters without reducing the space available for the fluidized bed inside the reactor.
  • the hollow discs can support the cylindrical wall of the reactor, which makes it possible to have thin walls, cut longitudinally, to form slots through which the fluid can be injected and to facilitate disassembly.
  • the distributors, the collectors and the reactor can form a compact, easily transportable assembly.
  • D can also be used for the catalytic copolymerization, bi or multimodal, particles suspended in a succession of active fluids of different compositions.
  • FIG. 1 shows a diagrammatic view of a section of a vertical cylindrical reactor whose section of its cylindrical lateral wall (1) is seen on each side of its cylindrical axis of symmetry (2).
  • the fluid (10) After passing through the approximately conical surface of the fluidized bed, whose section (9) is seen, the fluid (10) penetrates into the central openings of the hollow discs (3), which can be surmounted by tubes (11) to prevent the solid particles penetrate during stops and that can be widened (12) around their central openings to facilitate the entry of the fluid.
  • the fluid (13) is then discharged through the openings (14) of the side edges of the hollow discs which can be widened (15) around these openings (14) to facilitate the outlet of the fluid by the tube assemblies (16).
  • the fluid can be recycled several times before being discharged in (20), through the lower part (17.1) of the collector, by the fan or compressor (18.1).
  • the average recycling number of the fluid is approximately equal to the ratio of the flow rates of the fans (18) and (18.1).
  • the injection speed of the fluid is influenced by the hydrostatic pressure generated by the weight of the fluidized bed in each zone.
  • the slots (7) through which the fluid is injected can be adequately profiled, as symbolized by their trapezoidal shape, and they can be equipped with obstacles distributed appropriately to reduce the injection speed in their upper part.
  • Control valves (22) can also be used to adjust the speed and the proportion of the fluid (23) injected at the different levels of the cylindrical chambers.
  • a control valve (24) can also adjust the output flow of the fluid (20).
  • the introduction of the solid particles (25) can be done in the bottom of the reactor by the tube (26) by suitable means, such as gravity, a helical screw or a jet of fluid.
  • the reactor being divided by the hollow discs into several cylindrical chambers, from Z1 to Z3, they rise from one chamber to the next, through the passages (27) which are arranged through the hollow discs. They are removed from the last cylindrical chamber, Z3, at the top of the reactor, in (29), by the tube (30) by suitable means.
  • Other outlets, (30.1) may be provided, for example in the bottom of each chamber, to quickly empty the reactor.
  • the amount of particles transferred depends on the rotational speed of these particles, which must be sufficient to overcome the hydrostatic pressure of the fluidized bed above the passage.
  • a control valve 22
  • the energy injected into the top of this chamber is increased and thus the speed of rotation is increased.
  • solid particles and thus their transfer to the upper zone By slaving these valves to level detectors on the surface of the fluidized beds of each chamber, these surfaces can be stabilized between the passages and the central entrance of the hollow disks. This makes it possible to locate these passages against the side wall of the reactor, where the concentration of the particles is highest and thus to reduce the amount of fluid entrained with these solid particles.
  • the amount of solid particles transferred from one zone to another may also vary depending on whether the passages are more or less immersed in the fluidized bed of the lower cylindrical chamber, which makes it possible to stabilize the surface of the fluidized bed at the top of each cylindrical chamber along these passages.
  • the fluidized bed may be thicker or thinner depending on the distance of these passages from the side edge of the reactor.
  • the emptying of the reactor can be done by lateral outlets at the bottom of each zone and its initial filling can be done from below, by closing the supply of the fluid by the tubes (6) of the upper cylindrical chambers that are not filled during the filling. a lower cylindrical chamber, to prevent most of the fluid from passing through the empty chambers. It can also be done through the feed tubes of the recycled fluid, if the size and nature of the solid particles allow it or from above if the orientation of at least one passage by hollow disk allows it.
  • the thin film of fluid coming out of the injectors has a tendency to widen very rapidly and therefore to slow down before it has been able to transfer enough rotational kinetic energy to the solid particles.
  • properly shaped side baffles may be attached more or less parallel to the side wall of the reactor, near the outlets of the injectors, in order to mix a small volume of solid particles with the fluid injected into the spaces or corridors. located between these side baffles and the reactor wall. These lateral deflectors prevent the fluid from expanding, and therefore slowing down, before it has transferred a sufficient portion of its kinetic energy to the solid particles, inside these spaces or corridors, which must have a profile and a length adapted to the objectives.
  • Figure 2 is a cross section of the reactor for viewing this fluid injection pattern. It shows the section of the side deflectors (32), perpendicular to the plane of the figure and along the sections of the side wall (1) of the reactor, radius (33), in order to define with this side wall a space or corridor, generally convergent then diverge, whereby the fluid, shown schematically by the arrows (4), injected by tubes or nozzles (6), width (34), must pass. It also shows the circular section of the surface of the fluidized bed (9) radius (35). The solid particles are shown schematically by the small arrows (37), indicating their direction of movement.
  • the access tubes to the hollow discs are connected by central deflectors, perpendicular to the plane of the figure, of section (38), of curvature (39), delimiting slits through which the fluid (10) is sucked towards the central openings of the hollow discs, and to better separate the fluid particles.
  • Concentrated flows of solid particles penetrate into these spaces or corridors, generally converging and then diverging, by passages or corridors of access, of width (42), located between the wall of the injectors (6). and the side baffles (32) at a rate which is about the average rotational speed of the solid particles in the reactor.
  • These concentrated flows of solid particles are diluted by mixing with the injected fluid, which gives them a substantial part of its kinetic energy, and thus increases their momentum, in these spaces or corridors between the walls of the reactor (1) and the deflectors lateral (32). Then the solid particles are mixed with the other solid particles of the fluidized bed by yielding the amount of movement acquired.
  • these spaces or corridors are first convergent, to reach a minimum width (43), and then divergent, to reach the output width (44). They can also have a constant width. In this case, the fluid is slowed down as the solid particles and the fluid that accompanies them accelerate. In general, the dimensions of these spaces or corridors must be established according to the operating conditions and the objectives of kinetic energy transfer.
  • transverse deflectors perpendicular to the cylindrical wall of the reactor, such as rings, can divide the space delimited by the fins and the side wall of the reactor, to guide the fluid and the particles in the desired direction , generally horizontal or inclined upwards, until the fluid is mixed with the particles, as shown in Figure 3.
  • FIG. 3 is an axonometric projection of a piece of side wall (1) of the reactor, making it possible to better visualize an example of injectors (7) of fluid, with their lateral deflectors (32) and rings (46) serving transverse deflectors preventing the fluid from rising along the reactor wall. It also shows, in dashed line, the entries of the fluid supply tubes (6), located behind the side wall of the injectors, and, hatched, the sections of the injector outlets (7), in the foreground. .
  • the arrows (4) and (41) respectively indicate the directions of the fluid flows and solid particles penetrating or leaving the converging and diverging spaces between the side baffles (32) and the side wall (1) of the reactor.
  • the transverse deflectors illustrated by large rings (46), may be hollow, forming a kind of circular nozzles and connected to the outside of the reactor by one or more feed tubes for distributing the fluid in a succession. of injectors arranged along them, to reduce the number of tubes passing through the wall of the reactor, necessary to injector supply, which may be desirable when the pressure in the reactor is high
  • transverse baffles may also be successions of helical turns, forming an upward spiral, continuous or discontinuous, within each cylindrical chamber or be a succession of fractions of helical turns or transverse fins, grouped at one or more same levels chambers, the upper edge of a fraction of turn or fin overhanging the lower edge of the next, in order to raise the solid particles along the wall of the reactor to reduce the difference in thickness of the fluidized l and the pressure differences along this wall between the top and the bottom of the different cylindrical chambers of the reactor
  • FIG. 4 is the projection of a half-cross section of a cylindrical chamber, where successions of quarter turns of helical turns (46) form either a continuous spiral making three turns inside the chamber, or three sets of four helical turns located at the same levels of the chamber and succeeding each other the 90 °, the upper edge of a quarter of a turn overhanging the lower edge of the following
  • FIG. 5 shows the section of a passage (27). It shows the section (3) of the two parallel plates forming the hollow disk and its interior space (50) through which the fluid passes radially, that is to say perpendicular to the plan of the figure, to leave the reactor
  • the solid particles are represented by the black points which move in the direction of the arrows (51) They cross the hollow disk while skirting the inclined walls (52) of the passage They are prolonged by deflectors (53) on each side of the hollow disc in order to facilitate the transfer of the particles from the bottom upwards, in the direction of their rotational speed
  • deflectors (53) can be extended by spirals whose section (46) is seen, In order to facilitate the ascent of the solid particles FIG.
  • FIG. 6 is a transverse flow diagram of the solid particles along a half longitudinal section of a cylindrical chamber similar to that shown in FIG. s the lateral and central deflectors
  • the section (1) of the reactor wall, its cylindrical axis of symmetry (2), the feed tubes (6) of the fluid (4) in the section injectors (7) are recognized.
  • the fluid (4) injected into the cylindrical chamber, perpendicularly to the plane of the figure, passes through the surface of the fluidified sectional area (9) and penetrates (10) into the inlet tubes (11) of the hollow discs (3) from which it is sucked by the outlet tubes (16)
  • the solid particles whose rotational speed perpendicular to the plane of the figure is of an order of magnitude greater than the transverse velocities, enter the cylindrical chamber through the passage lower, (27e), has a flow Fe and they come out through the upper passage (27s) to the flow Fs If the latter is greater than the inlet flow, Fe, the chamber gradually empties its solid particles and the surface of the fluidized bed approaches its side wall, which automatically reduces the output flow Fs
  • Another way to adjust the level of the fluidized bed is to slave the injection rate of the fluid in the upper part of the chamber to a detector of particles, which can be place along the bottom wall of the hollow disk and which, depending on the position of the surface of the fluidized bed, increases or decreases this flow rate and therefore
  • the pressure difference between the top and the bottom of the cylindrical chamber can cause differences in injection speeds of the fluid as a function of the height of their injection. These differences generate differences in rotational speeds of the solid particles.
  • the difference in pressure between the two faces of the hollow discs and more particularly between the inlet and the outlet of the passages through these hollow discs and the friction slow down the solid particles which are transferred from one chamber to the other and therefore slow down the speed of rotation of the solid particles in the bottom of the next cylindrical chamber.
  • the lower rotational speed of the solid particles and therefore of the centrifugal force in the bottom of the cylindrical chambers causes both a slight decrease in the pressure along the side wall and a slight increase in the thickness of the fluidized bed.
  • the solid particles are slowed down by the friction and the increase of their potential energy while climbing along the upper surface of the helical turns, which causes the same type of internal circulation between the sets of helical turns.
  • These successive slowdowns in the speed of rotation of the solid particles and their internal circulation increase the amount of energy that the fluid must transfer to the particles, requiring an efficient transfer of momentum and a very high fluid flow, which is well suited to this process. .
  • Approximately the internal circulation can be estimated by dividing the fluidized bed into rings, which are assumed to have mean rotational velocities, and determining the pressure and thickness deviations between these rings to deduce the importance of this circulation, and then apply conservation. the amount of motion to determine by successive approximations the average equilibrium rotation speed of these rings. These speeds depend inter alia on the amount of movement transferred by the fluid to the solid particles.
  • this amount of motion depends on the rotational speed of the fluid which is more related to the proportions of the cylindrical chamber and the flow rate of the fluid than to its injection speed.
  • the variation of pressure inside a convergent space makes it possible to transfer to the solid particles a quantity of movement in relation to its kinetic energy and therefore its injection speed, which favors this type of supply when the The ratio between the fluid injection rate and the desired rotational speed of the solid particles must be very high because of the high ratio of particle density to fluid.
  • This device can adapt to different schemes, according to the different processes.
  • Figure 7 illustrates a simplified schematic, similar to Figure 1, slightly modified to allow bimodal or multimodal co-polymerization of solid particles as a catalyst, suspended in fluids or mixtures of active fluids, containing the monomer and the comonomer (s), such as, for example, the bimodal catalytic copolymerization of ethylene with hexene.
  • the reactor (1), its cylindrical axis of symmetry (2), the hollow sections of the hollow discs (3) separating the reactor into two sets of two successive cylindrical chambers from Z1 to Z2 and Z3 to Z4 are recognized therein. feeding tubes
  • the number of cylindrical chamber assemblies and the number of cylindrical chambers per set may vary. It depends on the size of the reactor and the polymerization objectives.
  • the polymer particles, symbolized by the black dots, emerging from the top of the reactor through the tube (30) are introduced into a recycling tube which may be a purification column (61), through which the fluid injected in (4.1) passes. ,
  • the polymer particles are then recycled through the tube (26) to the bottom of the reactor. After having traveled a certain number of cycles, they (29) are evacuated by tubes (30.1), which can be arranged along the side walls of the various cylindrical chambers.
  • the supply of fresh monomer, such as ethylene, can be introduced: partly in (4.1), at the bottom of the column
  • the co-monomer (63), such as hexene, may be sprayed into fine droplets on the surface of the fluidized beds of one or more upper cylindrical chambers by injectors (64), which pass through the hollow discs and the catalyst can be introduced by a suitable device (65) into one of the cylindrical chambers.
  • injectors (64) which pass through the hollow discs and the catalyst can be introduced by a suitable device (65) into one of the cylindrical chambers.
  • Other active components, such as hydrogen, and other monomers can be introduced into one of the recycle circuits, and their excess can be eliminated
  • non-active cooling fluids such as propane or isobutane, may be sprayed into fine droplets on the fluidized beds in the same manner as the comonomer.
  • the accessories of controls, purifications, etc. including the possibility of cooling the hollow discs, the purification column and other surfaces arranged inside the chambers, are not described. They can be defined according to the polymerization objectives by the people controlling the fluidized bed polymerization processes.
  • FIG. 8 illustrates a simplified diagram, similar to that of FIG. 7, slightly modified in order to allow the catalytic conversion of a fluid or mixture of fluids, in a rotating fluidized bed containing solid catalytic particles, for example, cracking. catalytic light olefins.
  • the process fluid (4) is injected, if necessary preheated in the or distributors (5) that feed the set of lower cylindrical chambers, Zl and Z2. It is evacuated from these chambers by the collector (s) (17), to be reheated in the heater (19), and recycled by the distributor (s) (5.1) in the set of upper cylindrical chambers, Z3 and Z4, d where it is sucked through the collector (s) (17.1) by a single compressor (18) to be transferred to (20) to suitable processing units.
  • the equilibrium level of the surface (62) of the fluidized bed of the column (61) is that which gives a hydrostatic pressure sufficient to allow the regenerated catalyst powder to be recycled to the desired flow rate. This recycling can be facilitated by the injection of a driving fluid, (4.2), such as water vapor.
  • the series supply of the two sets of cylindrical chambers causes a significant pressure difference between the chamber Z2 and the chamber Z3, which will accelerate the catalyst particles and the fluid that accompanies them in the passage (27) connecting them.
  • the ratio between the density of the fluidized bed and the fluid is very high, it is necessary not only a very high fluid flow, but also a high injection speed, it is desirable to use a suitable energy transfer device and amount of fluid movement to the catalytic particles, before the fluid has lost a substantial portion of its velocity due to its expansion in the open space of the cylindrical chambers.
  • the number of rooms and sets may vary.
  • the accessories of controls, purifications, etc .... are not described. They can be defined according to the objectives, by those who master the fluidized bed catalytic transformation processes.
  • the outgoing fluid coming from the upper set of cylindrical chambers is at a lower pressure, which is generally favorable for the conversion of the fluid, but it is in contact with the catalyst that must be regenerated, which is unfavorable. and requires cycle times between two shorter regenerations.
  • This can be avoided by adding a second compressor before the heater (19) to equalize the pressures in the two sets of cylindrical chambers, which allows to reverse the flow of fluid, ie to feed the fluid to be transformed in the upper set and remove the transformed fluid from the lower set.
  • the drying of solid particles, such as cereal seeds can be done with air at a pressure close to atmospheric pressure, it is possible, thanks to this process, to make it in light units, compact and easily transportable, as described in Figures 9 to 12.
  • Figure 9 shows the longitudinal section of a horizontal reactor, which can work at a pressure slightly lower than atmospheric pressure. It shows the section (1) of its wall, its cylindrical axis of symmetry (2) and the hollow sections (3) of the hollow discs which separate the reactor into five successive cylindrical chambers, from Z1 to Z5.
  • the distributor (5) is traversed by a longitudinal slot, symbolized by the fine line (69) and is connected by plates, replacing the tubes (6) and schematized by the rectangle (70), to long longitudinal slots over the entire reactor length, symbolized by the rectangle (7), dividing the cylindrical wall of the reactor into two half-cylinders and designed to inject the fluid (4) perpendicularly to the plane of the figure, that is to say tangentially in the reactor.
  • the fluid While rotating, the fluid passes through, at a radial velocity (8), the fluidized bed, whose surface (9) is approximately cylindrical.
  • the rotation speed of the particles symbolized by the black dots, being greater in the lower part of the reactor due to gravity, the thickness of the fluidized bed is less and therefore the axis of symmetry (2.1) of the surface of the fluidized bed is slightly lower than the axis of symmetry (2) of the reactor.
  • the distance between these two axes, ⁇ which is approximately equal to half the thickness difference between the top and bottom of the fluidized bed, is approximately ⁇ ⁇ E.
  • Tubes (71), passing through the ends or covers of the reactor, can also evacuate the fluid centrally. Then a portion of the fluid is discharged at (20) through a control valve (24). Its flow is approximately equal to the flow rate of the fluid supplied in (4). The remainder of the fluid is treated, for example, dried with a condenser and / or heated, at (19), and then recycled (23) through the opposite end of the dispenser (5). It should be noted that, in the scheme described above, the fluid can be recycled on average several times before being discharged, if the flow rate of the recycling fluid (23) is several times greater than the feed rate (4). and therefore also to the evacuation flow (20), but due to its mixing in the fan (18) a small fraction of the fluid will be evacuated as soon as it passes into the reactor. This can be avoided by using a second fan, (18.1) as shown in the diagram of Figure 1.
  • the solid particles (25) are introduced into the reactor through the tube (26) by suitable means and are transferred from one chamber to another through the passages (27).
  • the particles will first fill the first cylindrical chamber, Z1, until the level of the surface (9) of the fluidized bed reaches the level of the first passage (27). Then the particles can begin to fill the second cylindrical chamber and so on until the level of the last cylindrical chamber, Z5, arrives at the exit aperture of the particles (29) through the tube (30). allowing their exit from the reactor.
  • the transfer rate depends on the rotational speed of the solid particles, the dimensions of the passages and their profile and the differences in level of the surface of the fluidized bed from one chamber to another. The latter can be accentuated or diminished by tilting the reactor. Particle rotation is ensured by the transfer of momentum from the fluid to the particles, in order to compensate for energy losses due to turbulence, friction and their transfers in the reactor and from one chamber to another . This amount of movement can be increased by placing side deflectors, (not shown in this figure) adequately profiled in front of the injectors. Energy losses can be minimized by taking care of the internal aerodynamics of the cylindrical chambers.
  • the emptying of the reactor in case of malfunction, can be provided by openings arranged in the bottom of each zone and a filter or particle separator can be installed upstream of the fan (18) or the outlet (20) to avoid send solid particles downstream of the installation.
  • the central openings of the hollow discs can be connected by central baffles, such as those (38) described in Figure 2, and their inputs can be located in the upper part of the reactor to minimize the risk of particle aspiration, especially during untimely stops.
  • FIG. 10 represents the view of a section crossing a hollow disk, along the plane AA 'of FIG. 9, for a reactor having two distributors and two collectors and forming therewith a compact assembly that is easily transportable and designed to be easily removable. It shows the section (1) of the side wall of the reactor, the section (5) of two distributors, their longitudinal slots (69), perpendicular to the plane of the figure, and plates (70) for injecting the fluid (4) through the slots (7) passing longitudinally (perpendicular to the plane of the figure) the reactor wall, dividing it into two half cylinders. They are preferably arranged at approximately the same height on each side of the reactor, so that the flow rate of the fluid passing through them is not affected by differences in hydrostatic pressure inside the fluidized bed.
  • the enlargement (12) of the hollow disc around its central opening is delimited by two circles (76), in fine lines, and the two enlargements (15) at the periphery of the disc, around its lateral openings, are delimited by the curves (77), in fine lines.
  • the inside of the hollow disk being visible, we can see the section (78) of spars connecting its two parallel walls to maintain the spacing, to increase the rigidity of the assembly and to guide to the openings in its side wall (79) the fluid (80) which rotates rapidly as it enters the hollow disk.
  • the fluid (13) then leaves the hollow disc and enters the two section manifolds (17) through the nozzles, which is seen a face (16) and whose end (81), in fine line, is welded to the manifold (17) and whose other end, which enters the transverse slot of the reactor, is welded to the side wall of the reactor and enters the interior of the hollow disc through the slots in its side wall (79).
  • the circular end (82) of the nozzle (16) is pressed against the bottom wall of the hollow disk and the lateral sides of the nozzles, whose sections (83) are seen, are folded at their end (84) to facilitate their insertion. in the openings of the side wall of the hollow disc, during assembly of the reactor.
  • Triangular spars (85) connect the opposing walls of the nozzles to increase their rigidity and their suitably profiled ends (86) penetrate the hollow disc to guide these nozzles within the disc when assembling the two parts of the disc. reactor.
  • the ends (82) and (84) of the nozzles (16) have dimensions that allow them to fit easily and sufficiently tightly into the side openings of the hollow discs.
  • the passages which allow the transfer of particles from one zone of the reactor to the other through the hollow disk are arranged, for example, along the edges of the hollow disk, (27.1), and closer to its center, ( 27.2). They are delimited by the walls (87) perpendicular to the plane of the figure and the inclined walls (52) which guide the solid particles moving in the direction (89), from the zone of one side of the disc to the zone of the 'other side. If a transfer of solid particles in both directions is desirable to obtain reflux, for example heavier particles, some passages, for example near the reactor wall, may be inclined in the opposite direction.
  • FIG. 11 is an enlargement of the fluid injection device shown in FIGS. 9 and 10. It shows, in hatched form, a piece of the section (1) of the side wall of the reactor, the distributor (5), the plates (70) and (73) connecting the longitudinal slot (7), perpendicular to the plane of the figure, in the wall of the reactor to the longitudinal slot (69) of the distributor (5) of the fluid (4), and in fine lines, the fastener (74) which makes it possible to assemble the lower part of the reactor, on the left of the figure, with its upper part, on the right, and the section of the insert (75) which ensures the spacing of the plates (73 ) one of which is an extension of the wall (1) of the upper part of the reactor, on the right, and the other is welded to the lower part of the reactor, on the left.
  • the side wall (79) of the hollow disc and a passage (27.1), along the lateral edge of the hollow disc, delimited by a side wall (87) and inclined walls (88) which guide the flow of particles (89) of the area below the hollow disk at the area above the hollow disk are also visible in this figure.
  • Figure 12 shows the view of a section, along the plane BB 'perpendicular to Figure 10, the nozzle connecting a hollow disk to a collector. It shows the outer surface of the collector (17), the inner surface of the lateral side (79) of a hollow disk and the section (3) of its two parallel walls, the two circular ends (82) and the ends (84). ) triangular side edges of the nozzle, folded and shaped to fit into the opening (14), arranged in the side wall (79) of the hollow disc between its walls (3), the triangular beams (85) with their ends (86) suitably profiled to facilitate the embedding of the nozzle in the opening of the hollow disc and finally the upper and lower wall (16) of the nozzle which intersects the collector (17) along the weld lines (81).
  • particle rotation rates depend on a combination of factors such as turbulence and viscosity of the fluidized bed, which depend on the nature of the solid particles and the aerodynamics inside the cylindrical chambers, the examples which follow are given only as an indication.
  • a unit of industrial size may, for example, have cylindrical chambers of 3 m diameter and 1.8 m high. If the ethylene pressure is about 25 atmospheres and the particle concentration in the fluidized bed is about 35%, the ratio of the density of the fluidized bed and the fluid is about 11. Central openings of the disks Hollow 0.8 m diameter can easily evacuate a stream of ethylene recycled 5 ⁇ rVsec per cylindrical chamber, or about 500 tons per hour.
  • an average fluid injection rate of about 20 m / sec and an efficient transfer of the momentum of the fluid to the polymer particles can make it possible to do so rotate at an average speed of more than 6 m / s, sufficient to obtain a vertical rotating fluidized bed.
  • the thickness at their bases may be about 0.9 m, giving a fluidized bed volume of nearly 7 m 3 per cylindrical chamber, or about 2.3 tons of polyethylene.
  • the use of helical spirals or other suitable means makes it possible to increase the thickness at the tops of the chambers while decreasing it at their bases, which can allow a volume of the fluidized bed of 7.5 m 3 or 2.5 tons of polyethylene, while reducing the differences in pressures, velocities and residence time of the fluid in the fluidized bed between their bases and their vertices.
  • the average residence time of the polymer particles in each cylindrical chamber is about 1 minute and that of the fluid in the fluidized bed is 1.5 seconds.
  • the reactor comprises 10 cylindrical chambers, which can be grouped into two or more sets having separate recycling circuits, to obtain a composition of the bi or multimodal polymer particles, the total volume of recycled fluid is 50 m 3 / sec, approximately 5,400 tonnes per hour, which makes it possible, without the aid of refrigerant fluids, to cool a production of at least 50 tonnes of polymer per hour with an average residence time of the particles of 30 minutes, allowing them about 3 complete cycles on average, which ensures a reasonable homogeneity of the polymer particles, while limiting the transfer of undesirable fluids between the different parts of the reactor.
  • the amount of polymer particles transferred from one chamber to another can be increased by increasing the dimensions of the passages, which also increases the amount of fluids transferred from one set of rooms to another and can therefore reduce their differentiation.
  • the volume of ethylene supplying the reactor is approximately 0.5 m 3 / sec, ie approximately 6 times the volume of fluid transferred with the particles from one chamber to another and thus also in the purification column. (61), it is easy to purge the particles of this hexene-containing fluid using a portion of this ethylene in this column, given the possibility of having a lower concentration of hexene in the upper cylindrical chamber if hexene is sprayed only in the lower cylindrical chambers of the upper assembly.
  • the lower set of cylindrical chambers contains a high concentration of hydrogen to decrease the molecular weight of the high density polyethylene produced therein, a small amount of this hydrogen is transferred to the upper set (s) of the reactor together with the polymer particles.
  • a hydrogen absorber which can be inserted in the fluid recycling circuit (s) of the at least one higher assembly.
  • the surface of the fluidized bed of about 12 m 2 per chamber, ie 120 m 2 in all, for an average thickness of the fluidized bed of about 0.6 m and the centrifugal force, which allow a flow of fluid as well. high and a fluid residence time in the fluidified bed as short.
  • the pressure difference between the inlet and the outlet of the reactor is relatively small, making it possible to limit the energy expenditure necessary for recycling the fluid.
  • the centrifugal force and the direction of fluid displacement essentially tangential to the surface of the fluidized bed, allow a high difference in velocities between the fluid and the particles, in order to ensure better heat transfer, without much diminishing the density fluidized bed.
  • the catalytic cracking of gasoline olefins from catalytic crackers is carried out at high temperature and at low pressure, close to atmospheric pressure. It is very endothermic, which justifies working in two successive passes with intermediate reheating, which requires the circulation of considerable fluid volume.
  • the catalyst is progressively coated with carbon, and all the more quickly that the fluid to be cracked is heavier, which justifies a circulation of the catalyst with continuous regeneration.
  • the average cycle time between two regenerations depends on the working conditions. It can be less than an hour to several hours. For example, as an indication for setting orders of magnitude, an industrial reactor can have cylindrical chambers of 1.6 m diameter and 1.5 m high.
  • a recycled fluid flow rate of 2.4 mVsec injected at an average speed of 50m / sec, can rotate the catalyst particles at a rotational speed greater than 4 m / sec, sufficient to obtain a vertical rotating fluidized bed.
  • the pressures and the thicknesses of the fluidized bed between the top and the bottom of the chambers can be sufficiently high, it is desirable to equip them with ascending helical spirals or other devices making it possible to reduce them. .
  • the reactor has two sets in series of four cylindrical chambers each, which gives it a height of more than 12 meters, given the thickness of the hollow discs necessary for the evacuation of the fluids, it can crack about 200 tons per day. hour, if the density of the heated fluid is 6 gr / liters.
  • the pressure difference between the inlet and the outlet of each set of cylindrical chambers, necessary to compensate for the hydrodynamic pressure of the fluidized bed and to inject the fluid at the desired speeds, may be less than a quarter of the atmospheric pressure. If the pressure drop in the heating furnace is sufficiently low, the supply of the two parts of the reactor being in series, the pressure difference between these two parts may be less than 50% of the atmospheric pressure, compared to the pressure hydrostatic fluidized bed in the recycle column (61), which can be close to atmospheric pressure for a height of 11 m, which is sufficient to recycle the regenerated catalyst particles.
  • a horizontal reactor as described in Figures 9 to 12, forming with these accessories a set the size of a container easily transportable, may be 1.8 m in diameter and be divided into 6 cylindrical chambers 0.5 m wide.
  • the wet grains (25) are introduced through the tube (26) into zone Z1. They are heated and dried by recycled air, which is heated by the exchanger (19) and possibly dried, if necessary, by a condenser not shown.
  • the grains are transferred from one cylindrical chamber to the other until the last chamber, Z6, where they are cooled by the fresh air (6) which they preheat while completing their drying before going out (29) by the tube (30).
  • the air is warmed dried and recycled in the other zones, a number of times equal to the ratio of the total flow of the fan and the flow of the air evacuated in (20).
  • Air and grain and air flow can be relatively high, which reduces the time required for drying.
  • the grains being cooled by fresh air before leaving the reactor and their residence time in the reactor being relatively short, they can be heated to slightly higher temperatures than in a conventional dryer.
  • the moist air being slightly cooled by the grains it preheats before leaving the reactor, the use of calories is very effective. This efficiency can be improved by using a second, smaller fan, which directly vents the air coming out of the
  • First cylindrical chamber which served to the preheating of grains and which can be isolated by a separation in the first hollow disk, without it being mixed with the air from the other cylindrical chambers.
  • small secondary passages (27.1) along the side wall of the reactor can provide a preferential transfer of the heavier grains, and therefore the most difficult to dry, in the opposite direction, in order to increase their residence time in the reactor.
  • the fluidized bed containing the grains in suspension has a bulk density of 300 grams per liter
  • the ratio of this density and the ambient air is about 230, which requires very high air flow and injection speed.
  • an air flow of 2 mVsec per chamber, ie more than 9 tonnes per hour per chamber, injected at around 40 m / sec and an efficient transfer of momentum from the air to the grains can give grain rotation of more than 6 m / sec, giving a difference in thickness between the top and bottom of a fluidized bed of average thickness of 30 cm, less than 12 cm.
  • the total air flow rate of 12 mVsec can be fed by a fan into two distributors 0.65 m in diameter and discharged by two collectors 0.7 m in diameter, the central openings of the hollow discs being able to be less than 0 , 6 m in diameter.
  • the volume of the fluidized bed is about 700 liters per chamber, or 4.2 m 3 in all, for a surface of more than 11 m 2 .
  • the grain transfer from one chamber to another is 20 liters per second, or about 20 tons per hour, their average residence time in the dryer is about 3.5 minutes.
  • Their degree of drying depends on the degree of humidity and the temperature of the air which can be warmed, among others, by the cooling of the fan motor, and can pass through a condenser, but in a general way it is faster than in an ordinary dryer, given the great difference in velocities between air and grains, obtained thanks to their tangential direction and centrifugal force.
  • the capacity can be doubled by doubling the length of the reactor and using an additional fan on the grain outlet side to avoid having to increase the diameter of the distributors and collectors.

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Abstract

Dispositif à lit fluidifié rotatif et procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou d'autres traitements de particules solides ou de transformation catalytique de fluides, où un réacteur cylindrique (1) , dans lequel des fluides sont injectés (7) tangentiellement à sa paroi cylindrique, est divisé en une succession de chambres cylindriques (Z1, Z2, Z3) par des disques creux (3) , qui sont fixés à sa paroi cylindrique, qui ont des ouvertures centrales par où les fluides circulant en tournant à l'intérieur des chambres cylindriques sont aspirés (10) , qui ont des ouvertures latérales (14) par où ces fluides sont évacués au travers de la paroi cylindrique du réacteur et qui ont des passages (27) permettant le transfert des particules solides en suspension dans le lit fluidifié rotatif d'une chambre à l'autre au travers ces disques (3) .

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE A LIT FLUIDIFIE ROTATIF DANS UNE SUCCESSION DE CHAMBRES CYLINDRIQUES. DESCRIPTION La présente invention se rapporte à un dispositif à lit fluidifié rotatif dans une succession de chambres cylindriques pour la polymérisation catalytique, le séchage, l'imprégnation, ou autres traitements de particules solides, en suspension dans les lits fluidifiés rotatifs, passant d'une chambre à l'autre, par un fluide ou mélange de fluides, ou pour le craquage, la déshy- drogénation ou autres transformations catalytiques d'un fluide ou mélange de fluides, traversant les lits fluidifiés rotatifs, composés de particules catalytiques solides passant d'une chambre cylindrique à l'autre. Les procédés où des particules solides sont en suspension dans un fluide et forment ainsi un lit fluidifié qui est traversé par ce fluide, sont bien connus. Lorsque ce fluide est injecté tangentiellement à la paroi latérale d'un réacteur cylindrique, il peut transférer une partie de son énergie cinétique aux particules solides pour leur donner un mouvement de rotation et si l'énergie transférée est suffisante, ce mouvement de rotation produit une force centrifuge qui peut maintenir les particules solides le long de la paroi du réacteur formant ainsi un lit fluidifié rotatif; dont la surface est approximativement un cône tron- que inversé, si le réacteur est vertical. Un tel procédé est décrit dans la demande n° 2004/0186 d'un brevet belge, déposée le 14 avril 2004, au nom du même inventeur.
Cependant, lorsqu'un jet de fluide est injecté à grande vitesse dans un réacteur de grande dimension, il est rapidement ralenti par son expansion, dépendant des conditions dans lesquelles il est injecté. C'est pourquoi, lorsque la densité du fluide est beaucoup plus faible que la densité des particules, il est nécessaire d'avoir un débit très élevé pour pouvoir transférer aux particules solides une quantité de mouvement produisant une force centrifuge suffisante et les dispositifs d'évacuation de ce fluide, après qu'il ait traversé le lit fluidifié, peuvent devenir encombrants et limiter la hauteur ou la longueur du réacteur.
Dans la présente invention, un réacteur cylindrique est divisé en une succession de chambres cylindriques par une succession de cylindres plats ou disques creux fixés contre sa paroi latérale. Ces disques creux comprennent des ouvertures en leur centre afin d'y aspirer le fluide traversant chaque chambre en tournant rapidement, et des ouvertures dans leur paroi laté- raie afin de l'évacuer en dehors du réacteur. Ces disques creux sont traversés par des passages adéquatement profilés pour permettre aux particules solides en suspension dans le fluide, tournant rapidement, de passer d'une chambre cylindrique à l'autre.
Dans la présente invention, le fluide ou mélange de fluides est injecté tangentiellement le long de la paroi cylindrique du réacteur, généralement en films peu épais, et, tout en tournant, traverse radialement le réacteur, depuis sa paroi latérale vers son centre, d'où il est évacué par les ouvertures centrales des disques creux. La vitesse d'injection du fluide et son débit sont suffisants pour faire tourner les particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif à une vitesse de rotation produisant une force centrifuge les écartant des ouvertures centrales des disques creux par où le fluide est évacué et permettant de les transférer d'une chambre cylindrique à l'autre, au travers des passages dans les disques creux, malgré l'éventuelle légère différence de pression entre ces chambres cylindriques. Dans la présente invention, le fluide est alimenté par un ou des distributeurs, extérieurs au réacteur, afin de le distribuer adéquatement aux injecteurs situés dans les différentes chambres cylindriques. Il est évacué ensuite, au travers des disques creux, par un ou des ventilateurs ou compresseurs, qui l'aspirent au travers d'un ou plusieurs collecteurs, extérieurs au réacteur et reliés entre eux, afin de régulariser les pressions à l'intérieur des différentes chambres cylindriques. Le fluide peut ensuite être recyclé, après un traitement adéquat, par exemple refroidi ou réchauffé, par les mêmes distributeurs ou d'autres distributeurs, dans les mêmes chambres cylindriques ou les suivantes. H peut être recyclé plusieurs fois dans les mêmes chambres cylindriques ou dans des chambres cylindriques successives.
Les particules solides sont généralement introduites à une extrémité du réacteur et ensuite transférées d'une chambre cylindrique à l'autre, grâce à leur vitesse de rotation et au profil des passages au travers des disques creux. Elles sont généralement évacuées à l'extrémité opposée du réacteur. Un dispositif de recyclage des particules solides peut être prévu à l'exté- rieur du réacteur.
La présente invention peut comprendre, pour améliorer l'efficience du transfert d'énergie entre le fluide et les particu- les solides, des déflecteurs adéquatement profilés et disposés à proximité des injecteurs du fluide, afin de permettre le mélange du fluide avec une quantité limitée de particules solides et afin de canaliser le fluide pour empêcher ou réduire son expansion dans le réacteur avant qu'il ait transféré une quantité importante de son énergie cinétique à ces particules solides. Ce dispositif permet d'utiliser des fluides beaucoup plus légers que les particules solides et de l'injecter à grande vitesse dans un réacteur de
5 grandes dimensions sans perdre une grande partie de son énergie cinétique en raison de son expansion dans le réacteur. Un tel dispositif est décrit dans la demande d'un brevet belge au nom du même inventeur et déposée le même jour que la présente demande.
La présente invention peut comprendre des ensembles de spires hélicoïdales ou d'ailettes transversales, inclinées ou enroulées en hélice et fixées le long de la paroi cylindrique des chambres cylindriques, pour utiliser une partie de l'énergie
\0 cinétique de rotation des particules solides pour les faire monter le long de cette paroi, afin de réduire la différence d'épaisseur entre le haut et le bas du lit fluidifié. Ce dispositif permet d'augmenter la hauteur des chambres cylindriques sans devoir augmenter l'épaisseur du lit fluidifié à sa base. Un tel dispositif est décrit dans la demande n° 2004/0186 d'un brevet belge, déposée le 14 avril 2004 au nom du même inventeur.
Le réacteur peut être horizontal. Dans ce cas la vitesse d'injection du fluide dans le réacteur et son débit doivent être
!5 suffisants pour faire tourner le lit fluidifié à une vitesse de rotation produisant une force centrifuge suffisante pour que son épaisseur dans la partie supérieure du réacteur soit proche de son épaisseur dans la partie inférieure du réacteur et les ouvertures normalement prévues dans le centre des disques creux peuvent être légèrement décalées vers le bas afin de mieux les centrer par rapport à la surface approximativement cylindrique du lit fluidifié.
Ce procédé permet d'augmenter la différence de vitesse entre les particules solides et le fluide sans réduire la densité
20 du lit fluidifié grâce à la force centrifuge et donc d'améliorer le contact et le transfert thermique entre ceux-ci. Il permet également d'augmenter de manière significative le volume de fluide traversant le lit fluidifié et donc de réduire de manière significative le temps de séjour du fluide dans le lit fluidifié.
La division du réacteur en une succession de chambres cylindriques, qui peuvent n'être reliées entre elles que par des passages de petites dimensions, servant au transfert des particules solides accompagnées d'une faible quantité de fluide, permet
25 de les faire traverser par des fluides différents, recyclés en boucle. Ceci rend ce procédé particulièrement intéressant lorsqu'il est nécessaire d'utiliser des fluides de compositions variant significativement d'une chambre cylindrique à l'autre.
Ce procédé permet des temps de séjour des particules dans le réacteur, courts ou longs, suivant la dimension des passages entre les chambres cylindriques, et la résistance à la rotation du lit fluidifié peut être faible, car l'injection du fluide en films peu épais le long de la paroi latérale du réacteur réduit le frottement des particules solides sur cette paroi.
30 Ce procédé est particulièrement intéressant lorsque le volume du fluide circulant est très élevé, car les dispositifs d'évacuation centrale du fluide par des disques creux peuvent permettre de très gros débit du fluide avec un minimum de résistance et les distributeurs et collecteurs du fluide, étant à l'extérieur du réacteur, peuvent avoir de gros diamètres sans réduire la place disponible pour le lit fluidifié à l'intérieur du réacteur.
Ce procédé est aussi particulièrement intéressant lorsque la pression à l'intérieur du réacteur est inférieure à la pres-
35 sion atmosphérique, car les disques creux peuvent soutenir la paroi cylindrique du réacteur, ce qui permet d'avoir des parois minces, coupées longitudinalement, pour former des fentes par où le fluide peut être injecté et pour en faciliter le démontage. En outre les distributeurs, les collecteurs et le réacteur peuvent former un ensemble compact facilement transportable.
Ainsi ce procédé permet la construction d'unités légères, compactes, transportables et efficientes, par exemple pour le séchage de graines de céréales. Il convient également pour les modifications catalytiques de fluides à basse pression, comme
40 le craquage d'oléfines légères ou la déshydrogénation de l'éthylbenzène qui, étant très endothermiques, nécessitent des réchauffages intermédiaires et la régénération du catalyseur. D peut aussi être utilisé pour la copolymérisation catalytique, bi ou multimodale, de particules en suspension dans une succession de fluides actifs de compositions différentes.
La figure 1 montre une vue schématique d'une coupe d'un réacteur cylindrique vertical dont on voit la section de sa paroi latérale cylindrique (1) de chaque côté de son axe de symétrie cylindrique (2). Une succession de disques creux dont on
45 voit les sections creuses (3) divise le réacteur en une succession de chambres ou zones cylindriques, de Zl à Z3. Le fluide (4) est alimenté par le distributeur (5) dans des ensembles de tubes (6), répartis autour du réacteur et reliés à des ensembles d'injecteurs (T) répartis à l'intérieur du réacteur et conçus pour injecter le fluide, généralement en films peu épais, horizontalement et tangentiellement à la paroi du réacteur, c'est-à-dire perpendiculairement au plan de la figure. Tout en tournant, le fluide traverse le lit fluidifié qui contient des particules solides en suspension, symbolisées par les points noirs. H se rapproche du centre du réacteur à une vitesse radiale, symbolisée par les flèches (8), qui est d'un ordre de grandeur inférieure à sa vitesse de rotation. Après avoir traversé la surface approximativement conique du lit fluidifié, dont on voit la section (9), le fluide (10) pénètre dans les ouvertures centrales des disques creux (3), qui peuvent être surmontés de tubes (11) pour éviter que les particules solides n'y pénètrent lors des arrêts et qui peuvent être élargis (12) autour de leurs ouvertures centrales afin de faciliter l'entrée du fluide. Le fluide (13) est ensuite évacué, au travers des ouvertures (14) des bords latéraux des disques creux qui peuvent être élargis (15) autour de ces ouvertures (14) pour faciliter la sortie du fluide, par les ensembles de tubes (16) répartis autour du réacteur vers un collecteur (17) relié à un ventilateur ou compresseur (18), qui aspire le fluide pour le recycler, après un traitement adéquat en (19), au travers de la partie inférieure (5.1) du distributeur, par un ensemble de tubes (6) et d'injecteurs (7), répartis autour du réacteur et alimentant les zones inférieures du réacteur. Le fluide peut être recyclé plusieurs fois avant d'être évacué en (20), au travers de la partie inférieure (17.1) du collecteur, par le ventilateur ou compresseur (18.1). Le nombre de recyclage moyen du fluide est environ égal au rapport des débits des ventilateurs (18) et (18.1).
H faut remarquer que la vitesse d'injection du fluide est influencée par la pression hydrostatique engendrée par le poids du lit fluidifié dans chaque zone. Pour éviter une trop grande différence de vitesse d'injection et de débit du fluide entre la base et le sommet de chaque zone, les fentes (7) par où le fluide est injecté peuvent être profilées adéquatement, comme le symbolise leur forme trapézoïdale, et elles peuvent être équipées d'obstacles répartis adéquatement pour réduire la vitesse d'injection dans leur partie supérieure. Des vannes de contrôle (22) peuvent également permettre d'ajuster la vitesse et la proportion du fluide (23) injecté aux différents niveaux des chambres cylindriques. Une vanne de contrôle (24) peut également ajuster le débit de sortie du fluide (20).
L'introduction des particules solides (25) peut se faire dans le bas du réacteur par le tube (26) par des moyens adéquats, tels que la gravité, une vis hélicoïdale ou un jet de fluide. Le réacteur étant divisé par les disques creux en plusieurs chambres cylindriques, de Zl à Z3, elles montent d'une chambre à la suivante, par les passages (27) qui sont aménagés au travers des disques creux. Elles sont évacuées de la dernière chambre cylindrique, Z3, au sommet du réacteur, en (29), par le tube (30) par des moyens adéquats. D'autres sorties, (30.1), peuvent être prévues, par exemple dans le bas de chaque chambre, pour pouvoir vider rapidement le réacteur.
La quantité de particules transférées dépend de la vitesse de rotation de ces particules, qui doit être suffisante pour vaincre la pression hydrostatique du lit fluidifié situé au-dessus du passage. Ainsi en augmentant la proportion et la vitesse du fluide injecté au sommet d'une chambre cylindrique à l'aide d'une vanne de contrôle (22), on augmente l'énergie injectée dans le haut de cette chambre et donc la vitesse de rotation des particules solides et donc leur transfert vers la zone supérieur. En asservissant ces vannes à des détecteurs de niveau de la surface des lits fluidifiés de chaque chambre, on peut stabiliser ces surfaces entre les passages et l'entrée centrale des disques creux. Ceci permet de localiser ces passages contre la paroi latérale du réacteur, là où la concentration des particules est la plus élevée et donc de réduire la quantité de fluide entraîné avec ces particules solides.
La quantité de particules solides transférées d'une zone à l'autre peut aussi varier suivant que les passages sont plus ou moins immergés dans le lit fluidifié de la chambre cylindrique inférieure, ce qui permet de stabiliser la surface du lit fluidifié au sommet de chaque chambre cylindrique le long de ces passages. Ainsi, à l'équilibre, le lit fluidifié peut être plus ou moins épais en fonction de l'éloignement de ces passages du bord latéral du réacteur.
La vidange du réacteur peut se faire par des sorties latérales au bas de chaque zone et son remplissage initial peut se faire par le bas, en fermant l'alimentation du fluide par les tubes (6) des chambres cylindriques supérieures non remplies pendant le remplissage d'une chambre cylindrique inférieure, pour éviter que la plus grande partie du fluide ne passe par les chambres vides. Il peut se faire également au travers des tubes d'alimentation du fluide recyclé, si la dimension et la nature des particules solides le permettent ou par le haut si l'orientation d'au moins un passage par disque creux le permet. Le film peu épais de fluide sortant des iηjecteurs à tendance à s'élargir très rapidement et donc à ralentir avant d'avoir pu transférer suffisamment d'énergie cinétique de rotation aux particules solides. Pour l'éviter, des déflecteurs latéraux adéquatement profilés peuvent être fixés plus ou moins parallèlement à la paroi latérale du réacteur, à proximité des sorties des injec- teurs, afin de mélanger un volume restreint de particules solides au fluide injecté dans les espaces ou couloirs situés entre ces déflecteurs latéraux et la paroi du réacteur. Ces déflecteurs latéraux empêchent l'expansion du fluide, et donc son ralentissement, avant qu'il ait transféré une partie suffisante de son énergie cinétique aux particules solides, à l'intérieur de ces espaces ou couloirs, qui doivent avoir un profil et une longueur adaptée aux objectifs.
La figure 2 est une coupe transversale du réacteur permettant de visualiser ce schéma d'injection des fluides. On y voit la section des déflecteurs latéraux (32), perpendiculaires au plan de la figure et longeant les sections de la paroi latérale (1) du réacteur, de rayon (33), afin de délimiter avec cette paroi latérale un espace ou couloir, généralement convergent puis divergent, par où le fluide, schématisé par les flèches (4), injecté par des tubes ou des buses (6), de largeur (34), doit passer. On y voit également la section circulaire de la surface du lit fluidifié (9) de rayon (35). Les particules solides sont schématisées par les petites flèches (37), indiquant leur sens de déplacement.
Sur ce schéma les tubes d'accès aux disques creux, non représentés, sont reliés par des déflecteurs centraux, perpen- diculaires au plan de la figure, de section (38), de courbure (39), délimitant des fentes par où le fluide (10) est aspiré vers les ouvertures centrales des disques creux, et permettant de mieux séparer le fluide des particules.
Des flux concentrés de particules solides, symbolisés par les flèches (41), pénètrent dans ces espaces ou couloirs, généralement convergents puis divergents, par des passages ou couloirs d'accès, de largeur (42), situées entre la paroi des injecteurs (6) et les déflecteurs latéraux (32), à une vitesse, qui est environ la vitesse moyenne de rotation des particules soli- des dans le réacteur. Ces flux concentrés de particules solides se diluent en se mélangeant au fluide injecté, qui leur cède une partie substantielle de son énergie cinétique, et donc augmente leur quantité de mouvement, dans ces espaces ou couloirs entre les parois du réacteur (1) et les déflecteurs latéraux (32). Ensuite les particules solides se mélangent aux autres particules solides du lit fluidifié en leur cédant la quantité de mouvement acquise.
Sur la figure 2, ces espaces ou couloirs sont d'abord convergents, pour atteindre une largeur minimum (43), et ensuite divergents, pour atteindre la largeur de sortie (44). Hs peuvent aussi avoir une largeur constante. Dans ce cas le fluide ralenti au fur et à mesure que les particules solides et le fluide qui les accompagne s'accélèrent. D'une manière générale, les dimensions de ces espaces ou couloirs doivent être établies en fonction des conditions de fonctionnement et des objectifs de transfert d'énergie cinétique.
H faut également tenir compte de la diminution de la pression hydrostatique du lit fluidifié, le long de la surface cy- lindrique du réacteur, en fonction de la hauteur dans les chambres cylindriques du réacteur. Le fluide sortant des injecteurs peut avoir tendance à remonter le long des parois du réacteur avant de se mélanger aux particules solides en raison de cette différence de pression hydrostatique le long de cette paroi. Pour l'éviter, des déflecteurs transversaux, perpendiculaires à la paroi cylindrique du réacteur, comme par exemple des anneaux, peuvent diviser l'espace délimité par les ailerons et la paroi latérale du réacteur, pour guider le fluide et les particules dans la direction souhaitée, généralement horizontale ou inclinée vers le haut, jusqu'à ce que le fluide soit mélangé aux particules, comme le montre la Figure 3.
La figure 3 est une projection axonométrique d'un morceau de paroi latérale (1) du réacteur, permettant de mieux visualiser un exemple d'injecteurs (7) de fluide, avec leurs déflecteurs latéraux (32) et des anneaux (46), servant de déflecteurs transversaux empêchant le fluide de monter le long de la paroi du réacteur. On y montre également, en pointillé, les entrées des tubes (6) d'alimentation du fluide, situés derrière la paroi latérale des injecteurs, et, en hachuré, les sections des sorties dïnjec- teurs (7), à l'avant plan. Les flèches (4) et (41) indiquent respectivement les directions des flux de fluide et des particules solides pénétrant ou sortant des espaces convergents et divergents entre les déflecteurs latéraux (32) et la paroi latérale (1) du réacteur.
Les déflecteurs transversaux, illustrées par de larges anneaux (46), peuvent être creux, formant des sortes de buses circulaires et être reliés à l'extérieur du réacteur par un ou plusieurs tubes d'alimentation afin de distribuer le fluide à une suc- cession d'injecteurs disposés le long de ceux-ci, pour réduire le nombre de tubes traversant la paroi du réacteur, nécessaires à l'alimentation des injecteurs, ce qui peut être souhaitable lorsque la pression dans le reacteur est élevée
Ces déflecteurs transversaux peuvent aussi être des successions de spires hélicoïdales, formant une spirale ascendante, continue ou discontinue, a l'intérieur de chaque chambre cylindrique ou être une succession de fractions de spires hélicoïdales ou ailettes transversales, groupées a un même ou plusieurs mêmes niveaux des chambres, le bord supérieur d'une fraction de spire ou ailette surplombant le bord inférieur de la suivante, afin de faire monter les particules solides le long de la paroi du reacteur en vue de réduire la différence d'épaisseur du ht fluidifie et les différences de pression le long de cette paroi entre le haut et le bas des différentes chambres cylindriques du réacteur
La figure 4 est la projection d'une demi coupe transversale d'une chambre cylindrique, ou des successions de quarts de spires hélicoïdales (46) forment soit une spirale continue faisant trois tours a l'intérieur de la chambre, soit trois ensembles de quatre spires hélicoïdales situées au mêmes niveaux de la chambre et se succédant tous le 90°, le bord supérieur d'un quart de spire surplombant le bord inférieur de la suivante On y voit les sections des disques creux (3), des tubes d'alimentation (6) du fluide (4), des tubes dentree (11) des disques creux, élargis en (12) et relies par des déflecteurs centraux (38), dont on voit une section (49), les flèches (8), (10) et (13) symbolisant respectivement les flux de fluide sortant (8) des injecteurs (7), entrant (10) dans les tubes centraux (11) par les fentes délimitées par les déflecteurs centraux (38), et traversant radialement (13) les disques creux (3) vers les tubes de sortie (16) du reacteur , les passages (27) de transfert de particules d'une zone a l'autre, les déflecteurs latéraux (32), les injecteurs de fluide (7) et leurs sections a l'avant plan, formant, de bas en haut, des ensembles continus, sépares par les quarts de spires hélicoïdales (46)
La figure 5 montre la coupe d'un passage (27) On y voit la section (3) des deux plaques parallèles formant le disque creux et son espace intérieur (50) par ou passe le fluide radialement, c'est a dire perpendiculairement au plan de la figure, pour sortir du reacteur Les particules solides sont représentées par les points noirs qui se déplacent dans le sens des flèches (51) Elles traversent le disque creux en longeant les parois inclinées (52) du passage Elles sont prolongées par des déflecteurs (53) de chaque côte du disque creux afin de faciliter le transfert des particules du bas vers le haut, dans le sens de leur vitesse de rotation Ces déflecteurs (53) peuvent être prolonges par des spirales dont on voit la section (46), afin de faciliter l'ascension des particules solides La figure 6 est un schéma de circulation transversale des particules solides le long d'une demi section longitudinale d'une chambre cylindrique semblable a celle qui est montrée sur la figure 4, sans les déflecteurs latéraux et centraux On y reconnaît la section (1) de la paroi du reacteur, son axe de symétrie cylindrique (2), les tubes d'alimentation (6) du fluide (4) dans les injecteurs de section (7), les sections (46) du début des quarts de spires hélicoïdales longeant la paroi latérale de la chambre cylindrique, situées en dessous des sections (46 1) de la fin des quarts de spires hélicoïdales situées dans le quart de la chambre cylindrique en avant plan de la figure
Le fluide (4), injecte dans la chambre cylindrique, perpendiculairement au plan de la figure, traverse la surface du ht fluidifie de section (9) et pénètre (10) dans les tubes d'entrée (11) des disques creux (3), d'où il est aspire par les tubes de sorties (16) Les particules solides, dont la vitesse de rotation perpendiculaire au plan de la figure est d'un ordre de grandeur supérieur aux vitesses transversales, entrent dans la chambre cylindrique par le passage inférieur, (27e), a un débit Fe et elles en sortent par le passage supérieur (27s) au débit Fs Si ce dernier est supérieur au débit d'entrée, Fe, la chambre se vide progressivement de ses particules solides et la surface du lit fluidifie se rapproche de sa paroi latérale, ce qui diminue automatiquement le débit de sortie Fs Une autre façon d'ajuster le niveau du lit fluidifie est d'asservir le débit d'injection du fluide dans la partie supérieure de la chambre a un détecteur de particules, qui peut être place le long de la paroi inférieure du disque creux et qui, suivant la position de la surface du lit fluidifie, augmente ou diminue ce débit et donc la vitesse de rotation des particules solides et donc la quantité de particules solides transférées par le passage (27s)
Les particules solides, tournant dans le lit fluidifie a l'intérieur de la chambre cylindrique, sont poussées vers le haut par les ensembles de quarts de spires hélicoïdales, a un débit Fp, symbolise par les flèches ascendantes Si ce débit est supérieur au débit de sortie, Fs, elles doivent retomber dans l'espace entre les spires hélicoïdales et les tubes (11), a un débit Fp=Fp-Fs, et la force centrifuge les maintient dans le lit fluidifie, dont la surface ondule autour des spires hélicoïdales Celles- ci, en supportant le poids du lit fluidifie situe au dessus d'elles, subissent une différence de pression entre leur surface infe- rieure et supérieure, ce qui permet de diminuer la différence de pression entre le bas et le haut de la chambre cylindrique. Elles permettent aussi de réduire la différence d'épaisseur du lit fluidifié entre le haut et le bas de la chambre cylindrique, et donc d'en augmenter la hauteur.
La différence de pression entre le haut et le bas de la chambre cylindrique peut entraîner des différences de vitesses d'injection du fluide en fonction de la hauteur de leur injection. Ces différences génèrent des différences de vitesses de rotation des particules solides. En outre la différence de pression entre les deux faces des disques creux et plus particulièrement entre l'entrée et la sortie des passages au travers de ces disques creux et le frottement ralentissent les particules solides qui sont transférées d'une chambre à l'autre et donc freinent la vitesse de rotation des particules solides dans le bas de la chambre cylindrique suivante. La plus faible vitesse de rotation des particules solides et donc de la force centrifuge dans le bas des chambres cylindriques provoquent à la fois une légère diminution de la pression le long de la paroi latérale et une légère augmentation de l'épaisseur du lit fluidifié, ce qui diminue la pente de sa surface qui dépend du rapport de la force centrifuge et de la force de gravité. Ces différences de pression et de pente génèrent une circulation interne, qui tend à réduire ces différences et qui est dirigée vers le bas le long de la paroi latérale, symbolisée par les flèches descendantes, Fi, et vers le haut à proximité de la surface du lit fluidifié, symbolisée par les flèches ascendantes, Fi.
De la même manière, les particules solides sont ralenties par le frottement et l'augmentation de leur énergie potentielle en montant le long de la surface supérieure des spires hélicoïdales, ce qui entraîne le même type de circulation interne entre les ensembles de spires hélicoïdales. Ces ralentissements successifs de la vitesse de rotation des particules solides et leur circulation interne augmentent la quantité d'énergie que le fluide doit transférer aux particules, nécessitant un transfert efficient de quantité de mouvement et un débit de fluide très élevé, convenant bien à ce procédé.
On peut estimer approximativement la circulation interne en divisant le lit fluidifié en anneaux dont on suppose les vitesses de rotations moyennes et déterminer les écarts de pression et d'épaisseur entre ces anneaux pour en déduire l'importance de cette circulation, et ensuite appliquer la conservation de la quantité de mouvement pour déterminer par approximations successives la vitesse moyenne de rotation d'équilibre de ces anneaux. Ces vitesses dépendent entre autre de la quantité de mouvement transférée par le fluide vers les particules solides.
Dans un espace ouvert, cette quantité de mouvement dépend de la vitesse de rotation du fluide qui est davantage liée aux proportions de la chambre cylindrique et au débit du fluide, qu'à sa vitesse d'injection. Par contre, la variation de pression à l'intérieur d'un espace convergent permet de transférer aux particules solides une quantité de mouvement en relation avec son énergie cinétique et donc sa vitesse d'injection, ce qui favorise ce type d'alimentation lorsque le rapport entre la vitesse d'injec- tion du fluide et la vitesse souhaitée de rotation des particules solides doit être très élevé en raison du rapport élevé entre la densité des particules et du fluide.
Ce dispositif peut s'adapter à différents schémas, suivant les différents procédés.
PROCEDE DE POLYMERISATION CATALYΗQUE DE PARΗCULES SOLIDES :
La Figure 7 illustre un schéma simplifié, semblable à la figure 1, légèrement modifié afin de permettre la co- polymérisation bimodale ou multimodale, de particules solides, servant de catalyseur, en suspension dans des fluides ou mélanges de fluides actifs, contenant le monomère et le ou les comonomère, comme par exemple, la copolymérisation catalytique bimodale de l'éthylène avec de l'hexène.
On y reconnaît le réacteur (1), son axe de symétrie cylindrique (2), les sections creuses des disques creux (3) séparant le réacteur en deux ensembles de deux chambres cylindriques successives, de Zl à Z2 et de Z3 à Z4, les tubes d'alimentation
(6), avec leurs vannes de contrôle (22), la section des injecteurs (7), les sections (9) des surfaces des lits fluidifiés, les tubes d'entrées (11) des disques creux et les tubes de sorties (16). H y a deux ensembles de distributeurs indépendants, (5) et (5.1), deux ensembles de collecteurs, (17) et (17.1), reliés entre eux par un tube (45)pour l'équilibrage des pressions dans les deux ensembles de chambres cylindriques, deux compresseurs, (18) et (18.1), avec leurs unités de traitement des fluides, symbolisées par les échangeurs de température, (19) et (19.1), et les cyclones (21) et (21.1) et le disque creux, séparant la chambre Z2 de la chambre Z3, est divisé par une cloison de séparation (60) empêchant le mélange des fluides provenant de ces deux chambres afin de permettre de recycler séparément les flui-
5 des circulant dans chacun des ensembles de chambres cylindriques, de Zl à Z2 et de Z3 à Z4. Le nombre d'ensembles de chambres cylindriques et le nombre de chambres cylindriques par ensemble peut varier. Il dépend de la taille du réacteur et des objectifs de polymérisation.
Les particules de polymère, symbolisées par les points noirs, sortant du sommet du réacteur par le tube (30) sont introduites dans un tube de recyclage qui peut être une colonne de purification, (61), traversée par le fluide injecté en (4.1),
]0 fluidifiant les particules de polymère qui forment un lit fluidifié de surface (62), le fluide s'échappant en (66) en passant par le séparateur de particules (67) pour être recyclé par le compresseur (18). Les particules de polymère sont ensuite recyclées par le tube (26) au bas du réacteur. Après avoir parcouru un certain nombre de cycles, elles (29) sont évacuées par des tubes (30.1), pouvant être disposés le long des parois latérales des différentes chambres cylindriques.
L'alimentation en monomère frais, comme de l'éthylène, peut être introduite : en partie en (4.1), au bas de la colonne
!5 de purification et être recyclé dans la partie supérieure du réacteur après avoir purgé les particules de polymère du co- monomère excédentaire, comme de l'hexène, qu'elles contiennent ; en partie en (4.2), pour faciliter le recyclage des particules de polymère, bien que la pression hydrostatique du lit fluidifié de la colonne (61), déterminée par le niveau d'équilibre de sa surface (62), peut suffire et en partie dans le tube (45) d'équilibrage des pressions, pour empêcher que l'équilibrage des pressions entre l'ensemble supérieur et l'ensemble inférieur des chambres cylindriques occasionne des transferts indésirables de
20 fluides entre ces ensembles.
Le co-monomère (63), comme de l'hexène, peut être pulvérisé en fines gouttelettes sur la surface des lits fluidifiés d'une ou plusieurs chambres cylindriques supérieures par des injecteurs (64), qui passent par les disques creux et le catalyseur peut être introduit par un dispositif adéquat (65) dans une des chambres cylindriques. D'autres composants actifs, comme de l'hydrogène, et d'autres monomère peuvent être introduits dans un des circuits de recyclage, et leur excédent peut être éliminé
25 dans l'autre circuit de recyclage, par exemple par absorption dans des absorbeurs régénérables. Si nécessaire, des fluides de refroidissement additionnel, non actifs, comme du propane ou de l'isobutane, peuvent être pulvérisé en fines gouttelettes sur les lits fluidifiés de la même manière que le comonomère.
Ce schéma permet de limiter les transferts indésirables de fluides d'un ensemble vers l'autre, aux fluides non éliminés par la colonne de purification (41) et aux fluides accompagnant les particules de polymère dans le ou les passages (27) qui
30 relient les chambres cylindriques Z2 et Z3, et dont la taille peut être limitée en fonction des objectifs de polymérisation.
Les accessoires de contrôles, de purifications, etc.... y compris la possibilité de refroidir les disques creux, la colonne de purification et autres surfaces disposées à l'intérieur des chambres, ne sont pas décrits. Ils peuvent être définis en fonction des objectifs de polymérisation par les personnes maîtrisant les procédés de polymérisation en lit fluidifié.
35 PROCEDE DE TRANSFORMATION CATALYTIQUE DE FLUIDES :
La figure 8 illustre un schéma simplifié, semblable à celui de la figure 7, légèrement modifié afin de permettre la transformation catalytique d'un fluide ou mélange de fluides, dans un lit fluidifié rotatif contenant des particules catalytiques solides, comme par exemple, le craquage catalytique d'oléfines légères.
40 Dans ce schéma, le fluide à transformer, (4), est injecté, préchauffé si nécessaire, dans le ou les distributeurs (5) qui alimentent l'ensemble de chambres cylindriques inférieures, Zl et Z2. Il est évacué de ces chambres par le ou les collecteurs (17), pour être réchauffé dans le réchauffeur (19), et être recyclé par le ou les distributeurs (5.1) dans l'ensemble de chambres cylindriques supérieures, Z3 et Z4, d'où il est aspiré, au travers du ou des collecteurs (17.1) par un compresseur unique (18), pour être transféré en (20) vers des unités adéquates de traitement.
45 La poudre de catalyseur frais ou recyclé est alimentée dans la chambre cylindrique Zl du bas du réacteur par le tube (26) et remonte lentement d'une chambre à l'autre, jusqu'au sommet du réacteur d'où elle est évacuée par les tubes (30), vers une colonne de régénération (61). Un fluide de régénération, (4.1), par exemple un mélange d'air et de vapeur d'eau, fluidifie la poudre de catalyseur dans le régénérateur, tout en le régénérant. Il est évacué, en (66), au travers d'un séparateur de particules (67). Le niveau d'équilibre de la surface (62) du lit fluidifié de la colonne (61) est celui qui donne une pression hydrostati- que suffisante pour permettre le recyclage de la poudre de catalyseur régénéré au débit souhaité. Ce recyclage peut être facilité par l'injection d'un fluide d'entraînement, (4.2), comme de la vapeur d'eau.
L'alimentation en série des deux ensembles de chambres cylindriques entraîne une différence de pression significative entre la chambre Z2 et la chambre Z3, ce qui va accélérer les particules catalytiques et le fluide qui les accompagne dans le passage (27) qui les relie. Ceci nécessite de réduire les dimensions de ce passage, qui peut être localisé à la distance de la paroi latérale correspondant à l'épaisseur désirée du lit fluidifié ou qui peut être contrôlé par une vanne de contrôle de débit asservie à des détecteurs de niveau du lit fluidifié de la chambre cylindrique Z2.
Si le rapport entre la densité du lit fluidifié et du fluide est très élevé, il faut non seulement un débit de fluide très élevé, mais aussi une vitesse d'injection élevée, il est souhaitable d'utiliser un dispositif adéquat de transfert d'énergie et de quantité de mouvement du fluide vers les particules catalytiques, avant que le fluide ait perdu une partie substantielle de sa vitesse en raison de son expansion dans l'espace ouvert des chambres cylindriques.
Le nombre de chambres et d'ensembles peut varier. Les accessoires de contrôles, de purifications, etc.... ne sont pas décrits. Ils peuvent être définis en fonction des objectifs, par les personnes maîtrisant les procédés de transformation catalyti- que en lit fluidifié.
Dans ce schéma le fluide sortant, venant de l'ensemble supérieur de chambres cylindriques est à plus basse pression, ce qui est généralement favorable à la transformation du fluide, mais il est en contact avec le catalyseur qui doit être régénéré, ce qui est défavorable et nécessite des temps de cycles entre deux régénérations plus courts. Ceci peut être évité en ajoutant un deuxième compresseur avant le réchauffeur (19) pour égaliser les pressions dans les deux ensembles de chambres cylindriques, ce qui permet d'inverser la circulation du fluide, c'est à dire d'alimenter le fluide à transformer dans l'ensemble supérieur et de retirer le fluide transformé de l'ensemble inférieur.
PROCEDE DE SECHAGE OU AUTRES TRAITEMENTS DE PARTICULES SOLIDES :
Le séchage de particules solides, comme des graines de céréales, pouvant se faire avec de l'air à une pression voisine de la pression atmosphérique, il est possible, grâce à ce procédé, de le réaliser dans des unités légères, peu encombrantes et facilement transportables, comme décrits dans les figures 9 à 12.
La figure 9 montre la section longitudinale d'un réacteur horizontal, pouvant travailler à une pression légèrement inférieure à la pression atmosphérique. On y voit la section (1) de sa paroi, son axe de symétrie cylindrique (2) et les sections creuses (3) des disques creux qui séparent le réacteur en cinq chambres cylindriques successives, de Zl à Z5. Le distributeur (5) est traversé par une fente longitudinale, symbolisée par le trait fin (69) et est relié par des plaques, remplaçant les tubes (6) et schématisées par le rectangle (70), à de longues fentes longitudinales sur toute la longueur du réacteur, symbolisées par le rectangle (7), divisant la paroi cylindrique du réacteur en deux demis cylindres et conçues pour injecter le fluide (4) perpendiculairement au plan de la figure, c'est-à-dire tangentiellement dans le réacteur.
Tout en tournant, le fluide traverse, à une vitesse radiale (8), le lit fluidifié, dont la surface (9) est approximativement cylindrique. Cependant, la vitesse de rotation des particules, symbolisées par les points noirs, étant plus grande dans la partie inférieure du réacteur en raison de la pesanteur, l'épaisseur du lit fluidifié y est moindre et donc l'axe de symétrie (2.1) de la surface du lit fluidifié est légèrement plus bas que l'axe de symétrie (2) du réacteur. La distance entre ces deux axes, δ, qui est environ égale à la moitié de la différence d'épaisseur entre le haut et le bas du lit fluidifié, est approximativement δ ≤ E.(2R- E).g/2v2, où E, R, g et v sont respectivement l'épaisseur moyenne du lit fluidifié, le rayon des chambres cylindriques, l'accélération de la pesanteur et la vitesse moyenne de rotation des particules solides, si R-E/2«v2/g. Le fluide (10) pénètre ensuite par les ouvertures centrales des disques creux (3), élargis (12) autour de celles-ci. Le fluide (13) sort du réacteur par les ouvertures (14), en traits fins, qui sont de longues fentes transversales découpées dans la paroi latérale des disques creux qui sont élargis (15) autour de celles-ci et il pénètre par les buses (16) dans le collecteur de section (17) et est aspiré par un ventilateur (18). Des tubes (71), traversant les extrémités ou couvercles du réacteur, peuvent aussi évacuer le fluide centralement. Ensuite une partie du fluide est évacuée en (20) en passant par une vanne de contrôle (24). Son débit est approximativement égal au débit du fluide alimenté en (4). Le reste du fluide est traité, par exemple séché à l'aide d'un condenseur et/ou réchauffé, en (19), puis recyclé (23) par l'extrémité opposée du distributeur (5). Il faut remarquer que, dans le schéma décrit ci-dessus, le fluide peut être recyclé en moyenne plusieurs fois avant d'être évacué, si le débit du fluide de recyclage (23) est plusieurs fois supérieur au débit d'alimentation (4) et donc aussi au débit d'évacuation (20), mais, en raison de son mélange dans le ventilateur (18) une petite fraction du fluide sera évacuée dès son premier passage dans le réac- teur. Ceci peut être évité en utilisant un deuxième ventilateur, (18.1) comme montré sur le schéma de la figure 1.
Les particules solides (25) sont introduites dans le réacteur par le tube (26) par des moyens adéquats et sont transférées d'une chambre à l'autre par les passages (27). Les particules vont d'abord remplir la première chambre cylindrique, Zl, jusqu'à ce que le niveau de la surface (9) du lit fluidifié arrive au niveau du premier passage (27). Ensuite les particules peuvent commencer à remplir la deuxième chambre cylindrique et ainsi de suite jusqu'au moment où le niveau de la dernière chambre cylindrique, Z5, arrive au niveau de l'ouverture de sortie des particules (29) par le tube (30) permettant leur sortie du réacteur.
Toutefois, le fluide passant préférentiellement par les zones ne contenant pas ou peu de particules solides, il faut prévoir des passages secondaires (27.1), localisés contre la paroi latérale du réacteur pour permettre un remplissage progressif et plus ou moins uniforme de l'ensemble des chambres cylindriques pour éviter que de trop grandes différences de débits du fluide dans les fentes d'injection empêchent de transférer l'énergie nécessaire à la rotation des particules solides dans les zones qui se remplissent.
La vitesse de transfert dépend de la vitesse de rotation des particules solides, des dimensions des passages et de leur profil et des différences de niveau de la surface du lit fluidifié d'une chambre à l'autre. Cette dernière peut être accentuée ou diminuée en inclinant le réacteur. La rotation des particules est assurée par le transfert de quantité de mouvement du fluide vers les particules, afin de compenser les pertes d'énergie dues à la turbulence, au frottement et à leurs transferts dans le réacteur et d'une chambre à l'autre. Cette quantité de mouvement peut être augmentée en plaçant des déflecteurs latéraux, (non représentés sur cette figure) adéquatement profilés en face des injecteurs. Les pertes d'énergie peuvent être minimisées en soignant l' aérodynamisme intérieur des chambres cylindriques. La vidange du réacteur, en cas de disfonctionnement, peut être assuré par des ouvertures aménagées dans le bas de chaque zone et un filtre ou séparateur de particules peut être installé en amont du ventilateur (18) ou de la sortie (20) pour éviter d'envoyer des particules solides en aval de l'installation.
Les ouvertures centrales des disques creux peuvent être reliées par des déflecteurs centraux, comme ceux (38) décrits sur la figure 2, et leurs entrées peuvent être situées dans la partie supérieure du réacteur pour minimiser le risque d'aspiration de particules, surtout lors des arrêts intempestifs.
La figure 10 représente la vue d'une coupe traversant un disque creux, suivant le plan AA' de la figure 9, pour un réacteur ayant deux distributeurs et deux collecteurs et formant avec ceux-ci un ensemble compact facilement transportable et conçu pour être facilement démontable. On y montre la section (1) de la paroi latérale du réacteur, la section (5) de deux distributeurs, de leurs fentes longitudinales (69), perpendiculaires au plan de la figure, et des plaques (70) permettant d'injecter le fluide (4) par les fentes (7) traversant longitudinalement (perpendiculairement au plan de la figure) la paroi du réacteur, le divisant en deux demis cylindres. Elles sont aménagées de préférence à peu près à la même hauteur de chaque côté du réacteur, pour que le débit du fluide les traversant ne soit pas affecté par des différences de pression hydrostatique à l'intérieur du lit fluidifié. Elles sont encadrées par les plaques (73), qui sont soudées ou prolongent la paroi latérale (1) du réacteur et qui sont reliées, de manière démontable, aux plaques (70) des distributeurs (5) par les fixations (74). Leur écartement est maintenu par des inserts (75) disposés régulièrement le long de ces fentes longitudinales et profilés adéquatement pour minimiser leur résis- tance à l'écoulement du fluide qui est injecté dans le réacteur. Ce dispositif permet d'ouvrir le réacteur en soulevant sa partie supérieure.
L'élargissement (12) du disque creux autour de son ouverture centrale est délimité par deux cercles (76), en traits fins, et les deux élargissements (15) à la périphérie du disque, autour de ses ouvertures latérales, sont délimités par les courbes (77), en traits fins. L'intérieur du disque creux étant apparent, on peut voir la section (78) de longerons reliant ses deux parois parallèles pour en maintenir l'écartement, pour augmenter la rigidité de l'ensemble et pour guider vers les ouvertures aménagées dans sa paroi latérale (79) le fluide (80) qui tourne rapidement lorsqu'il pénètre dans le disque creux.
Le fluide (13) sort ensuite du disque creux et pénètre dans les deux collecteurs de section (17) en passant par les buses, dont on voit une face (16) et dont une extrémité (81), en trait fin, est soudée au collecteur (17) et dont l'autre extrémité, qui pénètre dans la fente transversale du réacteur, est soudée à la paroi latérale du réacteur et pénètre à l'intérieur du disque creux au travers des fentes dans sa paroi latérale (79). L'extrémité circulaire (82) de la buse (16) est appuyée contre la paroi inférieure du disque creux et les côtés latéraux des buses, dont on voit les sections (83), sont plies à leur extrémité (84) pour faciliter leur insertion dans les ouvertures de la paroi latérale du disque creux, lors du montage du réacteur. Des longerons triangulaires (85) relient les parois opposées des buses pour en augmenter la rigidité et leurs extrémités (86) adéquatement profilées pénètrent dans le disque creux afin de guider ces buses à l'intérieur du disque lors de l'assemblage des deux parties du réacteur. Les extrémités (82) et (84) des buses (16) ont des dimensions qui permettent de les emboîter facilement et de manière suffisamment étanche dans les ouvertures latérales des disques creux.
Les passages qui permettent le transfert des particules d'une zone du réacteur à l'autre au travers du disque creux, sont disposés, par exemple, le long des bords du disque creux, (27.1), et plus près de son centre, (27.2). Ils sont délimités par les parois (87) perpendiculaires au plan de la figure et les parois inclinées (52) qui guident les particules solides se déplaçant dans la direction (89), de la zone d'un côté du disque vers la zone de l'autre côté. Si un transfert des particules solides dans les deux sens est souhaitable pour obtenir un reflux, par exemple des particules les plus lourdes, certains passages, par exemple près de la paroi du réacteur, peuvent être inclinés dans le sens contraire.
La figure 11 est un agrandissement du dispositif d'injection du fluide montré dans les figures 9 et 10. On y montre, en hachuré, un morceau des section (1) de la paroi latérale du réacteur, du distributeur (5), des plaques (70) et (73) reliant la fente longitudinale (7), perpendiculaire au plan de la figure, dans la paroi du réacteur à la fente longitudinale (69) du distributeur (5) du fluide (4), et en traits fins, l'attache (74) qui permet d'assembler la partie basse du réacteur, à gauche de la figure, avec sa partie haute, à droite, et la section de l'insert (75) qui assure l'écartement des plaques (73) dont l'une est le prolongement de la paroi (1) de la partie supérieure du réacteur, à droite, et l'autre est soudée à la partie inférieure du réacteur, à gau- che. La paroi latérale (79) du disque creux et un passage (27.1), le long du bord latéral du disque creux, délimité par une paroi latérale (87) et des parois inclinées (88) qui guident les flux de particules (89) de la zone en dessous du disque creux à la zone au dessus du disque creux sont également visibles sur cette figure.
Les sections de déflecteurs latéraux (32), comme ceux qui sont décrits sur la figure 2, ne sont pas représentées. Elles pourraient coïncider ou être en retrait de la section (87) de la paroi latérale d'un passage et être prolongée au-delà du passage, suivant les besoins.
La figure 12 montre la vue d'une coupe, suivant le plan BB' perpendiculaire à la figure 10, de la buse reliant un disque creux à un collecteur. On y montre la surface extérieure du collecteur (17), la surface intérieure du côté latéral (79) d'un disque creux et la section (3) de ses deux parois parallèles, les deux extrémités circulaires (82) et les extrémités (84) des bords latéraux triangulaires de la buse, pliées et profilées pour s'insérer dans l'ouverture (14), aménagée dans la paroi latérale (79) du disque creux entre ses parois (3), les longerons triangulaires (85) avec leur extrémités (86) adéquatement profilées pour faciliter l'encastrement de la buse dans l'ouverture du disque creux et enfin la paroi supérieure et inférieure (16) de la buse qui coupe le collecteur (17) suivant les lignes de soudure (81).
* * *
Afin de donner des ordres de grandeurs, ces différents procédés peuvent être illustrés par des exemples chiffrés. Cependant, les vitesses de rotation des particules dépendant d'un ensemble de facteurs tels que la turbulence et la viscosité du lit fluidifié, qui dépendent de la nature des particules solides et de l'aérodynamisme à l'intérieur des chambres cylindriques, les exemples qui suivent ne sont donnés qu'à titre indicatif.
PREMIER EXEMPLE : co-polymérisation catalytique bimodale d'éthylène et d'hexène :
A titre indicatif, une unité de taille industrielle, suivant le schéma de la figure 7, peut, par exemple, avoir des chambres cylindriques de 3 m de diamètre et 1,8 m de hauteur. Si la pression de Péthylène est d'environ 25 atmosphères et si la concentration des particules dans le lit fluidifié est d'environ 35%, le rapport de la densité du lit fluidifié et du fluide est d'environ 11. Des ouvertures centrales des disques creux de 0,8 m de diamètre permettent d'évacuer aisément un débit d'éthylène recyclé de 5 πrVsec par chambre cylindrique, soit environ 500 tonnes par heure. Si les particules de polymère sont transférées d'une chambre à l'autre à un débit de 125 litres par seconde, soit environ 150 tonnes par heure et un peu plus si le profil des passages est conçu pour y augmenter la concentration des particules afin de réduire les transferts de fluides indésirables d'une chambre à l'autre, une vitesse d'injection moyenne du fluide de 20 m/sec environ et un transfert efficient de la quantité de mouvement du fluide vers les particules de polymère peut permettre de les faire tourner à une vitesse moyenne de plus de 6 m/s, suffisante pour obtenir un lit fluidifié rotatif vertical.
Si l'épaisseur du lit fluidifié aux sommets des chambres cylindriques est d'environ 30 cm, l'épaisseur à leurs bases peut être environ 0,9 m, donnant un volume de lit fluidifié de près de 7 m3 par chambre cylindrique, soit environ 2,3 tonnes de polyéthylène. L'emploi de spirales hélicoïdales ou autres moyens adéquats permet d'augmenter l'épaisseur aux sommets des chambres tout en la diminuant à leurs bases, ce qui peut permettre un volume du lit fluidifié de 7,5 m3 soit 2,5 tonnes de polyéthylène, tout en réduisant les différences de pressions, de vitesses et de temps de résidence du fluide dans le lit fluidifié entre leurs bases et leurs sommets.
Le temps moyen de résidence des particules de polymère dans chaque chambre cylindrique est d'environ 1 minute et celui du fluide dans le lit fluidifié est de 1,5 secondes. Si le réacteur comprend 10 chambres cylindriques, qui peuvent être groupées en deux ou plusieurs ensembles ayant des circuits de recyclage séparés, pour obtenir une composition des particules de polymère bi ou multimodale, le volume total de fluide recyclé est de 50 m3/sec, soit environ 5.400 tonnes par heure, ce qui permet d'assurer, sans l'aide de fluides réfrigérants, le refroidissement d'une production d'au moins 50 tonnes de polymère par heure avec un temps de résidence moyen des particules de 30 minutes, leur permettant environ 3 cycles complets en moyenne, ce qui permet d'assurer une homogénéité raisonnable aux particules de polymère, tout en limitant les transferts de fluides indésirables entre les différentes parties du réacteur. S'il faut donner la priorité à l'homogénéité des particules de polymère, on peut augmenter la quantité de particules de polymère transférées d'une chambre à l'autre, en augmentant les dimensions des passages, ce qui augmente aussi la quantité de fluides indésirables transférés d'un ensemble de chambres à l'autre et peut donc diminuer leur différentiation.
Le volume d'éthylène alimentant le réacteur étant d'environ 0,5 m3/sec, soit environ 6 fois le volume de fluide trans- féré avec les particules d'une chambre à l'autre et donc aussi dans la colonne de purification (61), il est aisé de purger les particules de ce fluide contenant de l'hexène en utilisant une partie de cet éthylène dans cette colonne, compte tenu de la possibilité d'avoir une plus faible concentration d'hexène dans la chambre cylindrique supérieure, si l'hexène n'est pulvérisé que dans les chambres cylindriques inférieures de l'ensemble supérieur.
Si l'ensemble inférieur de chambres cylindriques contient une concentration élevée d'hydrogène pour y diminuer le poids moléculaire du polyéthylène haute densité qui y est produit, une faible quantité de cet hydrogène est transférée vers le ou les ensembles supérieurs du réacteur en même temps que les particules de polymère. Pour éviter que sa concentration y soit trop élevée, elle peut être contrôlée à l'aide d'absorbeur d'hydrogène qui peuvent être intercalé dans le ou les circuits de recyclages des fluides du ou des ensembles supérieurs.
C'est la surface du lit fluidifié d'environ 12 m2 par chambre, soit 120 m2 en tout, pour une épaisseur moyenne du lit fluidifié d'environ 0,6 m et la force centrifuge, qui permettent un débit de fluide aussi élevé et un temps de résidence du fluide dans le lit fluidifié aussi court. Les chambres cylindriques étant alimentées en parallèle, la différence de pression entre l'entrée et la sortie du réacteur est relativement faible permettant de limiter la dépense d'énergie nécessaire au recyclage du fluide. La force centrifuge et la direction du déplacement du fluide, essentiellement tangentielle à la surface du lit fluidifié, permettent une différence élevée de vitesses entre le fluide et les particules, afin d'assurer un meilleur transfert de chaleur, sans trop dimi- nuer la densité du lit fluidifié.
DEUXIEME EXEMPLE : le craquage catalytique d'oléfines légères.
Le craquage catalytique d'oléfines d'essences provenant de craqueurs catalytiques se fait à température élevée et à basse pression, proche de la pression atmosphérique. Il est très endothermique, ce qui justifie de travailler en deux passages successifs avec réchauffage intermédiaire, ce qui nécessite la circulation de volume de fluide considérable. Le catalyseur est progressivement recouvert de carbone, et cela d'autant plus vite que le fluide à craquer est plus lourd, ce qui justifie une circulation du catalyseur avec régénération continue. Le temps du cycle moyen entre deux régénérations dépend des conditions de travail. Il peut être de moins d'une heure à plusieurs heures. Par exemple, à titre indicatif pour fixer les ordres de grandeur, un réacteur industriel peut avoir des chambres cylindriques de 1,6 m de diamètre et de 1,5 m de haut Si le rapport de la densité du lit fluidifié et du fluide est de 150, un débit de fluide recyclé de 2,4 mVsec, injecté à une vitesse moyenne de 50m/sec, peut faire tourner les particules catalytiques à une vitesse de rotation supérieure à 4 m/sec, suffisante pour obtenir un lit fluidifié rotatif vertical. Les différences de vitesses de rotation des particules, de pressions et d'épaisseurs du lit fluidifié entre le haut et le bas des chambres pouvant être assez éle- vées, il est souhaitable de les équiper de spirales hélicoïdales ascendantes ou autres dispositifs permettant de les réduire. Ceci peut permettre d'obtenir un lit fluidifié d'épaisseur variant entre 20 et 40 cm, d'un volume d'environ 1,7 m3 et d'une surface d'environ 5 m2 par chambre, avec un temps moyen de résidence du fluide dans le lit fluidifié de 0,7 secondes.
Si le réacteur comprend deux ensembles en série de quatre chambres cylindriques chacun, ce qui lui donne une hauteur de plus de 12 mètres, compte tenu de l'épaisseur des disques creux nécessaires à l'évacuation des fluides, il peut craquer environ 200 tonnes par heure, si la densité du fluide chauffé est de 6 gr/litres.
La différence de pression entre l'entrée et la sortie de chaque ensemble de chambres cylindriques, nécessaire pour compenser la pression hydrodynamique du lit fluidifié et injecter le fluide aux vitesses souhaitées, peut être inférieure à un quart de la pression atmosphérique. Si la chute de pression dans le four de réchauffage est suffisamment faible, l'alimentation des deux parties du réacteur étant en série, la différence de pression entre ces deux parties peut être inférieure à 50% de la pression atmosphérique, à comparer à la pression hydrostatique du lit fluidifié dans la colonne de recyclage (61), qui peut être proche de la pression atmosphérique pour une hauteur de 11 m, ce qui est suffisant pour recycler les particules catalytiques régénérées.
Un des avantages de cette configuration en série est la plus faible pression du fluide dans le réacteur de sortie, ce qui favorise sa conversion. Cette configuration permet aussi d'utiliser plus de deux parties de réacteur en série, ce qui permet d'améliorer la conversion, sans surcoût très élevé, compte tenu des courtes distances possibles entre les fours et le réacteur et de l'absence de besoin d'un compresseur supplémentaire.
TROISIEME EXEMPLE : séchoir à grain horizontal :
Pour fixer les ordres de grandeur, un réacteur horizontal, tel que décrit par les figures 9 à 12, formant avec ces accessoires un ensemble de la taille d'un container facilement transportable, peut avoir 1,8 m de diamètre et être divisé en 6 chambres cylindrique de 0,5 m de large. Les grains humides (25) sont introduits par le tube (26) dans la zone Zl. Ils sont chauffés et séchés par l'air recyclé, qui est chauffé par l'échangeur (19) et éventuellement séché, si nécessaire, par un condenseur non représenté. Les grains sont transférés d'une chambre cylindrique à l'autre jusqu'à la dernière chambre, Z6, où ils sont refroidis par l'air frais (6) qu'ils préchauffent tout en achevant leur séchage avant de sortir (29) par le tube (30). L'air est réchauffé, séché et recyclé dans les autres zones, un nombre de fois égal au rapport du débit total du ventilateur et du débit de l'air évacué en (20).
Le déplacement du fluide à l'intérieur du lit fluidifié étant essentiellement parallèle à la surface du lit fluidifié et la force centrifuge permettant une vitesse radiale perpendiculaire à cette surface relativement élevée, la différence de vitesse entre
5 l'air et les grains et le débit d'air peuvent être relativement élevés, ce qui réduit la durée nécessaire au séchage. De plus, les grains étant refroidis par l'air frais avant de sortir du réacteur et leur temps de séjour dans le réacteur étant relativement court, ils peuvent être chauffés à des températures légèrement plus élevées que dans un sécheur classique. En outre, l'air humide étant légèrement refroidi par les grains qu'il préchauffe avant de quitter le réacteur, l'utilisation des calories est très efficace. Cette efficacité peut être améliorée en utilisant un deuxième ventilateur, plus petit, qui évacue directement l'air sortant de la
]0 première chambre cylindrique, qui à servi au préchauffage des grains et qui peut être isolée par une séparation dans le premier disque creux, sans qu'il soit mélangé à l'air provenant des autres chambres cylindriques. De plus, de petits passages secondaires, (27.1), le long de la paroi latérale du réacteur, peuvent assurer un transfert préférentiel des grains les plus lourds, et donc les plus difficiles à sécher, dans le sens inverse, afin d'augmenter leur temps de séjour dans le réacteur.
Si, par exemple, le lit fluidifié contenant les grains en suspension a une densité apparente de 300 grammes par litre,
!5 le rapport de cette densité et de l'air ambiant est d'environ 230, ce qui nécessite un débit d'air et une vitesse d'injection très élevés. Par exemple un débit d'air de 2 mVsec par chambre, soit plus de 9 tonnes par heure par chambre, injecté à 40 m/sec environ et un transfert efficient de quantité de mouvement de l'air vers les grains peuvent donner des vitesses de rotation des grains de plus de 6 m/sec, ce qui donne une différence d'épaisseur entre le haut et le bas d'un lit fluidifié d'épaisseur moyenne de 30 cm, de moins de 12 cm.
20 Le débit d'air total de 12 mVsec peut être alimenté par un ventilateur dans deux distributeurs de 0,65 m de diamètre et évacué par deux collecteurs de 0,7 m de diamètre, les ouvertures centrales des disques creux pouvant être inférieures à 0,6 m de diamètre. Ceci permet de contenir l'ensemble formé par le réacteur, ses distributeurs et collecteurs dans un carré de 2,5 m de côté, correspondant à la taille d'un container standard.
Le volume du lit fluidifié est d'environ 700 litres par chambre, soit 4,2 m3 en tout, pour une surface de plus de 11 m2.
25 Si le transfert de grains d'une chambre à l'autre est de 20 litres par secondes, soit environ 20 tonnes par heure, leur temps de résidence moyen dans le séchoir est de 3,5 minutes environ. Leur degré de séchage dépend du degré de l'humidité et de la température de l'air qui peut être réchauffé, entre autres, par le refroidissement du moteur du ventilateur, et peut passer par un condenseur, mais d'une manière générale il est plus rapide que dans un séchoir ordinaire, compte tenu de la grande différence de vitesses entre l'air et les grains, obtenue grâce à leur direction tangentielle et à la force centrifuge.
30 En cas d'arrêt imprévu, il est nécessaire de prévoir un cyclone et/ou un filtre pour éviter qu'une partie des grains soit entraînée par le ventilateur et évacuée dans l'atmosphère et des ouvertures dans le bas de chaque zone pour pouvoir vider le réacteur avant le redémarrage.
La capacité peut être doublée en doublant la longueur du réacteur et en utilisant un ventilateur supplémentaire du côté de la sortie des grains pour ne pas devoir augmenter le diamètre des distributeurs et des collecteurs.
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Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif à lits fluidifiés rotatifs comprenant : un réacteur cylindrique; un dispositif d'alimentation de particules solides dans le dit réacteur et un dispositif d'évacuation des dites particules solides du dit réacteur permettant d'évacuer les dites particules solides en suspension dans les dits lits fluidifiés rotatifs; un dispositif d'alimentation de fluides, gazeux ou liquides, conçu pour injecter le dit fluide ou mélange de fluides à l'intérieur des dits lits fluidifiés rotatifs, de manière régulièrement répartie le long de la paroi cylindrique du dit réacteur, dans des directions approximativement tangentielles à la dite paroi cylindrique et approximativement perpendiculaire à l'axe de symétrie du dit réacteur, permettant de faire tourner les dits lits fluidifiés rotatifs à une vitesse produisant une force centrifuge poussant les dites particules solides vers la dite paroi cylindrique ; un dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides, centralement, le long de l'axe de symétrie du dit réacteur ; caractérisé en ce qu'il comprend des disques creux, perpendiculaires à l'axe de symétrie du dit réacteur et fixés contre la paroi cylindrique du dit réacteur, divisant le dit réacteur en une succession de chambres cylindriques reliées entre elles par des passages aménagés au travers des dits disques creux, permettant aux dites particules solides en suspension dans les dits lits fluidifiés rotatifs de passer d'une dite chambre cylindrique à l'autre, et en ce que le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides comprend ces dits disques creux qui sont munis chacun d'au moins une ouverture centrale autour du dit axe de symétrie et d'au moins une ouverture latérale reliée à au moins un collecteur extérieur au réacteur permettant d'évacuer les dits fluides au travers des dits disques creux et de régulariser les pressions de sortie des dites chambres cylindriques.
2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides est équipé de déflecteurs latéraux, disposés à proximité des injecteurs de fluides de manière permettant le mélange du dit fluide ou mélange de fluides avec une partie des dites particules solides tournant dans les dites chambres cylindriques et de les accélérer dans les espaces délimités par les dits déflecteurs latéraux, adéquatement profilés pour permettre au dit fluide de transférer une grande partie de son énergie aux dites particules solides avant de quitter les dits espaces délimités et aux dites particules solides de transférer la quantité de mouvement acquise aux autres dites particules solides tournant dans les dites chambres cylindriques après leur sortie de ces dits espaces délimités.
3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dites ouvertures centrales des dite disques creux sont équipées d'un ou plusieurs déflecteurs centraux, qui traversent longitudinalement les dites chambres cylindriques, et qui ont des courbures délimitant une ou plusieurs fentes d'accès central par où le dit fluide ou mélange de fluides est aspiré vers les dites ouvertures centrales, les dites courbures et les dites fentes d'accès étant disposées de manière à réduire la probabilité que des dites particules solides puissent pénétrer dans les dites ouvertures des dite disques creux.
4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que au moins un des dits disques creux contient une ou des cloisons de séparation permettant de séparer le dit fluide ou mélange de fluides qui pénètre dans ce dit disque creux et qui provient des dites chambres cylindriques séparées par ce dit disque creux.
5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisé en ce que au moins un des dits disques creux permet le passage d'un injecteur capable de pulvériser de fines gouttelettes d'un fluide secondaire sur la surface d'au moins un dit lit fluidifié rotatif d'au moins une des dites chambres cylindriques, au moins un des autres dite fluides étant gazeux.
6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé en ce que le dit réacteur comprend une sortie dans la paroi latérale de chaque dite chambre cylindrique pour permettre l'évacuation complète des dites particules solides contenues dans chaque dite chambre cylindrique. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de recyclage du dit fluide ou mélange de fluides, après traitement adéquat, permettant de recycler dans les dites chambres cylindriques, par le dit dispositif d'alimentation de fluides, le dit fluide ou mélange de fluides évacué par le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides.
8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 7, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation des dites particules solides alimente la dite chambre cylindrique située à une extrémité du dit réacteur et que le dit dispositif d'évacuation des dites particules solides évacue les dites particules solides de la dite chambre cylindrique située à l'autre extrémité du dit réacteur.
9 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation des dites particules solides dans une dite chambre cylindrique est asservi à un dispositif de détection de la surface du dit lit fluidifié rotatif de la dite chambre, le dit asservissement permettant de maintenir la dite surface à la distance voulue de la paroi cylindrique de la dite chambre.
10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce que le dit dispositif d'évacuation des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique est asservi à un dispositif de détection de la surface du dit lit fluidifié rotatif de la dite chambre, le dit asservissement permettant de maintenir la dite surface à la distance voulue de la paroi cylindrique de la dite chambre.
11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend des dits passages qui sont profilés afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre vers une extrémité du dit réacteur et qui sont situés à la distance souhaitée des dites ouvertures centrales des dits disques creux, afin d'y stabiliser les dites surfaces des dits lits fluidifiés rotatifs, le débit des particules transférées vers la dite extrémité augmentant ou diminuant suivant que les dits passages sont plus ou moins immergés dans les dits lits fluidifiés rotatifs.
12 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des dits passages qui sont situés le long de la dite paroi cylindrique du dit réacteur et qui sont profilés afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre dans une direction qui permet de remplir ou vider progressivement des dites particules solides l'ensemble des dites chambres cylindriques du dit réacteur.
13 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend des dits passages secondaires, qui sont situés le long de la dite paroi cylindrique du dit réacteur et qui sont profilé afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre dans la direction opposée à celle des autre dits passages afin d'assurer un reflux préférentiellement des dites particules solides les plus lourdes.
14 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 13, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides dans au moins une des dites chambres cylindriques est asservi à un détecteur de la surface du dit lit fluidifié rotatif de la dite chambre cylindrique, le dit asservissement permettant de maintenir la dite surface à la distance souhaitée de la dite paroi latérale de la dite chambre.
15 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 14, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides comprend de longues fentes longitudinales traversant sa dite paroi latérale, parallèlement à l'axe de symétrie du dit réacteur, ces dites longues fentes longitudinales étant reliées à au moins un distributeur de fluide extérieur au dit réacteur et permettant de régulariser les vitesses d'entrée du dit fluide ou mélange de fluides injecté dans le dit réacteur par les dites longues fentes.
16 - Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que les dites longues fentes longitudinales traversent la dite paroi latérale d'une extrémité à l'autre du dit réacteur, permettant de séparer la dite paroi cylindrique du dit réacteur en au moins
5 deux fractions de cylindre.
17 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 16, caractérisé en ce que le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides comprend des fentes transversales, perpendiculaires à l'axe de symétrie du dit réacteur et traversant sa dite paroi cylindrique le long des dites ouvertures latérales des dits disques creux, ces dites fentes transversales
\ o étant reliées à au moins un collecteur de fluide extérieur au dit réacteur et permettant de régulariser la pression de sortie du dit fluide ou mélange de fluides évacué du dit réacteur par les dites fentes transversales.
18 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend deux dits distributeurs et deux dits collecteurs qui sont des tubes longeant la dite paroi cylindrique du dit réacteur, ces quatre tubes formant avec le dit
!5 réacteur un ensemble compacte pouvant être contenu dans un parallélépipède rectangle.
19 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 15 à 18, caractérisé en ce qu'il forme un ensemble compact, démontable et transportable.
20 20 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 19, caractérisé en ce que le dit réacteur est horizontal.
21 - Dispositif suivant la revendications 20, caractérisé en ce que le dit réacteur est inclinable pour augmenter ou diminuer le transfert des dites particules solides au travers des dits passages vers le dit dispositif d'évacuation sans que le volume du dit lit fluidifié varie significativement.
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22 - Dispositif suivant la revendication 20 ou 21 et la revendication 3, caractérisé en ce que la ou les dites fentes d'accès central sont disposées dans la moitié supérieure du dit réacteur pour diminuer la probabilité d'entrée des dites particules solides dans les dit disques creux lors des arrêts.
30 23 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 19, caractérisé en ce que le dit réacteur est vertical et que les dits disques creux ne comprennent chacun qu'une seule dite ouverture centrale située sur leur paroi inférieure.
24 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 19, caractérisé en ce que le dit réacteur est vertical et que les dites ouvertures centrales des parois supérieures des dit disques creux sont prolongées par des tubes verticaux pour ré-
35 duire la probabilité que les dites particules solides tournant dans les dites chambres cylindriques tombent dans les dites ouvertures centrales lors des arrêts.
25 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 22 à 24, caractérisé en ce que les parois cylindriques des dites chambres cylindriques sont équipées d'ailettes transversales ou de spirales hélicoïdales permettant aux dites particules solides
40 d'utiliser une partie de leur énergie cinétique de rotation pour monter le long de celles-ci, afin de réduire les différences de pression et d'épaisseurs des dit lits fluidifiés rotatifs entre le haut et le bas des dites chambres cylindriques.
26 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 25, caractérisé en ce qu'il comprend une colonne de transfert ou un tube extérieur au dit réacteur permettant de recycler les dites particules solides évacuées d'une dite chambre cylin-
45 drique à une extrémité du dit réacteur dans la dite chambre cylindrique située à l'autre extrémité du dit réacteur. 27 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 26, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ensembles de dites successions de dites chambres cylindriques et au moins un dit passage permettant de transférer les dites particules solides d'un dit ensemble à l'autre dit ensemble, et en ce que les dits dispositifs d'alimentation et d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides permettent d'alimenter le dit fluide ou mélange de fluides évacué d'un des dits ensembles
5 dans l'autre dit ensemble.
28 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 27, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux ensembles de dites successions de dites chambres cylindriques et au moins un dit passage permettant de transférer les dites particules solides d'un dit ensemble à l'autre dit ensemble, et en ce que les dits dispositifs d'alimentation et d'évacuation du
10 dit fluide ou mélange de fluides permettent d'évacuer de manière séparée le dit fluide ou mélange de fluides de chacun des dits ensembles et de le recycler dans le même dit ensemble.
29 - Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il com-
15 prend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique horizontal suivant l'une quelconque des revendications de 20 à 22, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit donnant aux dites particules solides une vitesse moyenne de rotation supérieure à la racine carrée du produit du diamètre du réacteur et de g qui est l'accélération due à la pesanteur.
20 30 - Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique vertical suivant l'une quelconque des revendications de 23 à 26, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit générant dans le dit lit fluidifié rotatif une force centrifuge supérieure à la pesanteur, les dites particules solides étant transférées d'une dite chambre cylindrique à l'autre vers le bas du
25 dit réacteur.
31 - Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique vertical suivant l'une quelconque des revendications de 30 23 à 26, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit donnant aux dites particules solides une vitesse moyenne de rotation supérieure à la vitesse qu'elles peuvent acquérir en tombant du sommet à la base des dites chambres cylindriques et leur permettant de passer d'une dite chambre cylindrique inférieure à la dite chambre cylindrique supérieure par au moins un passage aménagé dans le dit disque creux les séparant et orienté dans le sens faisant monter les dites particules solides.
35 32 - Procédé de polymérisation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un tube ou une colonne de transfert, suivant la revendication 26, un fluide régénérant les catalyseurs contenus dans les dites particules solides recyclées dans le dit réacteur.
40 33 - Procédé de polymérisation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un tube ou une colonne de transfert, suivant la revendication 26 ou 32, un fluide purgeant les dites particules solides recyclées dans le dit réacteur des fluides indésirables qui sont entraînés par les dites particules solides.
45 34 - Procédé de polymérisation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à recycler dans au moins deux ensembles de successions de chambres cylindriques suivant la revendication 28, des dits fluides ou mélange de fluides, évacués de manière séparée des dits ensembles, contenant des fluides actifs de compositions différentes d'un ensemble à l'autre, pour produire des polymères bi ou multimodaux.
5 35 - Procédé de polymérisation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à pulvériser de fines gouttelettes d'un comonomère sur la surface du dit lit fluidifié rotatif d'au moins une dite chambre cylindrique par un injecteur suivant la revendication 5.
36 - Procédé de polymérisation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en 10 ce qu'il comprend les étapes qui consistent à pulvériser sur la surface du dit lit fluidifié d'au moins une dite chambre cylindrique par un injecteur suivant la revendication 5, un liquide servant au refroidissement des dites particules solides.
37 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes dans un procédé de polymérisation de particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif.
15
38 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes suivant la revendication 37, caractérisé en ce que au moins un des dits fluides contient des alpha oléfines.
39 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes dans un procédé de transformation 20 calalytique d'un fluide ou mélange de fluides traversant un lit fluidifié rotatif dont les particules solides sont des catalyseurs.
40 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes suivant la revendication 39, caractérisé en ce que le dit fluide ou mélange de fluides contient des oléfines légères et que la dite transformation catalytique implique le changement de la distribution des poids moléculaires des dites oléfines légères.
25
41 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes suivant la revendication 39, caractérisé en ce que le dit fluide ou mélange de fluides contient de l'éthylbenzène et que la dite transformation catalytique implique sa déshydrogénation pour le transformer en styrène.
30 42 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes suivant la revendication 41, caractérisé en ce que les dites particules solides contiennent des composants qui peuvent réagir avec l'hydrogène provenant de la dite déshydrogénation, afin d'en réduire la concentration dans le dit fluide ou mélange de fluides, ces dits composants pouvant être régénérés à l'extérieur du dit réacteur.
35 43 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes dans un procédé de séchage ou d'extraction de composants volatils des dites particules solides.
44 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes et à la revendication 5, dans un procédé d'imprégnation des dites particules solides par le dit fluide secondaire.
40
45 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications précédentes suivant la revendication 43 ou 44, caractérisé en ce que les dites particules solides sont des grains, de la poudre ou autres fragments d'origine agricole.
45
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