WO2017207294A1 - Dispositif anti-colmatant pour la circulation ascendante d'un fluide - Google Patents

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WO2017207294A1
WO2017207294A1 PCT/EP2017/062068 EP2017062068W WO2017207294A1 WO 2017207294 A1 WO2017207294 A1 WO 2017207294A1 EP 2017062068 W EP2017062068 W EP 2017062068W WO 2017207294 A1 WO2017207294 A1 WO 2017207294A1
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Frederic Bazer-Bachi
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    • Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Definitions

  • the invention relates to the field of devices for the upward flow of monophasic fluids through a bed of solid particles.
  • the invention is particularly suitable for devices in which the beds of solid particles tend to clog, causing differential pressures across the beds can become prohibitive.
  • fixed bed pre-treatment type solutions can be used in order to reduce the content of dangerous species for downstream hydrotreatment catalysts, for example phospholipids (US2011138680A). Since the duration of use of the bed is limited by its clogging, it is necessary to operate a series of permutation beds ("swing" in Anglo-Saxon terminology), in order to replace the catalyst of a bed while the the pretreatment is continued with another bed.
  • the hydrodynamics is characterized by a downward movement (or "downflow" in the English terminology) monophasic liquid oil, until the differential pressure across the bed is that is, the difference between the pressure at the inlet and at the outlet of the bed becomes too great because of the clogging of a fraction of the bed, necessitating the permutation towards a reactor installed in parallel.
  • the implementation of reactors permutation is the general rule on an industrial scale. The clogging can be delayed by capturing the species resulting in the formation of a deposit on the catalyst beds or adsorbent beds.
  • the document FR 3014899 teaches the sequence of two adsorption steps on particular adsorbents in order to capture in particular the insoluble species clogging. However, once the bed is clogged, it is necessary to stop the operation to clean the adsorbent, while a significant portion of adsorbent is still free of deposit.
  • US Pat. No. 3,607,000 discloses two by-pass solutions of the fluid, that is to say a fraction of a fixed bed, or of the entire catalytic bed, with different lengths of tube. derivation.
  • the bypass tubes are provided with inlet rupture discs, possibly calibrated with different breaking pressures, or, in the case of the derivation of the entire bed, an outer valve.
  • the proposed system can only be used with downflow.
  • US 5,939,031 discloses a fixed bed reactor in which gas and liquid flow countercurrently.
  • the reactor comprises a catalyst bed surmounted by a downwardly flowing liquid distribution plate and a device for diverting this bed to enable a portion of said liquid to be deflected.
  • the bypass device is provided with regulating means for regulating the amount of liquid diverted by this device.
  • the regulation means of the bypass device are implemented as a function of the liquid level in the distribution plate when the bed is clogged and the liquid flow is effected by siphon effect between a high liquid level triggering said effect and a low level of liquid ending this siphon effect, thereby allowing to regulate the amount of liquid diverted.
  • the bypass device does not trip.
  • This implementation tends to generate large variations in flow rate and / or pressure across the bed of solid particles. These variations can generate instabilities, more or less periodic, or punctual stops of the fluid flow through the bed.
  • US Pat. No. 7,521,027 discloses a means of diversion through which the flow increases mechanically progressively due to a section at the outlet of said means correlated with the pressure drop in the catalytic bed, the increase in flow being achieved by way of a mechanical part pushed by the fluid, said part being held in place by a return means. Fluid passes through the bypass means from a certain threshold and its flow rate increases gradually by continuous regulation of the bypass means.
  • This document mainly addresses the downward flows, with an output of the complex bypass means comprising a conduit forming a half-turn. This text does not address the problem of clogging the derivation means.
  • the subject of the invention is a device for the upward circulation of a monophasic fluid comprising
  • each bed comprising at least one means of diversion of a part of said fluid, fixed to said dispensing means and to said holding means, said bypass means comprising a duct whose lower end opens below the lower surface of said dispensing means and whose upper end opens above said holding means, said duct comprising means for restricting the passage of the actuated fluid by the differential pressure across said bed.
  • An advantage of the device according to the invention with respect to a device in which the flow is down is a gain in compactness by the simplification of the bypass means.
  • the assembly obtained has a high compactness and excellent mechanical strength.
  • another advantage of the device according to the invention is its possible implementation in an existing reactor comprising at least two beds, without it being necessary to modify the already existing internal elements such as grids or catalyst support.
  • the device according to the invention comprises at least two beds of solid particles in the same enclosure.
  • the number of beds can be adjusted according to the nature of the clogging. Thus, if the clogging tends to occur at the entrance of the bed on a small thickness, one can multiply the number of beds, the beds being successively derived through the device according to the invention as they clog. This results in the use of all the solid particles contained in the device, greatly increasing the duration of use of the device relative to a fixed bed which does not include bypass means as the device according to the invention.
  • the device according to the invention is adapted to the upward circulation of a monophasic fluid, particularly a monophasic fluid clogging.
  • monophasic fluid clogging means a fluid whose circulation in a bed of particles leads to the formation of a deposit in said bed, this deposit impeding the circulation of said fluid. This deposit can be formed both on the catalyst grains and between these grains.
  • the progressive formation of the deposit in the bed, or clogging of the bed leads to an increase of the differential pressure across said bed, that is to say to an increase in the difference between the pressure measured at the inlet and at the outlet of said bed in the direction of circulation of the fluid.
  • Said monophasic fluid is advantageously a liquid, and very advantageously an oil comprising triglycerides and / or free fatty acids and / or esters.
  • Upflow has several advantages. For example, it is possible to impose a sudden point variation of flow rate in order to favor unclogging of the bed.
  • the sudden change in flow has the effect of "loosening" the bed, that is to say to increase its void rate punctually, and to break the deposit during formation.
  • This declogging makes it possible to delay the implementation of a bypass of the bed, provided that the bypass means is not activated during the sudden change in flow rate.
  • a small space will advantageously be arranged between the upper surface of the bed and the particle holding means, advantageously a perforated plate or a grid, said means being placed above the upper surface of said bed.
  • the layout of this small space induces a gain in compactness a little less important to the benefit of a longer duration of operation of the catalyst bed.
  • An advantage of the upflow is that the bypass means can not be fouled by clogging elements possibly flowing with the fluid when said means is not actuated. Indeed, any element possibly entering into said means would come out by gravitational effect.
  • the device according to the invention Since the device according to the invention is used for the upward circulation of a monophasic fluid, it is essential for the upper part of the bypass means to open at least at the level of the upper surface of the particle bed so that the output of said means can not be clogged by the particles of said bed.
  • the combination of the device according to the invention and an upward circulation mode prevents the bypass means from being damaged, fouled or degraded by deposition and / or accumulation of debris (fines of particles, crystals, metal breakage, intermediates or by-products of chemical reaction ...) in the bypass means, and in particular impeding the operation of the restriction means.
  • Said passage restriction means may advantageously be a mechanical type means.
  • This means can also incorporate control components, for example electrical control components, and allowing control outside the device of the invention.
  • This means may further comprise components for measuring the flow of the fluid and be integrated in a control loop. This means can thus comprise any control and / or regulation component known to those skilled in the art.
  • Said restriction means is actuated by the differential pressure across said bed, which is also called pressure drop.
  • the pressure drop is induced by the circulation of the fluid through the bed of solid particles. It increases gradually as deposits form in said particle bed.
  • the restriction means can either progressively open the passage in said bypass means from the beginning of the increase of the pressure drop across the bed, or be actuated only from a certain value of this loss of pressure. load, called threshold value.
  • the operating mode, as well as, if appropriate, this threshold value are determined by the person skilled in the art as a function of the mechanical and operating stresses of the method in which the device according to the invention is implemented, such as height fixed beds, clogging speed, power of the fluid circulation devices (pumps, compressors), mechanical resistance.
  • said restriction means comprises:
  • a movable part mounted in said flared tubular portion so as to allow movement between a closed position and a maximum open position, the positioning of the movable part being a function of the flow of fluid in said flared tubular portion, and
  • upstream is defined with respect to the direction of fluid flow.
  • the return means acts by the force of gravity of the moving part.
  • the moving part has, by its own weight and because of the positioning of the flared portion, the function of the return means.
  • the biasing means may also include, or be essentially constituted by, a spring.
  • the flared tubular portion and the movable part can assume any shape allowing the movable part in the closed position to cooperate with the flared tubular portion to achieve this seal.
  • the flared tubular portion has the shape of a truncated cone and the movable piece has the shape of a ball or a truncated cone.
  • the restriction means comprises:
  • At least one plate mounted around an axis on the upper end of the duct of the bypass means so as to allow movement between a closed position and a maximum open position, the positioning of said plate being a function of fluid flow in the diversion means, and - A return means acting on the plate (s) to move it to the closed position in which the plate (s) obstruct (s) the end of the conduit.
  • the biasing means may preferably comprise a rod in the extension of the plate and a mass located at the free end of the rod and acting as a counterweight relative to the axis of mobility. of the plate.
  • Said particle holding means is disposed above the upper surface of said particle bed to prevent expansion of the catalyst bed due to the upward velocity of the fluid.
  • Said holding means is fluid permeable and impervious to particles.
  • Said derivation means is fixed on the one hand to said distribution means, and on the other hand to said holding means. This method of attachment ensures excellent mechanical strength of said bypass means with very good compactness, the ends of the bypass means flush with the surfaces of the dispensing means.
  • Said holding means is advantageously a perforated plate or a grid.
  • the device according to the invention comprises at least two bypass means per bed.
  • the means for restricting the passage of said bypass means can advantageously be actuated by differential pressures across said different bed.
  • the bypass means are independently actuated for different differential pressure values, allowing gradually to derive larger and larger amounts of fluid as the bed becomes clogged.
  • Said derivation means makes it possible to ensure that a fraction of the fluid does not pass through the solid particle bed.
  • Said derivation means comprises a section which occupies between 0.5 and 20% of the section of said device, advantageously between 1 and 10% of the section of said device, said section being measured perpendicularly to the direction of flow of the fluid. It is indeed important that the presence of said means disturbs as little as possible the general flow of the fluid through the bed.
  • the invention also relates to the use of the device according to the invention for the pretreatment of crude or semi-refined oils.
  • the filler treated in the device used according to the invention is an oil containing triglycerides and / or free fatty acids and / or esters.
  • Said oil comprises insoluble clogging species particularly harmful to the activity and the life of the oil conversion catalysts. These species can be separated using adsorbent, whose activity decreases rapidly due to clogging by said species.
  • Said oil is advantageously chosen from palm, soya, palm kernel, copra, babassu, rapeseed, camelina, sunflower, corn, cotton, peanut oil, Jatropha curcas, castor oil oils. , flax and crambe and all oils derived for example sunflower or rapeseed by genetic modification or hybridization or from algae or aquatic organisms or from partially modified oils for example by polymerization or oligomerization, such as by for example, "standolies" of linseed oil, sunflower oil and blown vegetable oils, as well as among animal fats and preferably from fat and fat composed of residues from the food industry or from the catering industry .
  • the density at 15 ° C of this oil is advantageously between 850 and 970 kg / m 3 and its kinematic viscosity at 40 ° C between 20 and 400 mm 2 / s, and preferably between 30 and 50 mm 2 / s.
  • Said oil generally comprises different impurities and especially heteroatoms such as nitrogen, sulfur or phosphorus.
  • the nitrogen and sulfur contents in the feedstock treated in the device used according to the invention are generally between about 1 ppm and about 100 ppm by weight and preferably below 100 ppm, depending on their nature. They can reach up to 1% weight on particular loads.
  • said device fed by said oil and producing a pretreated oil, comprises at least two fixed beds of solid particles, said particles being at least one adsorbent chosen from porous refractory oxides, clays, zeolites, activated carbons, silicon carbide, taken alone or as a mixture, optionally impregnated with one or more alkaline earth phosphates.
  • adsorbent chosen from porous refractory oxides, clays, zeolites, activated carbons, silicon carbide, taken alone or as a mixture, optionally impregnated with one or more alkaline earth phosphates.
  • said adsorbent present, once shaped, an upper outer surface 4 ⁇ d 2/4, where d is the largest characteristic diameter of the section of said adsorbent, preferably of between 1 and 35 mm.
  • said adsorbent is free of catalytic metals selected from groups 6 and 8 to 12.
  • Said porous refractory oxide is advantageously chosen from porous refractory oxides known to those skilled in the art, and preferably from optionally activated alumina, silica, titanium oxide, zirconium oxide and silica-alumina. and very preferably is a macroporous alumina.
  • Said porous refractory oxide is advantageously chosen from porous refractory oxides having a macroporosity.
  • Said porous refractory oxide advantageously has a macroporous volume, measured by mercury intrusion, that is to say a volume comprised in pores with a diameter greater than 500 A, greater than 0.1 ml / g, and preferably between 0.125 and 0.4 ml / g.
  • Said porous refractory oxide advantageously has a total pore volume greater than 0.60 ml / g, and preferably between 0.625 and 1.5 ml / g and a specific surface area expressed in SBET advantageously between 30 m 2 / g and 320 m 2 / g boy Wut.
  • the alkaline earths are the elements chosen from beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium and radium, preferably chosen from magnesium, calcium and strontium and preferably from magnesium and calcium.
  • said adsorbent When impregnated, said adsorbent is advantageously impregnated with one or more alkaline earth phosphates in an amount of 0.2% to 40% by weight, preferably 0.2 to 30% by weight, preferably 0 to 30% by weight. , 2 to 20% by weight, very preferably from 0.2 to 10% by weight and even more preferably from 0.5% to 5% by weight relative to the total weight of said adsorbent.
  • the alkaline earth phosphate or phosphates are impregnated in all the ways known to those skilled in the art, either by immersion or dry and, preferably, the alkaline earth phosphate or phosphates are impregnated dry on the support.
  • the alkaline earth phosphate or phosphates are formed on the surface of said support of said adsorbent by impregnation of a solution containing phosphates and alkaline earth cations or by two successive impregnations, in a first step, a solution containing the phosphates and in a second time a solution containing the alkaline earth cations.
  • the order of impregnation of said solutions is indifferent.
  • the solution containing the phosphates is impregnated first.
  • the impregnation or impregnations are advantageously carried out by immersion or dry and preferably dry.
  • said support of said adsorbent of said second impregnated reactor obtained is dried at a temperature between 90 and 120 ° C for 4 to 12 hours and then calcined in air at a temperature between 450 and 550 ° C for 2 to 6 hours.
  • said adsorbent is shaped into grains of different shapes and sizes.
  • said adsorbent is used in the form of a stack of dissociated elementary particles or in the form of one or more multichannel monoliths installed in series or in parallel.
  • said adsorbent is in the form of beads, multilobal rolls, preferably with a number of lobes between 2 and 5 or in the form of Rings, hollow cylinders, hollow rings, Raschig rings, serrated hollow cylinders, crenellated hollow cylinders, cart wheels, Blend saddles or multi-hole cylinders, alone or in a mixture.
  • Fixed beds of said device may comprise adsorbents having one or more types of shaping.
  • only the first fixed bed of said device comprises adsorbents having one or more types of shaping, the first being understood as the first encountered by the fluid.
  • the filling rate of said fixed bed equal to the ratio of the volume filled by said adsorbent to the total volume of said bed, is less than or equal to 64%, preferably between 20% and 64%, and very preferably between 20% and 60%.
  • the degree of filling is adjusted by the loading method of said adsorbent and / or the geometric characteristics of said adsorbent.
  • Said adsorbent may advantageously be used alone or as a mixture. It is particularly advantageous to superpose different adsorbents in at least two different fixed beds of variable height, the adsorbents having the highest void rate being preferably used in the first fixed bed or beds at the inlet of said device.
  • said device is operated at a temperature between 50 ° C and 320 ° C, preferably between 50 and 250 ° C, at a pressure between 0.1 and 7 MPa, preferably between 0 , 3 and 1 MPa and with a residence time of said oil on each of said fixed beds between 0.1 and 1.8 hours and preferably between 0.1 and 0.9 hours.
  • the device according to the invention at least two devices are used in parallel, and advantageously permutable.
  • the options for the cleaning phase of the saturated fixed bed are known to those skilled in the art and presented, for example, in document FR 3 014 899.
  • the permutation is advantageously carried out when the phosphorus content in the pretreated oil is greater than 2 ppm.
  • the device according to the invention can advantageously be used for refining oils and fats.
  • the device according to the invention is used upstream of any process or any step allowing the treatment of said oils in order to obtain gas oil and kerosene bases that can be incorporated in the fuel pool.
  • said device according to the invention can be used for the pretreatment upstream of a process for hydrotreating said oils.
  • the crude or semi-refined oil from pretreated renewable sources constitutes the feedstock of the hydrotreatment process.
  • Hydrotreating crude or semi-refined oil from renewable sources is already well known and is described in many patents.
  • the hydrotreatment process and then the gas / liquid separation followed by a possible hydroisomerization step can be carried out as described in patent FR 2 910 483, FR 2 950 895 and FR 2 932 811. , FR 2,932,812 or EP 2,403,925.
  • the catalysts will be used in the hydrotreatment process as described in the patent application FR 2 943 071 describing catalysts having a high selectivity for the hydrodeoxygenation reactions.
  • the catalysts as described in the patent application EP 2,210,663 describing supported or bulk catalysts comprising an active phase consisting of a group VIB sulfide element will be used in the hydrotreatment process.
  • Group VIB element being molybdenum.
  • said device according to the invention can be used upstream of a process for transesterification of said oils so as to produce alkyl esters.
  • the oils are usually treated in a downflow mode (downflow according to the English terminology). These oils have strong clogging tendencies, in particular because of the presence of phospholipids.
  • the use of an upward flow and the device according to the invention, which will not be clogged by the presence of heavy compounds or viscous impurities because of its configuration for the treatment of oils will therefore be particularly advantageous in allowing an improvement sensitive duration of use of said device with respect to the solutions of the prior art.
  • Fig.l shows a general schematic view of a particular arrangement of the device according to the invention.
  • a monophasic fluid 8 flows upwardly through the device 1.
  • Said device comprises two beds of solid particles 2 and 3. For the sake of clarity, only the elements of the bed 2 are numbered.
  • Each bed comprises a bypass means 5 comprising a duct 6 and a means for restricting the passage 7 actuated by the differential pressure to through the bed.
  • Fig.2 shows a particular arrangement of the device according to the invention wherein said branching means is disposed at the periphery of said bed of particles. The numbering is identical to that of Figure 1.
  • the example illustrates a use of the device according to the invention and according to the prior art for the treatment of an oil containing triglycerides, free fatty acids and esters. It is illustrated in Fig.3.
  • a device comprising a fixed bed of solid particles of alumina impregnated with calcium phosphate is crossed by a rapeseed vegetable oil type charge, density 875 kg.nv 3 and viscosity 5 cP.
  • the liquid surface velocity across each of the beds is 7 mm. s 1 .
  • the device has an inside diameter of 2 m, corresponding to the diameter of the fixed bed.
  • the fixed bed has a total height of 2 m.
  • Differential pressure also known as pressure drop
  • pressure drop across the fixed bed gradually increases to 0.5 bar (0.05 MPa) in about 45 days. This pressure loss reached, it is necessary to stop the device in order to proceed with the cleaning or replacement of the fixed bed.
  • the time evolution of the pressure drop is shown in solid lines in FIG.
  • the device according to the invention comprises two catalytic beds 2 m in diameter and 1 m in height each. It is traversed upwardly by the same oil charge as the device according to the prior art (vegetable oil rapeseed, density 750 kg. M 3 and viscosity 5 cP).
  • the liquid surface velocity through each of the catalyst beds is 7 mm. s 1 .
  • Each of the beds comprises a bypass means comprising a bypass tube and a progressive opening valve has been installed on a bypass tube.
  • the diameter of the bypass tube is 0.05 m.
  • Each valve is dimensioned to open gradually from 0.2 bar (0.02 MPa) of pressure drop, that is to say of differential pressure, in the catalyst bed.
  • the two catalytic beds are separated by a height of 50 cm.
  • the pressure drop across the device measured between the entrance of the first bed and the output of the second bed, increases gradually over time.
  • the progressive opening of the valve of the first bed is observed shortly after 40 days while the total pressure drop reaches approximately 0.2 bar (0.02 MPa).
  • the differential pressure continues to increase until the valve of the second bed also begins to open, after a hundred days.
  • the limit pressure drop of 0.5 bar (0.05 MPa) will be reached after about 110 days, thus substantially delaying the shutdown of the device for the replacement or cleaning of fixed beds, while the same total amount of solid particles has been implemented.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) pour la circulation ascendante d'un fluide monophasique (8) comprenant au moins deux lits de particules solides (2,3) et au moins un moyen de dérivation (5) d'une partie dudit fluide (8) ainsi que son utilisation.

Description

DISPOSITIF ANTI-COLMATANT POUR LA CIRCULATION ASCENDANTE
D'UN FLUIDE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
L'invention concerne le domaine des dispositifs permettant l'écoulement ascendant de fluides monophasiques à travers un lit de particules solides.
L'invention est particulièrement adaptée aux dispositifs dans lesquels les lits de particules solides ont tendance à se colmater, entraînant des pressions différentielles à travers les lits pouvant devenir rédhibitoires.
ART ANTÉRIEUR Dans le cadre du prétraitement des huiles végétales, des solutions de type prétraitement sur lit fixe peuvent être utilisées afin de diminuer la teneur en espèces dangereuses pour les catalyseurs d'hydrotraitement situés en aval, comme par exemple les phospholipides (US2011138680A). La durée d'utilisation du lit étant limitée par son colmatage, il est nécessaire d'opérer une série de lits en permutation (« swing » selon la terminologie Anglo- Saxonne), afin de remplacer le catalyseur d'un lit tandis que l'on poursuit le prétraitement avec un autre lit.
Dans ces réacteurs de prétraitement, l'hydrodynamique est caractérisée par un mouvement descendant (ou « downflow » selon la terminologie anglo-saxonne) monophasique liquide de l'huile, jusqu'au moment où la pression différentielle à travers le lit, c'est-à-dire la différence entre la pression à l'entrée et à la sortie du lit, devient trop importante du fait du colmatage d'une fraction du lit, nécessitant la permutation vers un réacteur installé en parallèle. Bien que non nécessairement citée dans les brevets traitant du prétraitement des huiles végétales, la mise en œuvre de réacteurs en permutation est la règle générale à l'échelle industrielle. Le colmatage peut être retardé en captant les espèces entraînant la formation d'un dépôt sur les lits catalytiques ou les lits d'adsorbants. Le document FR 3 014 899 enseigne l'enchaînement de deux étapes d'adsorption sur des adsorbants particuliers afin de capter en particulier les espèces insolubles colmatantes. Cependant, une fois le lit colmaté, il est nécessaire d'arrêter l'opération afin de nettoyer l'adsorbant, alors qu'une portion non négligeable d'adsorbant est encore exempte de dépôt.
En effet, ce colmatage n'est pas homogène sur toute la hauteur du lit fixe : il est probable que la partie amont du lit, dans le sens de l'écoulement, soit plus colmatée que la partie avale. La durée de vie du lit fixe pourrait donc être augmentée s'il était possible technologiquement de mieux utiliser toute la hauteur du lit.
Le brevet US 3,607,000 présente deux solutions de dérivation (« by-pass » selon la terminologie anglo-saxonne) du fluide, soit d'une fraction d'un lit fixe, soit de la totalité du lit catalytique, avec différentes longueurs de tubes de dérivation. Les tubes de dérivation sont munis de disques de rupture en entrée, éventuellement tarés avec différentes pressions de rupture, ou bien, dans le cas de la dérivation de la totalité du lit, d'une vanne extérieure. Cependant, le système proposé n'est utilisable qu'avec un écoulement descendant.
Le brevet américain US 5,939,031 décrit un réacteur à lit fixe dans lequel le gaz et le liquide s'écoulent à contre-courant. Le réacteur comporte un lit de catalyseur surmonté d'un plateau de distribution du liquide qui s'écoule de manière descendante ainsi qu'un dispositif de dérivation de ce lit pour permettre de dévier une portion dudit liquide. Le dispositif de dérivation est muni de moyens de régulation pour réguler la quantité de liquide dévié par ce dispositif. Les moyens de régulations du dispositif de dérivation sont mis en œuvre en fonction du niveau de liquide dans le plateau de distribution lorsque le lit est colmaté et l'écoulement du liquide est réalisé par effet siphon entre un niveau haut de liquide déclenchant ledit effet et un niveau bas de liquide mettant fin à cet effet siphon, ce qui permet ainsi de réguler la quantité de liquide dévié. Tant que le lit n'est pas colmaté, même si la différence de pression augmente, le dispositif de dérivation ne se déclenche pas. Cette mise en œuvre a tendance à générer des variations importantes du débit d'écoulement et/ou de la pression à travers le lit de particules solides. Ces variations peuvent générer des instabilités, plus ou moins périodiques, ou des arrêts ponctuels de l'écoulement du fluide à travers le lit.
Le brevet US 7,521,027 présente un moyen dérivation au travers duquel le flux augmente mécaniquement progressivement du fait d'une section en sortie dudit moyen corrélée à la perte de charge dans le lit catalytique, l'augmentation de débit étant réalisée par le biais d'une pièce mécanique poussée par le fluide, ladite pièce étant maintenue en place par un moyen de rappel. Du fluide traverse le moyen de dérivation à partir d'un certain seuil et son débit augmente progressivement par une régulation continue du moyen de dérivation. Ce document adresse principalement les écoulements descendants, avec une sortie du moyen de dérivation complexe comprenant un conduit formant un demi-tour. Ce texte n'adresse pas le problème du colmatage du moyen de dérivation.
Lors de la mise en œuvre d'un écoulement descendant, un risque existe que les éléments colmatant mis en circulation avec le fluide encrassent les conduits de dérivation, même si aucun fluide ne circule à travers ces éléments, simplement en tombant gravitairement dans lesdits conduits. Or il est tout à fait possible que les moyens de dérivation ne fonctionnent pas comme prévu du fait de cet encrassement, en ne dérivant pas la portion de fluide nécessaire alors que la pression différentielle devant déclencher ce moyen est atteinte. OBJET ET INTÉRÊT DE L'INVENTION
L'invention a pour objet un dispositif pour la circulation ascendante d'un fluide monophasique comprenant
- au moins deux lits de particules solides maintenus sur leur surface inférieure par un moyen de distribution dudit fluide et sur leur surface supérieure par un moyen de maintien desdites particules,
- chaque lit comprenant au moins un moyen de dérivation d'une partie dudit fluide, fixé audit moyen de distribution et audit moyen de maintien, ledit moyen de dérivation comprenant un conduit dont l'extrémité inférieure débouche en dessous de la surface inférieure dudit moyen de distribution et dont l'extrémité supérieure débouche au-dessus dudit moyen de maintien, ledit conduit comprenant un moyen de restriction du passage du fluide actionné par la pression différentielle à travers ledit lit.
Un avantage du dispositif selon l'invention par rapport à un dispositif dans lequel l'écoulement est descendant est un gain de compacité par la simplification du moyen de dérivation. Dans le cas particulier où le dispositif selon l'invention est fixé à des grilles de support du lit fixe, l'ensemble obtenu présente une forte compacité et une excellente tenue mécanique. Enfin, un autre avantage du dispositif selon l'invention est sa mise en œuvre possible dans un réacteur existant comprenant au moins deux lits, sans qu'il soit nécessaire de modifier les éléments internes déjà présents tels que grilles ou support de catalyseur.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION Le dispositif selon l'invention comprend au moins deux lits de particules solides dans une même enceinte. Le nombre de lits peut être ajusté en fonction de la nature du colmatage. Ainsi, si le colmatage a tendance à se produire en entrée du lit sur une faible épaisseur, on peut multiplier le nombre de lits, les lits étant successivement dérivés grâce au dispositif selon l'invention au fur et à mesure qu'ils se colmatent. On aboutit ainsi à l'utilisation de la totalité des particules solides contenues dans le dispositif, augmentant considérablement la durée d'utilisation du dispositif par rapport à un lit fixe qui ne comporterait pas de moyens de dérivation comme le dispositif selon l'invention.
Le dispositif selon l'invention est adapté à la circulation ascendante d'un fluide monophasique, particulièrement d'un fluide monophasique colmatant. Par fluide monophasique colmatant, on entend un fluide dont la circulation dans un lit de particules conduit à la formation d'un dépôt dans ledit lit, ce dépôt entravant la circulation dudit fluide. Ce dépôt peut se former tant sur les grains de catalyseur qu'entre ces grains. La formation progressive du dépôt dans le lit, ou colmatage du lit, conduit à une augmentation de la pression différentielle à travers ledit lit, c'est-à-dire à une augmentation de la différence entre la pression mesurée à l'entrée et à la sortie dudit lit dans le sens de circulation du fluide. Cette formation progressive d'un dépôt peut également entraîner une dégradation des performances dudit lit, imposant, par exemple, soit de modifier les températures d'opération, soit les vitesses de circulation de fluides pour maintenir une activité de réaction ou de séparation donnée. Ledit fluide monophasique est avantageusement un liquide, et très avantageusement une huile comprenant des triglycérides et/ou des acides gras libres et/ou des esters.
L'écoulement ascendant présente plusieurs avantages. Il est par exemple possible d'imposer une brusque variation ponctuelle de débit de manière à favoriser un décolmatage du lit. La brusque variation de débit a pour effet de « détasser » le lit, c'est- à-dire d'augmenter ponctuellement son taux de vide, et de briser le dépôt en cours de formation. Ce décolmatage permet de retarder la mise en œuvre d'une dérivation du lit, à condition que le moyen de dérivation ne soit pas activé lors de la brusque variation de débit. Pour mettre en œuvre le décolmatage par à-coup de pression, un petit espace sera avantageusement aménagé entre la surface supérieure du lit et le moyen de maintien des particules, avantageusement une plaque perforée ou une grille, ledit moyen étant placé au-dessus de la surface supérieure dudit lit. Par petit, on entend un espace dont la hauteur est au plus de 10% de la hauteur du lit, avantageusement au plus de 5% de la hauteur du lit, très avantageusement au plus de 3%, au plus de 2%, au plus d el% de la hauteur du lit, ladite hauteur de l'espace au-dessus du lit étant non nulle. L'aménagement de ce petit espace induit un gain en compacité un peu moins important au bénéfice d'une plus grande durée d'opération du lit catalytique. Il y a donc une synergie intéressante par couplage de la technologie de by-pass et des techniques opératoires de détassement du solide. Un avantage de la circulation ascendante est que le moyen de dérivation ne peut être encrassé par des éléments colmatant circulant éventuellement avec le fluide lorsque ledit moyen n'est pas actionné. En effet, tout élément entrant éventuellement dans ledit moyen en ressortirait par effet gravitaire. Le dispositif selon l'invention étant utilisé pour la circulation ascendante d'un fluide monophasique, il est essentiel que la partie supérieure du moyen de dérivation débouche au moins au niveau de la surface supérieure du lit de particules de manière à ce que la zone de sortie dudit moyen ne puisse être colmatée par les particules dudit lit. Ainsi, l'association du dispositif selon l'invention et d'un mode de circulation ascendante évite que le moyen de dérivation ne soit détérioré, encrassé, ou voit son fonctionnement dégradé par le dépôt et/ou l'accumulation de débris (fines de particules, cristaux, bris de métal, intermédiaires ou sous-produits de réaction chimique...) dans le moyen de dérivation, et en particulier entravant le fonctionnement du moyen de restriction. Ledit moyen de restriction du passage peut avantageusement être un moyen de type mécanique. Ce moyen peut également incorporer des composantes de commande, par exemple des composantes de commande électrique, et permettant une commande à l'extérieur du dispositif de l'invention. Ce moyen peut comporter, en outre, des composantes de mesure du débit du fluide et être intégré dans une boucle de régulation. Ce moyen peut ainsi comporter n'importe quelle composante de commande et/ou de régulation connue de l'homme du métier.
Ledit moyen de restriction est actionné par la pression différentielle à travers ledit lit, laquelle est également appelée perte de charge. La perte de charge est induite par la circulation du fluide à travers le lit de particules solide. Elle augmente progressivement alors que des dépôts se forment dans ledit lit de particule. Le moyen de restriction peut soit ouvrir progressivement le passage dans ledit moyen de dérivation dès le début de l'augmentation de la perte de charge à travers le lit, soit n'être actionné qu'à partir d'une certaine valeur de cette perte de charge, dite valeur seuil. Le mode de fonctionnement, ainsi que—le cas échéant— cette valeur seuil, sont déterminés par l'Homme du métier en fonction des contraintes mécaniques et de fonctionnement du procédé dans lequel le dispositif selon l'invention est mis en œuvre, telles que hauteur des lits fixes, vitesse de colmatage, puissance des organes de mise en circulation du fluide (pompes, compresseurs), résistance mécanique. Selon un mode de réalisation préférée, ledit moyen de restriction comporte :
- une portion tubulaire évasée dont l'orifice ayant la plus petite section est orientée vers l'amont du conduit du moyen de dérivation,
- une pièce mobile, montée dans ladite portion tubulaire évasée de manière à autoriser un déplacement entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale, le positionnement de la pièce mobile étant fonction du débit de fluide dans ladite portion tubulaire évasée, et
- un moyen de rappel agissant sur la pièce mobile pour la déplacer vers la position de fermeture dans laquelle la pièce mobile obstrue l'orifice de la portion tubulaire évasée ayant la plus petite section.
Le terme « amont » est défini par rapport au sens de circulation du fluide.
De préférence, le moyen de rappel agit par la force de gravité de la pièce mobile.
Ainsi, dans ce cas, la pièce mobile présente, en outre, de par son propre poids et du fait du positionnement de la portion évasée, la fonction du moyen de rappel. Le moyen de rappel peut également comporter, ou être essentiellement constitué par, un ressort.
Afin d'optimiser l'étanchéité du moyen de restriction en position de fermeture, la portion tubulaire évasée et la pièce mobile peuvent prendre toute forme permettant à la pièce mobile en position de fermeture de coopérer avec la portion tubulaire évasée pour réaliser cette étanchéité. De préférence, la portion tubulaire évasée présente la forme d'un tronc de cône et la pièce mobile présente la forme d'une bille ou d'un tronc de cône.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le moyen de restriction comporte :
- au moins une plaque montée mobile autour d'un axe sur l'extrémité supérieure du conduit du moyen de dérivation de manière à autoriser un déplacement entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale, le positionnement de ladite plaque étant fonction du débit de fluide dans le moyen de dérivation, et - un moyen de rappel agissant sur la ou les plaque(s) pour la déplacer vers la position de fermeture lors de laquelle la ou les plaque(s) obstrue(nt) l'extrémité du conduit.
Dans cet autre mode de réalisation, le moyen de rappel peut comporter, de préférence, une tige dans le prolongement de la plaque et une masse localisée à l'extrémité libre de la tige et agissant comme un contrepoids par rapport à l'axe de mobilité de la plaque.
Ledit moyen de maintien des particules est disposé au-dessus de la surface supérieure dudit lit de particules pour empêcher l'expansion du lit catalytique sous l'effet de la vitesse ascendante du fluide. Ledit moyen de maintien est perméable au fluide et imperméable aux particules. Ledit moyen de dérivation est fixé d'une part audit moyen de distribution, et d'autre part audit moyen de maintien. Ce mode de fixation permet d'assurer une excellente tenue mécanique dudit moyen de dérivation avec une très bonne compacité, les extrémités du moyen de dérivation affleurant au niveau des surfaces des moyens de distribution. Ledit moyen de maintien est avantageusement une plaque perforée ou une grille.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif selon l'invention comprend au moins deux moyens de dérivation par lit. Dans cet arrangement, les moyens de restriction du passage desdits moyens de dérivation peuvent avantageusement être actionnés par des pressions différentielles à travers ledit lit différentes. Ainsi, les moyens de dérivation sont actionnés indépendamment pour des valeurs de pression différentielle différentes, permettant graduellement de dériver des quantités de plus en plus importantes de fluide au fur et à mesure que le lit se colmate.
Ledit moyen de dérivation permet de faire en sorte qu'une fraction du fluide ne traverse pas le lit de particule solide. Ledit moyen de dérivation comporte une section qui occupe entre 0,5 et 20% de la section dudit dispositif, avantageusement entre 1 et 10% de la section dudit dispositif, ladite section étant mesurée perpendiculairement au sens d'écoulement du fluide. Il est en effet important que la présence dudit moyen perturbe aussi peu que possible l'écoulement général du fluide à travers le lit.
L'invention concerne également l'utilisation du dispositif selon l'invention pour le prétraitement des huiles brutes ou semi raffinées. La charge traitée dans le dispositif utilisé selon l'invention est une huile contenant des triglycérides et/ou des acides gras libres et/ou des esters.
Ladite huile comprend des espèces insolubles colmatantes particulièrement néfastes à l'activité et la durée de vie des catalyseurs de conversion des huiles. Ces espèces peuvent être séparées à l'aide d'adsorbant, dont l'activité diminue rapidement du fait du colmatage par lesdites espèces. L'utilisation d'au moins un dispositif, avantageusement du dispositif selon l'invention pour le traitement d'une huile contenant des triglycérides et/ou des acides gras libres et/ou des esters permet donc d'utiliser au mieux l'adsorbant contenu dans ledit dispositif.
Ladite huile est avantageusement choisie parmi les huiles de palme, de soja, de palmiste, de coprah, de babassu, de colza, de cameline, de tournesol, de maïs, de coton, les huiles d'arachide, de Jatropha curcas, de ricin, de lin et de crambe et toutes les huiles issues par exemple du tournesol ou du colza par modification génétique ou hybridation ou encore provenant d'algues ou d'organismes aquatiques ou parmi les huiles partiellement modifiées par exemple par polymérisation ou oligomérisation, telles que par exemple, les "standolies" d'huile de lin, de tournesol et les huiles végétales soufflées, ainsi que parmi les graisses animales et de préférence parmi le lard et les graisses composées de résidus de l'industrie alimentaire ou issues des industries de la restauration. La densité à 15°C de cette huile est avantageusement comprise entre 850 et 970 kg/m3 et sa viscosité cinématique à 40°C entre 20 et 400 mm2/s, et de préférence entre 30 et 50 mm2/s.
Ladite huile comporte généralement différentes impuretés et notamment des hétéroatomes tels que l'azote, le soufre ou le phosphore. Les teneurs en azote et en soufre dans la charge traitée dans le dispositif utilisé selon l'invention sont généralement comprises entre 1 ppm et 100 ppm poids environ et de préférence inférieures à 100 ppm, selon leur nature. Elles peuvent atteindre jusqu'à 1% poids sur des charges particulières.
Conformément à l'invention, ledit dispositif, alimenté par ladite huile et produisant une huile prétraitée, comprend au moins deux lits fixes de particules solides, lesdites particules étant au moins un adsorbant choisi parmi les oxydes réfractaires poreux, les argiles, les zéolithes, les charbons actifs, le carbure de silicium, pris seul ou en mélange, éventuellement imprégné d'un ou plusieurs phosphates d'alcalino-terreux.
De préférence, ledit adsorbant présente, une fois mis en forme, une surface externe supérieure à 4 π d2/4, d étant le plus grand diamètre caractéristique de la section du dit adsorbant, d variant avantageusement entre 1 et 35 mm.
De préférence, ledit adsorbant est dépourvu de métaux catalytiques choisis dans les groupes 6 et 8 à 12.
Ledit oxyde réfractaire poreux est avantageusement choisi parmi les oxydes réfractaires poreux connus de l'Homme du métier, et de manière préférée parmi l'alumine, éventuellement activée, la silice, l'oxyde de titane, l'oxyde de zirconium et la silice alumine, et de manière très préférée est une alumine macroporeuse.
Ledit oxyde réfractaire poreux est avantageusement choisis parmi les oxydes réfractaires poreux présentant une macroporosité.
Ledit oxyde réfractaire poreux présente avantageusement un volume macroporeux, mesuré par intrusion au mercure, c'est à dire un volume compris dans les pores de diamètre supérieurs à 500 A, supérieur à 0,1 ml/g, et de manière préférée, compris entre 0,125 et 0,4 ml/g.
Ledit oxyde réfractaire poreux présente avantageusement un volume poreux total supérieur à 0,60 ml/g, et de préférence compris entre 0,625 et 1,5 ml/g et une surface spécifique exprimée en SBET avantageusement comprise entre 30 m2/g et 320 m2/g.
Les alcalino-terreux sont les éléments choisis parmi le béryllium, le magnésium, le calcium, le strontium, le baryum et le radium, de préférence choisis parmi le magnésium, le calcium et le strontium et de manière préférée parmi le magnésium et le calcium.
Lorsqu'il est imprégné, ledit adsorbant est avantageusement imprégné d'un ou plusieurs phosphates d'alcalino-terreux à hauteur de 0,2% à 40% poids, de préférence de 0,2 à 30% poids, de manière préférée de 0,2 à 20% poids, de manière très préférée de 0,2 à 10% poids et de manière encore plus préférée, de 0,5% à 5% poids par rapport à la masse totale dudit adsorbant. De préférence, le ou les phosphates d'alcalino-terreux sont imprégnés de toutes les manières connues par l'homme du métier, soit par immersion ou à sec et de manière préférée le ou les phosphates d'alcalino-terreux sont imprégnés à sec sur le support.
De manière préférée, le ou les phosphates d'alcalino-terreux se forment à la surface dudit support dudit adsorbant par l'imprégnation d'une solution contenant les phosphates et les cations alcalino-terreux ou par deux imprégnations successives, dans un premier temps, d'une solution contenant les phosphates et dans un deuxième temps d'une solution contenant les cations alcalino-terreux. L'ordre d'imprégnation desdites solutions est indifférent. De manière préférée la solution contenant les phosphates est imprégnée en premier. La ou les imprégnations sont avantageusement réalisées par immersion ou à sec et de manière préférée, à sec. Après chaque imprégnation, ledit support dudit adsorbant dudit deuxième réacteur imprégné obtenu est séché à une température comprise entre 90 et 120°C pendant 4 à 12h puis calciné sous air à une température comprise entre 450 et 550°C pendant 2 à 6 h. De préférence, ledit adsorbant est mis en forme sous la forme de grains de différentes formes et dimensions.
De manière préférée, ledit adsorbant est utilisé sous la forme d'un empilement de particules élémentaires dissociées ou sous la forme d'un ou plusieurs monolithes multicanaux installés en série ou en parallèle. Dans le cas où ledit adsorbant se présente sous la forme d'un empilement de particules élémentaires dissociées, ledit adsorbant se présente sous la forme de billes, de cylindres multilobées, de préférence avec un nombre de lobes compris entre 2 et 5 ou sous forme d'anneaux, de cylindres creux, d'anneaux creux, d'anneaux de Raschig, de cylindres creux dentelés, de cylindres creux crénelés, de roues de charrettes, de selles de Blend ou de cylindres à multiples trous, seuls ou en mélange.
Les lits fixes dudit dispositif peuvent comprendre des adsorbants présentant un ou plusieurs types de mise en forme. Selon un mode de réalisation préféré, seul le premier lit fixe dudit dispositif comprend des adsorbants présentant un ou plusieurs types de mise en forme, premier s'entendant comme le premier rencontré par le fluide. De préférence, le taux de remplissage dudit lit fixe, égal au ratio du volume rempli par ledit adsorbant sur le volume total dudit lit, est inférieur ou égal à 64%, de préférence compris entre 20% et 64%, et de manière très préférée comprise entre 20% et 60%. Le taux de remplissage est ajusté par la méthode de chargement dudit adsorbant et/ou les caractéristiques géométriques dudit adsorbant.
Ledit adsorbant peut avantageusement être utilisé seul ou en mélange. Il est particulièrement avantageux de superposer des adsorbants différents dans au moins deux lits fixes différents de hauteur variable, les adsorbants ayant le plus fort taux de vide étant de préférence utilisés dans le ou les premiers lits fixes, en entrée dudit dispositif.
Conformément à l'invention, ledit dispositif est opéré à une température comprise entre 50°C et 320°C, de préférence comprise entre 50 et 250°C, à une pression comprise entre 0, 1 et 7 MPa, de préférence comprise entre 0,3 et 1 MPa et avec un temps de séjour de ladite huile sur chacun desdits lits fixes compris entre 0,1 et 1,8 heures et de préférence compris entre 0,1 et 0,9 heures.
Selon une utilisation préférée du dispositif selon l'invention, au moins deux dispositifs sont utilisés en parallèle, et avantageusement permutables. Ainsi, il est possible nettoyer ou remplacer les lits fixes d'un des dispositifs à des fins de nettoyage lorsque le ou les adsorbants constituant ces lits fixes sont saturés en impuretés solides. Les options pour la phase de nettoyage du lit fixe saturé sont connues de l'Homme du métier et présentées par exemple dans le document FR 3 014 899.
Lors de l'utilisation de plusieurs dispositifs selon l'invention permutables, la permutation est avantageusement réalisée lorsque la teneur en phosphore dans l'huile prétraitée est supérieure à 2 ppm. Le dispositif selon l'invention peut avantageusement être utilisé pour le raffinage des huiles et corps gras alimentaires.
De préférence, le dispositif selon l'invention est utilisé en amont de tout procédé ou toute étape permettant le traitement desdites huiles en vue d'obtenir des bases gazoles et kérosènes incorporables au pool carburant. Dans un mode de réalisation préféré, ledit dispositif selon l'invention peut être utilisé pour le prétraitement en amont d'un procédé d'hydrotraitement desdites huiles.
Dans le cas où le dispositif selon l'invention est utilisé en amont d'un procédé d'hydrotraitement, l'huile brute ou semi raffinée issue de sources renouvelables prétraitées constitue la charge du procédé d'hydrotraitement.
L'hydrotraitement d'huile brute ou semi raffinée issue de sources renouvelables est déjà bien connu et est décrit dans de nombreux brevets. A titre d'exemple, le procédé d'hydrotraitement puis la séparation gaz/liquide suivie d'une éventuelle étape d'hydroisomérisation peut être mise en œuvre comme décrit dans le brevet FR 2 910 483, FR 2 950 895, FR 2 932 811, FR 2 932 812 ou EP 2 403 925.
Selon une variante préférée, on utilisera dans le procédé d'hydrotraitement, les catalyseurs tels que décrits dans la demande de brevet FR 2 943 071 décrivant des catalyseurs ayant une forte sélectivité pour les réactions d'hydrodésoxygénation.
Selon une autre variante préférée, on utilisera dans le procédé d'hydrotraitement, les catalyseurs tels que décrit dans la demande de brevet EP 2 210 663 décrivant des catalyseurs supportés ou massiques comprenant une phase active constituée d'un élément sulfuré du groupe VIB, l'élément du groupe VIB étant le molybdène.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit dispositif selon l'invention peut être utilisé en amont d'un procédé de transestérification desdites huiles de manière à produire des esters alkyliques.
Les huiles sont habituellement traitées selon un mode d'écoulement descendant (downflow selon la terminologie anglo-saxonne). Ces huiles ont de fortes tendances colmatantes en particulier du fait de la présence de phospholipides. L'utilisation d'un écoulement ascendant et du dispositif selon l'invention, qui ne sera pas colmaté par la présence de composés lourds ou d'impuretés visqueuses du fait de sa configuration pour le traitement des huiles sera donc particulièrement avantageuse en permettant une amélioration sensible de la durée d'utilisation dudit dispositif par rapport aux solutions de l'art antérieur. DESCRIPTION DES FIGURES
La Fig.l présente une vue schématique générale d'un arrangement particulier du dispositif selon l'invention. Un fluide monophasique 8 s'écoule de manière ascendante à travers le dispositif 1. Ledit dispositif comprend deux lits de particules solides 2 et 3. Par soucis de clarté, seuls les éléments du lit 2 sont numérotés.
Les lits sont maintenus sur leur surface inférieure par un moyen de distribution 4 et par un moyen de maintien desdites particules 3. Chaque lit comprend un moyen de dérivation 5 comprenant un conduit 6 et un moyen de restriction du passage 7 actionné par la pression différentielle à travers le lit. La Fig.2 présente un arrangement particulier du dispositif selon l'invention dans lequel ledit moyen de dérivation est disposé en périphérie dudit lit de particules. La numérotation est identique à celle de la figure 1.
EXEMPLES
L'exemple illustre une utilisation du dispositif selon l'invention et selon l'art antérieur pour le traitement d'une huile contenant des triglycérides, des acides gras libres et des esters. Il est illustré par la Fig.3.
Un dispositif selon l'art antérieur comprenant un lit fixe de particules solides d'alumines imprégnées de phosphate de calcium est traversé par une charge de type huile végétale de colza, de densité 875 kg.nv3 et de viscosité 5 cP. La vitesse superficielle liquide à travers chacun des lits est de 7 mm. s 1. Le dispositif a un diamètre intérieur de 2 m, correspondant au diamètre du lit fixe. Le lit fixe a une hauteur totale de 2 m.
La pression différentielle, également appelée perte de charge, à travers le lit fixe augmente progressivement jusqu'à atteindre 0,5 bar (0,05 MPa) en environ 45 jours. Cette perte de charge atteinte, il est nécessaire d'arrêter le dispositif afin de procéder au nettoyage ou au remplacement du lit fixe.
L'évolution temporelle de la perte de charge est représentée en trait plein sur la figure 3. Le dispositif selon l'invention comprend deux lits catalytiques de 2 m de diamètre et 1 m de hauteur chacun. Il est traversé de manière ascendante par une la même charge huile que le dispositif selon l'art antérieur (huile végétale de colza, de densité 750 kg. m 3 et de viscosité 5 cP). La vitesse superficielle liquide à travers chacun des lits catalytiques est de 7 mm. s 1.
Chacun des lits comprend un moyen de dérivation comprenant un tube de dérivation (by- pass) et une soupape avec ouverture progressive a été installée sur un tube de by-pass. Le diamètre du tube de by-pass est de 0,05 m. Chaque soupape est dimensionnée pour s'ouvrir progressivement à partir de 0,2 bars (0,02 MPa) de perte de charge, c'est-à-dire de pression différentielle, dans le lit catalytique.
Les deux lits catalytiques sont séparés d'une hauteur de 50 cm.
La perte de charge à travers le dispositif, mesurée entre l'entrée du premier lit et la sortie du second lit, augmente progressivement avec le temps. On observe peu après 40 jours l'ouverture progressive de la soupape du premier lit alors que la perte de charge totale atteint environ 0,2 bar (0,02 MPa). La pression différentielle continue d'augmenter jusqu'à ce que la soupape du second lit commence également à s'ouvrir, au bout d'une centaine de jours.
La perte de charge limite de 0,5 bar (0,05 MPa) sera atteinte au bout d'environ 110 jours, permettant ainsi de retarder substantiellement l'arrêt du dispositif pour le remplacement ou le nettoyage des lits fixes, alors que la même quantité totale de particules solides a été mise en œuvre.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif pour la circulation ascendante d'un fluide monophasique comprenant
- au moins deux lits de particules solides maintenus sur leur surface inférieure par un moyen de distribution dudit fluide et sur leur surface supérieure par un moyen de maintien desdites particules,
- chaque lit comprenant au moins un moyen de dérivation d'une partie dudit fluide, fixé audit moyen de distribution et audit moyen de maintien, ledit moyen de dérivation comprenant un conduit dont l'extrémité inférieure débouche en dessous de la surface inférieure dudit moyen de distribution et dont l'extrémité supérieure débouche au-dessus dudit moyen de maintien, ledit conduit comprenant un moyen de restriction du passage actionné par la pression différentielle à travers ledit lit.
Dispositif selon la revendication 1 comprenant au moins deux moyens de dérivation par lit, les moyens de restriction du passage desdits moyens de dérivation étant actionnés par des pressions différentielles à travers chacun desdits lits différentes.
Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit moyen de restriction comporte :
- une portion tubulaire évasée dont l'orifice ayant la plus petite section est orientée vers l'amont du conduit du moyen de dérivation,
- une pièce mobile, montée dans ladite portion tubulaire évasée de manière à autoriser un déplacement entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale, le positionnement de la pièce mobile étant fonction du débit de fluide dans ladite portion tubulaire évasée, et
- un moyen de rappel agissant sur la pièce mobile pour la déplacer vers la position de fermeture dans laquelle la pièce mobile obstrue l'orifice de la portion tubulaire évasée ayant la plus petite section.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel ledit moyen de restriction comporte :
- au moins une plaque montée mobile autour d'un axe sur l'extrémité supérieure du conduit du moyen de dérivation de manière à autoriser un déplacement entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale, le positionnement de ladite plaque étant fonction du débit de fluide dans le moyen de dérivation, et
- un moyen de rappel agissant sur la ou les plaque(s) pour la déplacer vers la position de fermeture lors de laquelle la ou les plaque(s) obstrue(nt) l'extrémité du conduit.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel un petit espace est aménagé entre la surface supérieure du lit et le moyen de maintien des particules.
6. Utilisation d'au moins un dispositif selon l'une des revendications précédentes pour le traitement d'une huile contenant des triglycérides et/ou des acides gras libres et/ou des esters dans lequel lesdites particules solides sont un adsorbant choisi parmi le groupe formé par les oxydes réfractaires poreux, les argiles, les zéolithes, les charbons actifs, le carbure de silicium et leurs mélanges, ledit dispositif étant opéré à une température comprise entre 50°C et 320°C, à une pression comprise entre 0,1 et 7 MPa et avec un temps de séjour de ladite huile sur ledit lit de particules solides compris entre 0,1 et 1,8 heures.
7. Utilisation selon la revendication 6 dans laquelle au moins deux dispositifs selon l'une des revendications 1 à 5 sont utilisés en parallèle.
8. Utilisation selon l'une des revendications 6 ou 7 dans laquelle ledit adsorbant est choisi parmi les oxydes réfractaires poreux présentant une macroporosité. 9. Utilisation selon l'une des revendications 6 à 8 dans laquelle ledit adsorbant est dépourvu de métaux catalytiques choisis dans les groupes 6 et 8 à 12. Utilisation selon l'une des revendications 6 à 9 dans laquelle ledit dispositif est utilisé pour le prétraitement en amont d'un procédé d'hydrotraitement de ladite huile.
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