WO2013045822A1 - Dispositif et procede de vidage de reacteurs catalytiques - Google Patents

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    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00761—Discharging

Definitions

  • the present invention relates to a device for emptying tubes of a catalytic reactor consisting of a plurality of parallel tubes filled with a catalyst in granular form. It also relates secondarily to a method of emptying the granular catalyst of such reactors.
  • the catalytic reactors concerned by the invention consist of several thousand vertical tubes, generally arranged vertically, and which have the particularity of having a length that is large relative to their diameter, typically of a ratio which may be of order of 100 or more. They are therefore long and thin tubes.
  • the tubes may have a diameter of the order of 20 to 30 mm for a length greater than 2.5 m. They are therefore filled with a catalytic material in granular form, sometimes of spherical shape, sometimes of rather cylindrical shape or indistinct shape whose dimensions are in any case of the order of 5 to 10 mm, or even a bit more for the bigger ones.
  • catalytic reactors are widespread in the chemical industry, where they are used for example in the synthesis of ammonia, for the manufacture of nitric acid, sulfuric acid, acrylic acid, formalin , as well as in petrochemicals.
  • the unloading is done by gravity by opening lower openings allowing certainly the release of the granules, but generating at the same time undesirable dust.
  • the length of these rods approximates that of the tubes, to approximately 50 mm, and stops are provided to prevent the suction rods from striking and if necessary to move the elements which close the lower end of the tubes.
  • the latter necessary to retain the catalytic granules, are pierced with orifices allowing the passage of the gaseous reagent.
  • the suction rods are handled by operators who depress them, as the granules evacuate following the suction, to the vicinity of the bottom of the tube, and remove them once the aspiration is complete. .
  • the invention proposes a solution whose implementation is similar to the use of suction rods, while ensuring an efficient and rapid emptying of each tube.
  • the air injection rods are never traversed by granules, in contrast to the suction rods of the prior art, and their dimensions are therefore not dependent on dimensional constraints related to the relative dimensions of said granules and tubes. They remain in any case fine so as not to hinder the flow of granules to the suction manifold.
  • the rods therefore virtually do not hinder the passageways that are the tubes.
  • the passage section of the balls in the tubes is in fact largely sufficient, the balls or granules being removed from the tube under the combined action of the injected air which rises along the walls of the tube, and the suction placed at the upper end of said tube.
  • the air injected into the tube which has the effect of fluidizing the granular material, actually performs a pneumatic transport of the balls to the top of the tube.
  • the suction manifold placed at the end of the tube then extracts the beads or granules out of the tube. It is the combination of the two actions that allows the gradual evacuation of the granules of the tubes subjected to the joint action of injection and aspiration.
  • the air injection rod or rods can be connected to a pneumatic vibrator, further optimizing the flow of granules towards the top of the tube, and avoiding the possible formation of plugs.
  • the emptying device of the invention may comprise only a single air injection cane connected by a supply hose of the cane to a counterweight guided along a profile, via a pulley equipping a first end of said profile, which is fixed a pneumatic distributor controlling the arrival of compressed air.
  • the suction manifold can be attached to a sole having means for securing the foot of an operator.
  • the second end of the profile may comprise a nozzle dimensioned to fit into a tube of the reactor, so that the operator can plug the profile close to the tube to be drained, and have the hands free to handle the cane, that it inserts, descends and goes up manually, with the help of the counterweight.
  • the compressed air supply and the suction can, according to the invention, be carried out via feed and suction feeders, which are common to several rods, allowing several operators to work together on the soil consisting of the top plate of the reactor.
  • Flexible hoses connect the equipment to said nipples, respectively the pneumatic distributor and the exhaust duct of the suction manifold.
  • Each operator places the sole to which his / her foot is fixed so that the suction manifold closes the end of a tube, then introduces the air injection rod into the opening it contains and begins unloading. .
  • the seal between the manifold and the plate must be as strong as possible. The greater it is, the more the suction device is obviously effective.
  • the device of the invention may consist of a support frame on wheels integrating means for translational guidance of a group of several injection canes. air, means for driving said rods, a manifold supplying compressed air and a suction manifold for said rods, and means for moving and directing the support frame.
  • These rods for example eight in number, preferably placed vertically, therefore allow to empty a corresponding number of tubes simultaneously.
  • the translational guiding means of the air injection cannons consist of drive carriages mounted freely sliding on rails parallel to the direction of movement of the air injection canes and connected to each other by flexible bands of pace parallel to said direction.
  • the two trolleys mounted at the ends of the flexible strips respectively support the compressed-air supply manifold of the rods, fixed at one end of the rods, and the suction collector, placed in the vicinity of the other end of the rods intended to be inserted into a tube.
  • the supply of compressed air is therefore from the top while the suction manifold is unsurprisingly down, near the wall in which the tubes to empty.
  • a vibrator may preferably be attached to the compressed air supply manifold, which is fixed to the carriage which supports it via means of vibration absorption type silentblocs, so that said vibrations are not reflected in the rest of the chassis, and in particular to the guide rails.
  • the edge of the suction manifold intended to come into contact with the reactor plate in which the tubes open out is equipped with a seal. It seals and allows efficient suction.
  • the seal is furthermore reinforced by the forces resulting from said suction, which tend to press the collector against the wall.
  • the drive means of the air injection rods consist of a pneumatic jack arranged on the side of the plane formed by the opposite guide rails to the side of the carriages, the movable part of the jack driving a passing cable.
  • a set of pulleys arranged at adjacent the end of the distal rails of the wheels and arranged to increase the displacement of said movable portion of the cylinder, said cable being fixed at the output of the pulleys to the carriage supporting the air injection manifold.
  • the cable thus retains the carriages, and manages their descent as the length of cables is "released" by the cylinder, the weight of the mobile assembly consisting of carriages, rods, collectors driving down.
  • the lift obeys the reverse movement of the moving part of the cylinder.
  • the means for moving and directing the support frame consist of a handlebar secured to the support frame, and that the operator handles to bring the device to the place where he wants to empty.
  • the cylinder and the compressed air supply manifold can also be controlled each by a pneumatic distributor placed on the handlebar.
  • the device may comprise a suction manifold limit switch connected to the pneumatic distributor controlling the supply of compressed air, designed to actuate the latter when the suction manifold between in contact with the reactor plate in which the tubes open.
  • the compressed air is injected into the rods, by manual or automatic action, only when said suction manifold is pressed against the upper plate of the tank, so as not to expel into the atmosphere granules, balls and other dusts.
  • the support frame may comprise centering studs on the reactor tubes, positioned on the suction manifold relative to the rods so that, due to the regular spatial distribution of said tubes in the reactor, their insertion into two adjacent tubes results in centering the other rods in front of neighboring tubes.
  • the air injection rod or rods comprise (s) an adjustable stop capable of controlling the insertion length.
  • the invention also relates to a method for emptying tubes of a catalytic reactor comprising a plurality of parallel tubes filled with a catalyst in granular form, using a device as described previously.
  • This method is characterized, according to the invention, by the following steps:
  • the descent and ascent are effected by action on the counterweight after placement of the suction manifold on a tube.
  • FIG. 2 illustrates a single-unit device and its operation
  • the suction manifold (4) is secured to said soleplate (16), so that the operator actually moves with said manifold (4), which it is sufficient to pose so as to plug the end of a tube (1), then down / mount the rod (7) sliding in the orifice (8) with the help of the counterweight (1 1) which facilitates handling during sliding. Once the operation is complete, it moves to another tube (1) and so on, each time plugging the tip (14) of the profile (12) into a tube (1) of the vicinity.
  • the multichannel device is shown in Figure 3: it comprises a support frame (20) mounted on wheels (21, 21 ') and steerable by means of a handlebar (22).
  • the rods (7) are guided in translation on this support frame by means of carriages (23) mounted freely sliding on rails (24) parallel to the direction of movement of the rods (7) and interconnected by flexible bands (not shown).
  • a cable (10 ') cooperating with a set of pulleys (13, 13', 13 ”) is connected to the moving part of a pneumatic cylinder (25) and an air injection manifold (26) is attached to the carriage (23) upper which is also fixed the cable (10 ') .
  • the triple pulley play in practice the stroke of the cable (10'), to give the rods (7) a displacement of desired amplitude.

Abstract

Dispositif et procédé de vidage d'au moins un tube (1) d'un réacteur catalytique (30) constitué d'une pluralité de tubes (1) d'allure parallèle remplis d'un catalyseur se trouvant sous forme granulaire (2), comportant un système d'aspiration (4) des granules (2). Ce dispositif est caractérisé en ce que ledit système d'aspiration comporte un collecteur d'aspiration (4) disposé de manière à boucher l'une des extrémités d'un ou plusieurs tubes (1) et muni d'au moins un conduit d'évacuation (6) des granules (2) aspirés, une canne (7) d'injection d'air comprimé de longueur sensiblement égale à la longueur des tubes (1) étant insérée, à travers un orifice (8) du collecteur d'aspiration (4), dans chaque tube (1), chaque canne (7) étant coulissable dans son orifice (8) selon une direction d'allure parallèle à l'axe du tube (1) et reliée à un générateur d'air sous pression.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE VIDAGE DE REACTEURS CATALYTIQUES
La présente invention a trait à un dispositif de vidage de tubes d'un réacteur catalytique constitué d'une pluralité de tubes d'allure parallèle remplis d'un catalyseur se trouvant sous forme granulaire. Elle concerne par ailleurs secondairement un procédé de vidage du catalyseur granulaire de tels réacteurs.
Les réacteurs catalytiques concernés par l'invention sont constitués de plusieurs milliers de tubes verticaux, en général disposés verticalement, et qui présentent la particularité d'avoir une longueur importante par rapport à leur diamètre, typiquement d'un rapport qui peut être de l'ordre de 100 ou plus. Ce sont donc des tubes longs et fins.
Selon un exemple dimensionnel que l'on peut rencontrer en pratique, les tubes peuvent présenter un diamètre de l'ordre de 20 à 30 mm pour une longueur supérieure à 2,5 m. Ils sont donc remplis d'un matériau catalytique sous forme granulaire, parfois d'allure sphérique, parfois d'allure plutôt cylindrique ou de forme indistincte dont les dimensions sont en tout état de cause de l'ordre de 5 à 10 mm, ou même un peu plus pour les plus gros.
L'utilisation de tels réacteurs catalytiques est très répandue dans l'industrie chimique, où ils sont utilisés par exemple dans la synthèse de l'ammoniac, pour la fabrication d'acide nitrique, d'acide sulfurique, d'acide acrylique, de formol, ainsi que dans la pétrochimie.
Pour garantir un fonctionnement correct du réacteur, il est nécessaire de procéder à une vidange des billes ou granules selon une périodicité régulière. Il faut dans ce cas vider chaque tube du matériau granulaire usagé, pour aboutir in fine à un vidage de la totalité du réacteur, lors d'une opération dite de déchargement du catalyseur. Le réacteur fait ensuite l'objet d'une opération de remplissage avec des granules de matériau catalytique neuf, au cours d'une opération de chargement.
Le déchargement des tubes, en particulier, présente de nombreuses contraintes. La réalisation est d'abord fastidieuse car le nombre de tubes à vider est très important, impliquant des opérations répétitives du fait de ce grand nombre. Or, vider un tube n'est pas une sinécure, comme on le verra dans la suite. Enfin, malgré la difficulté inhérente à cette opération, le facteur temps est important.
Les opérations de déchargement et de chargement des catalyseurs nécessitent en effet des arrêts de maintenance de lignes de production, qui doivent être les plus brefs possibles pour d'évidentes raisons économiques.
Par ailleurs, compte tenu des natures chimiques et physiques des catalyseurs, souvent constitués de métaux lourds, il est impératif d'empêcher, ou à tout le moins de limiter autant que possible, la génération et la dispersion de poussières afin que les opérateurs n'y soient pas ou peu exposés.
Or, dans certaines configurations de réacteurs, le déchargement est effectué par gravité en ouvrant des orifices inférieurs permettant certes la libération des granules, mais générant dans le même temps des poussières indésirables.
Les dimensions des granules ou des billes de catalyseurs étant significatives par rapport auxdits diamètre, l'une des difficultés principales réside dans le fait que les granules peuvent se coincer et former des bouchons quelle que soit la solution de vidage choisie. La difficulté n'est pas moindre dans les cas où, pour optimiser le fonctionnement de réacteurs, plusieurs couches de nature différente de matériau granulaire peuvent être empilées dans chaque tube, avec des dimensions de granulés décroissantes de la couche supérieure à la couche inférieure.
En substance, sortir des granules présentant les dimensions évoquées de tubes longs et fins en un temps raisonnable et sans rejets intempestifs de poussières est incontestablement une opération difficile.
Une des solutions préférentiellement utilisées jusqu'ici consistait à aspirer les billes par le haut, au niveau de la paroi supérieure du réacteur où débouchent les tubes. Dans ce cas, le déchargement des tubes s'effectue dans les pratiques connues au moyen des cannes d'aspiration tubulaires reliées à un système d'aspiration. Les dimensions, notamment diamétrales, de telles cannes d'aspiration doivent bien entendu d'abord leur permettre d'être insérées dans les tubes, mais également d'assurer le passage des granules, quelles que soient leurs dimensions.
Pour pouvoir vider la totalité de chaque tube, la longueur de ces cannes se rapproche de celle des tubes, à environ 50 mm près, et des butées sont prévues pour empêcher les cannes d'aspiration de heurter et le cas échéant de déplacer les éléments qui ferment l'extrémité inférieure des tubes. Ces derniers, nécessaires pour retenir les granules catalytiques, sont percées d'orifices autorisant le passage du réactif gazeux.
Les cannes d'aspiration sont maniées par des opérateurs qui les enfoncent, au fur et à mesure de l'évacuation des granules consécutive à l'aspiration, jusqu'au voisinage du fond du tube, et qui les retirent une fois l'aspiration terminée.
Cette technique présente de multiples inconvénients. En premier lieu, les dimensions respectives des différents composants rendent l'aspiration peu efficace. La section de passage de l'air nécessaire à l'alimentation de l'aspiration, en périphérie des cannes d'aspiration, n'est en effet souvent pas assez importante puisque la plus grande partie de la section du tube doit être occupée par la section de la canne d'aspiration, condition nécessaire au passage de tous les granulés, notamment les plus grands.
L'air pénètre au surplus difficilement au travers du catalyseur, car les pertes de charge induites sont importantes. Les granules compactées se comportent en effet, d'un point de vue fluidique, comme une sorte de bouchon.
Trouver un bon compromis dimensionnel s'avère difficile. Augmenter la section d'aspiration pour assurer et faciliter le passage de toutes les granules réduit la section d'arrivée d'air, diminuant l'efficacité de l'aspiration. Diminuer à l'inverse la section d'aspiration aboutit certes à augmenter la section d'arrivée d'air mais réduit corrélativement la voie de passage des « billes » de catalyseur, dont les plus grandes peuvent avoir des difficultés à passer, et provoquer des coincements ou des phénomènes d'agglomération dans la canne, allant jusqu'à la boucher.
Un tel scénario n'a rien d'inimaginable, sachant de plus qu'au cours de la phase de fonctionnement du réacteur, certaines granules de catalyseur peuvent se désagréger au moins partiellement, jusque sous forme de poussières. Celles-ci ont alors tendance à s'agglomérer, entre elles et avec des granules, formant des bouchons difficiles à aspirer au moyen de ce type de cannes d'aspiration. Il devient parfois nécessaire d'ajouter à l'aspiration proprement dite un moyen mécanique permettant le débouchage des tubes. Il peut s'agir d'imprimer aux cannes des mouvements de décolmatage, voire de prévoir des moyens de perçage ou de perforation mécaniques additionnels.
L'invention, remédiant globalement aux inconvénients évoqués, propose une solution dont la mise en œuvre s'apparente à l'utilisation des cannes d'aspiration, tout en garantissant un vidage efficace et rapide de chaque tube.
A cet effet, le dispositif de l'invention, comportant également un système d'aspiration des granules, se caractérise en ce que ledit système d'aspiration comporte d'une part un collecteur d'aspiration disposé de manière à boucher l'une des extrémités d'un ou plusieurs tubes et muni d'au moins un conduit d'évacuation des granules aspirées. Le dispositif comporte d'autre part une canne d'injection d'air comprimé de longueur sensiblement égale à la longueur des tubes qui est insérée, à travers un orifice du collecteur d'aspiration, dans chaque tube, chaque canne étant coulissable dans son orifice selon une direction d'allure parallèle à l'axe du tube et reliée à un générateur d'air sous pression.
On ajoute en substance à l'aspiration qui existait dans l'art antérieur une injection d'air dans le tube à l'aide de cannes prévues à cet effet, qui permettent en fait la fluidisation du matériau granulaire. L'injection d'air sous pression aboutit à la mise en suspension des granules, à la manière d'un lit fluidisé, ce qui facilite ensuite leur aspiration. Afin d'assurer l'efficacité globale du dispositif et d'éviter que les poussières produites par l'air injecté ne soient expulsées par les orifices des éléments de fermeture des tubes, l'autre extrémité des tubes est de préférence bouchée de manière étanche par des bouchons ou une plaque.
Les cannes d'injection d'air ne sont jamais parcourues par des granules, à l'opposé des cannes d'aspiration de l'art antérieur, et leurs dimensions ne sont dès lors pas tributaires de contraintes dimensionnelles liées aux dimensions relatives desdits granules et des tubes. Elles restent dans tous les cas fines afin de ne pas gêner l'écoulement des granulés vers le collecteur d'aspiration.
Les cannes n'entravent donc pratiquement pas les voies de passage que sont les tubes.
La section de passage des billes dans les tubes s'avère en fait largement suffisante, les billes ou granules étant retirés du tube sous l'action combinée de l'air injecté qui remonte le long des parois du tube, et de l'aspiration placée à l'extrémité supérieure dudit tube.
L'air injecté dans le tube, qui a pour effet de fluidiser le matériau granulaire, réalise dans les faits un transport pneumatique des billes vers le haut du tube. Le collecteur d'aspiration placé à l'extrémité du tube extrait ensuite les billes ou granules hors du tube. C'est bien la combinaison des deux actions qui permet l'évacuation progressive des granules des tubes soumis à l'action conjointe de l'injection et de l'aspiration.
Dans la solution de l'invention, contrairement aux configurations existantes, c'est le tube du réacteur qui est lui-même utilisé comme tube d'aspiration.
Selon une possibilité, la ou les cannes d'injection d'air peuvent être reliées à un vibreur pneumatique, optimisant encore l'écoulement des granulés vers le haut du tube, et évitant la formation éventuelle de bouchons. Selon une première variante, le dispositif de vidage de l'invention peut ne comporter qu'une unique canne d'injection d'air reliée par un flexible d'alimentation de la canne à un contrepoids guidé le long d'un profilé, via une poulie équipant une première extrémité dudit profilé, auquel est fixé un distributeur pneumatique contrôlant l'arrivée d'air comprimé. Le collecteur d'aspiration peut quant à lui être fixé à une semelle comportant des moyens de solidariser le pied d'un opérateur.
De préférence, la seconde extrémité du profilé peut comporter un embout dimensionné pour s'ajuster dans un tube du réacteur, de sorte que l'opérateur puisse enficher le profilé à proximité du tube à vidanger, et avoir les mains libres pour manipuler la canne, qu'il insère, fait descendre et remonte manuellement, en s'aidant du contrepoids.
L'alimentation en air comprimé et l'aspiration peuvent, selon l'invention, être réalisées via des nourrices respectivement d'alimentation et d'aspiration qui sont communes à plusieurs cannes, permettant à plusieurs opérateurs de travailler ensemble sur le sol constitué de la plaque supérieure du réacteur. Des tuyaux flexibles relient l'équipement auxdites nourrices, respectivement le distributeur pneumatique et le conduit d'évacuation du collecteur d'aspiration. Chaque opérateur place la semelle à laquelle est fixé son pied de sorte que le collecteur d'aspiration bouche l'extrémité d'un tube, puis introduit la canne d'injection d'air dans l'orifice qu'elle comporte et commence le déchargement. L'étanchéité entre le collecteur et la plaque doit être la plus importante possible. Plus elle est importante, plus le dispositif d'aspiration est évidemment efficace.
Selon une autre variante, qui concerne le déchargement de plusieurs tubes en même temps, le dispositif de l'invention peut être constitué d'un châssis support sur roues intégrant des moyens de guidage en translation d'un groupe de plusieurs cannes d'injection d'air, des moyens d'entraînement desdites cannes, un collecteur d'alimentation en air comprimé et un collecteur d'aspiration pour lesdites cannes, ainsi que des moyens de mouvoir et de diriger le châssis support. Ces cannes, par exemple au nombre de huit, de préférence placées de façon verticale, permettent par conséquent de vider un nombre correspondant de tubes simultanément.
Selon une possibilité, les moyens de guidage en translation des cannes d'injection d'air consistent en des chariots d'entraînement montés coulissant librement sur des rails parallèles à la direction de déplacement des cannes d'injection d'air et reliés entre eux par des bandes flexibles d'allure parallèles à ladite direction.
Plus précisément, selon une configuration propre à l'invention, les deux chariots montés aux extrémités des bandes flexibles supportent respectivement le collecteur d'alimentation en air comprimé des cannes, fixés à une première extrémité des cannes, et le collecteur d'aspiration, placé au voisinage de l'autre extrémité des cannes prévue pour être insérée dans un tube.
L'alimentation en air comprimé se fait donc par le haut alors que le collecteur d'aspiration se situe sans surprise en bas, à proximité de la paroi dans laquelle débouchent les tubes à vidanger.
Un vibreur peut de préférence être fixé au collecteur d'alimentation en air comprimé, lequel est fixé au chariot qui le supporte via des moyens d'absorption des vibrations de type silentblocs, de façon que lesdites vibrations ne soient pas répercutées au reste du châssis, et en particulier aux rails de guidage.
Selon l'invention, la bordure du collecteur d'aspiration prévu pour entrer en contact avec la plaque du réacteur dans laquelle débouchent les tubes est équipée d'un joint. Il assure l'étanchéité et permet une aspiration efficace.
L'étanchéité se trouve d'ailleurs encore renforcée par les forces résultant de ladite aspiration, qui tendent à plaquer le collecteur contre la paroi.
Selon une possibilité, les moyens d'entraînement des cannes d'injection d'air sont constituées d'un vérin pneumatique disposé du côté du plan formé par les rails de guidage opposé au côté des chariots, la partie mobile du vérin entraînant un câble passant par un jeu de poulies disposées au voisinage de l'extrémité des rails distale des roues et agencées de manière à démultiplier le déplacement de ladite partie mobile du vérin, ledit câble étant fixé en sortie des poulies au chariot supportant le collecteur d'injection d'air.
Le câble retient donc les chariots, et gère leur descente à mesure que de la longueur de câbles est « libérée » par le vérin, le poids de l'équipage mobile constitué des chariots, cannes, collecteurs l'entraînant vers le bas. La remonté obéit au mouvement inverse de la partie mobile du vérin.
Les moyens de mouvoir et de diriger le châssis support consistent en un guidon solidarisé au châssis support, et que l'opérateur manie afin d'amener le dispositif à l'endroit où il désire faire sa vidange. Le vérin et le collecteur d'alimentation en air comprimé peuvent d'ailleurs être commandés chacun par un distributeur pneumatique placé sur le guidon.
A cet égard, à des fins d'automatisation, le dispositif peut comporter un capteur de fin de course du collecteur d'aspiration relié au distributeur pneumatique commandant l'alimentation en air comprimé, prévu pour actionner ce dernier lorsque le collecteur d'aspiration entre en contact avec la plaque du réacteur dans laquelle débouchent les tubes.
L'air comprimé n'est injecté dans les cannes, par action manuelle ou automatique, que lorsque ledit collecteur d'aspiration est plaqué contre la plaque supérieure de la cuve, de manière à ne pas expulser dans l'atmosphère de granules, billes et autres poussières.
Pour faciliter le travail de l'opérateur, le châssis support peut comporter des tétons de centrage sur les tubes du réacteur, positionnés sur le collecteur d'aspiration par rapport aux cannes de telle sorte que, du fait de la distribution spatiale régulière desdits tubes dans le réacteur, leur insertion dans deux tubes adjacents aboutit à centrer les autres cannes en face de tubes voisins.
Pour ne pas risquer de heurter les systèmes de fermeture des tubes en fin de vidage, la ou les cannes d'injection d'air comporte(nt) une butée réglable apte à contrôler la longueur d'insertion. Comme on l'a mentionné auparavant, l'invention concerne également un procédé de vidage de tubes d'un réacteur catalytique comportant une multitude de tubes d'allure parallèle remplis d'un catalyseur sous forme granulaire, utilisant un dispositif tel que décrit auparavant.
Ce procédé se caractérise, selon l'invention, par les étapes suivantes :
- placement du collecteur d'aspiration de manière à recouvrir l'extrémité d'un ou plusieurs tubes ;
- introduction de la ou des cannes d'injection d'air ;
- activation de l'injection d'air ;
- descente progressive de la ou des cannes ;
- lorsque la totalité de la ou des cannes est insérée, arrêt de l'injection d'air ; et
- remontée de la ou des cannes.
En particulier, pour la variante « individuelle », si la canne d'injection d'air est unique, la descente et la remontée s'effectuent par action sur le contrepoids après placement du collecteur d'aspiration sur un tube.
L'invention va à présent être décrite au moyen des figures annexées, pour lesquelles :
- la figure 1 représente schématiquement le fonctionnement de l'invention appliqué à un tube ;
- la figure 2 illustre un dispositif monocanne et son fonctionnement ;
- la figure 3 montre une représentation schématique d'un dispositif multicannes permettant le vidage simultané de plusieurs tubes au moyen d'un nombre correspondant de cannes d'injection d'air actionnées ensemble ;
- la figure 4 en montre une vue de dessus ;
- la figure 5 représente un agrandissement de la partie basse du dispositif de la figure 3 et 4 ; et
- la figure 6 montre schématiquement un certain nombre d'opérateurs actionnant des châssis supports individuels ou collectifs sur une calandre de réacteur catalytique. En référence à la figure 1 , chaque tube (1 ) est rempli de matériau catalytique sous forme de granules ou de billes (2) empilées et reposant en partie inférieure sur un tripode (3) laissant passer le gaz réactif. Les tubes (1 ) sont vidés de la manière suivante : la partie supérieure débouchante du tube (1 ) est recouverte par un collecteur d'aspiration (4) doté d'un joint d'étanchéité (5) et d'une conduite d'évacuation des granules aspirés (6).
Une canne d'injection d'air (7) animée d'un mouvement de translation symbolisé par la double flèche T coulisse dans un orifice (8) du collecteur d'aspiration. L'air comprimé injecté, qui s'écoule dans la direction de la flèche F, fluidise c'est-à-dire met en suspension les granulés (2) de catalyseur au voisinage de la bouche inférieure de la canne d'injection d'air (7), lesdites billes (2) étant alors facilement aspirées dans la direction F' par le collecteur d'aspiration, du fait notamment de l'espace résiduel confortable, par rapport aux dimensions des granules (2), qui subsiste entre la canne d'injection d'air (7) et les parois du tube (1 ).
Une plaque (9) placée sous chaque tripode (3) permet d'assurer la fluidisation jusqu'au bout du tube (1 ), lorsque la canne (7) y est complètement insérée, en empêchant l'air injecté de s'échapper vers le bas au travers des orifices que présente le tripode (3). Cette plaque (9) peut par ailleurs avantageusement être prévue transparente de manière à contrôler la fin de l'opération de vidage du tube (1 ).
Le dispositif monocanne apparaissant en figure 2 comporte une unique canne d'injection d'air (7) reliée par un flexible (10) pneumatique d'alimentation de la canne (7) en air comprimé à un contrepoids (1 1 ) guidé le long d'un profilé (12), le flexible (10) passant par une poulie (13) disposée à l'extrémité supérieure du profilé (12). Un embout (14) est fixé à l'autre extrémité dudit profilé (12), dont les dimensions lui permettent d'être enfiché dans un tube (1 ) du réacteur. Un distributeur pneumatique (15) est par ailleurs solidarisé au profilé (12), environ à hauteur des bras de l'opérateur, en vue de lui permettre de commander l'arrivée d'air comprimé dans la canne (7). L'opérateur attache sa chaussure sur la semelle (16) au moyen de la sangle (17). Le collecteur d'aspiration (4) est solidarisé à ladite semelle (16), de sorte que l'opérateur se déplace en fait avec ledit collecteur (4), qu'il lui suffit de poser de manière à boucher l'extrémité d'un tube (1 ), puis à descendre/monter la canne (7) coulissant dans l'orifice (8) en s'aidant du contrepoids (1 1 ) qui facilite les manipulations pendant le coulissement. Une fois l'opération terminée, il se déplace vers un autre tube (1 ) et ainsi de suite, enfichant à chaque fois l'embout (14) du profilé (12) dans un tube (1 ) du voisinage.
Le dispositif multicannes est montré en figure 3 : il comporte un châssis support (20) monté sur roues (21 , 21 ') et dirigeable au moyen d'un guidon (22). Les cannes (7) sont guidées en translation sur ce châssis support à l'aide de chariots (23) d'entraînement montés coulissant librement sur des rails (24) parallèles à la direction de déplacement des cannes (7) et reliés entre eux par des bandes flexibles (non représentées). Un câble (10') coopérant avec un jeu de poulies (13, 13', 13") est relié à la partie mobile d'un vérin pneumatique (25). Un collecteur d'injection d'air (26) est fixé au chariot (23) supérieur auquel est également fixé le câble (10'). Le jeu de poulie triple en pratique la course du câble (10'), permettant de conférer aux cannes (7) un déplacement d'amplitude voulue.
Lesdites cannes (7) sont fixées au collecteur d'injection (26) et guidées dans les chariots (23) comme cela apparaît en figure 4, où elles sont au nombre de huit guidées dans des orifices alignés de chaque chariot (23) et coulissant dans des orifices également alignés avec ceux des chariots (23) du collecteur d'aspiration (4). Les chariots (23) se déplacent sous l'effet combiné de la gravité et du câble (10') qui contrôle la descente et impulse la remontée lorsque le vérin (25) est commandé à cet effet. Ils sont reliées par des bandes flexibles latérales qui leurs permettent de se rapprocher les uns des autres en position basse, position représentée en figure 5. Ils sont guidés par des rails (24) via des roulements (27). Des tétons (28) permettent un positionnement du châssis support (20) tel que les cannes (7) sont situées en face de tubes (1 ) du réacteur, facilitant le travail de l'opérateur en garantissant à l'avance le centrage desdites cannes (7) par rapport aux tubes (1 ). La géométrie d'implantation de ces derniers dans le réacteur est connue, permettant de réaliser un positionnement relatif des tétons (28) et des cannes (7) sur le châssis support (20) autorisant un tel centrage.
La figure 5 est en substance un agrandissement du bas de la figure 3, qui laisse mieux voir les chariots (23) et les roulements (27) qui leurs sont attachés de part et d'autre du plan moyen du chariot (23), ainsi que le rail (24) vertical avec lequel coopèrent lesdits roulements (27). Les chariots (23) y sont représentés proches les uns des autres, ce qui signifie que les cannes (7) sont introduites sur la quasi totalité de leur longueur dans les tubes (1 ). Le vérin (25) est disposé sur une console, de l'autre côté des chariots (23) par rapport à un plan vertical passant par les rails (24), d'où la possibilité du fonctionnement démultiplié avec le câble (10') et le jeu de poulies (13 , 13', 13"). Lorsque l'opérateur, ayant enfiché les tétons (28) dans des tubes (1 ) voisins, décide de lancer l'opération de vidage de 8 tubes (1 ) simultanément, il actionne le vérin (25) au moyen d'un premier distributeur pneumatique placé au niveau du guidon (22), puis il commande l'arrivée d'air comprimé dans les cannes (7) à l'aide d'un second distributeur pneumatique prévu à cet effet au niveau du guidon (22). L'arrivée d'air comprimé n'est évidemment pas commandée avant que le collecteur d'aspiration (4) ne soit plaqué au contact de la plaque supérieure (31 ) du réacteur (30), faute de quoi des granules (2) et des poussières seraient projetées dans l'air.
Compte tenu de la taille des réacteurs catalytiques (30), plusieurs opérateurs peuvent travailler simultanément sur la plaque supérieure (31 ) où débouchent les tubes (1 ), comme cela est représenté en figure 6, avec des dispositifs monocanne ou multicannes selon l'invention. A titre d'exemple, une canne (7) est représentée en position basse.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de vidage d'au moins un tube (1 ) d'un réacteur catalytique (30) constitué d'une pluralité de tubes (1 ) d'allure parallèle remplis d'un catalyseur se trouvant sous forme granulaire (2), comportant un système d'aspiration (4) des granules (2), caractérisé en ce que ledit système d'aspiration comporte un collecteur d'aspiration (4) disposé de manière à boucher l'une des extrémités d'un ou plusieurs tubes (1 ) et muni d'au moins un conduit d'évacuation (6) des granules (2) aspirés, une canne (7) d'injection d'air comprimé de longueur sensiblement égale à la longueur des tubes (1 ) étant insérée, à travers un orifice (8) du collecteur d'aspiration (4), dans chaque tube (1 ), chaque canne (7) étant coulissable dans son orifice (8) selon une direction d'allure parallèle à l'axe du tube (1 ) et reliée à un générateur d'air sous pression.
2. Dispositif de vidage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'autre extrémité des tubes (1 ) est bouchée de manière étanche par des bouchons ou une plaque (9).
3. Dispositif de vidage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les cannes (7) d'injection d'air est(sont) reliée(s) à un vibreur pneumatique.
4. Dispositif de vidage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unique canne (7) d'injection d'air reliée par un flexible (10) d'alimentation de la canne (7) à un contrepoids (1 1 ) guidé le long d'un profilé (12), via une poulie (13) équipant une première extrémité dudit profilé (12), auquel est fixé un distributeur pneumatique (15) contrôlant l'arrivée d'air comprimé.
5. Dispositif de vidage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le collecteur d'aspiration (4) est fixé à une semelle (16) comportant des moyens (17) de solidariser le pied d'un opérateur.
6. Dispositif de vidage selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la seconde extrémité du profilé (12) comporte un embout (14) dimensionné pour s'ajuster dans un tube (1 ) du réacteur (30).
7. Dispositif de vidage selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'alimentation en air comprimé et l'aspiration sont réalisées via des nourrices respectivement d'alimentation et d'aspiration qui sont communes à plusieurs cannes (7).
8. Dispositif de vidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un châssis support (20) sur roues (21 , 21 ') intégrant des moyens de guidage en translation d'un groupe de plusieurs cannes d'injection d'air (7), des moyens d'entraînement desdites cannes (7), un collecteur (26) d'alimentation en air comprimé et un collecteur d'aspiration (4) pour lesdites cannes (7), ainsi que des moyens de mouvoir et de diriger le châssis support (20).
9. Dispositif de vidage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de guidage en translation des cannes
(7) d'injection d'air consistent en des chariots (23) d'entraînement montés coulissant librement sur des rails (24) parallèles à la direction de déplacement des cannes (7) d'injection d'air et reliés entre eux par des bandes flexibles d'allure parallèle à ladite direction.
10. Dispositif de vidage selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les deux chariots (23) montés aux extrémités des bandes flexibles supportent respectivement le collecteur (26) d'alimentation en air comprimé des cannes (7), fixé à une première extrémité des cannes (7), et le collecteur d'aspiration (4), placé au voisinage de l'autre extrémité des cannes (7) prévue pour être insérée dans un tube (1 ).
1 1 . Dispositif de vidage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un vibreur est fixé au collecteur d'alimentation en air comprimé (26), lequel est fixé au chariot (23) via des moyens d'absorption des vibrations de type silentblocs.
12. Dispositif de vidage selon l'une quelconque des revendications 8 à 1 1 , caractérisé en ce que la bordure du collecteur d'aspiration (4) prévu pour entrer en contact avec la plaque (31 ) du réacteur (30) dans laquelle débouchent les tubes (1 ) est équipée d'un joint (5).
13. Dispositif de vidage selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement des cannes (7) d'injection d'air sont constitués d'un vérin pneumatique (25) disposé du côté du plan formé par les rails (24) de guidage opposé au côté des chariots (23), la partie mobile du vérin (25) entraînant un câble (10') passant par un jeu de poulies (13, 13', 13") disposées au voisinage de l'extrémité des rails (24) distale des roues (21 , 21 ') et agencées de manière à démultiplier le déplacement de ladite partie mobile du vérin (25), ledit câble (10') étant fixé en sortie des poulies (13, 13', 13") au chariot (23) supportant le collecteur d'injection d'air (26).
14. Dispositif de vidage selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que les moyens de mouvoir et de diriger le châssis support (20) consistent en un guidon (22) solidarisé au châssis support (20).
15. Dispositif de vidage selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que le vérin (25) et le collecteur d'alimentation en air comprimé (26) sont commandés chacun par un distributeur pneumatique placé sur le guidon (22).
16. Dispositif de vidage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que qu'il comporte un capteur de fin de course du collecteur d'aspiration (4) relié au distributeur pneumatique commandant l'alimentation en air comprimé, prévu pour actionner ce dernier lorsque le collecteur d'aspiration (4) entre en contact avec la plaque (31 ) du réacteur (30) dans laquelle débouchent les tubes (1 ).
17. Dispositif de vidage selon l'une des revendications 8 à 16, caractérisé en ce que le châssis support (20) comporte des tétons (28) de centrage sur les tubes (1 ) du réacteur (30).
18. Dispositif de vidage selon l'une des revendications 8 à 17, caractérisé en ce que la ou les cannes (7) d'injection d'air comporte(nt) une butée réglable apte à contrôler la longueur d'insertion.
19. Procédé de vidage des tubes (1 ) d'un réacteur catalytique (30) comportant une multitude de tubes (1 ) d'allure parallèle remplis d'un catalyseur sous forme granulaire utilisant un dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé par les étapes suivantes :
placement du collecteur d'aspiration (4) de manière à recouvrir l'extrémité d'un ou plusieurs tubes (1 ) ;
introduction de la ou des cannes (7) d'injection d'air ; activation de l'injection d'air ;
- descente progressive de la ou des cannes (7) ;
lorsque la totalité de la ou des cannes (7) est insérée, arrêt de l'injection d'air ; et
remontée de la ou des cannes (7).
20. Procédé de vidage des tubes (1 ) d'un réacteur catalytique (30) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, si la canne
(7) d'injection d'air est unique, la descente et la remontée s'effectuent par action sur le contrepoids (1 1 ) après placement du collecteur d'aspiration (4) sur un tube (1 ).
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