WO2023131662A1 - Réacteur pour stocker de l'ammoniac sous une forme solide, notamment utilisable dans une machine thermique - Google Patents

Réacteur pour stocker de l'ammoniac sous une forme solide, notamment utilisable dans une machine thermique Download PDF

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WO2023131662A1
WO2023131662A1 PCT/EP2023/050201 EP2023050201W WO2023131662A1 WO 2023131662 A1 WO2023131662 A1 WO 2023131662A1 EP 2023050201 W EP2023050201 W EP 2023050201W WO 2023131662 A1 WO2023131662 A1 WO 2023131662A1
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WO
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reactor
diffuser
reactor according
collector
enclosure
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PCT/EP2023/050201
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Inventor
Gilles Labranque
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Sofrigam
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/003—Storage or handling of ammonia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B35/00—Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption
    • F25B35/04—Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption using a solid as sorbent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B37/00—Absorbers; Adsorbers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/406—Ammonia

Definitions

  • the present invention relates to a reactor using a reagent matrix for the sorption and desorption of a gas.
  • This reactor can be used alone as a tank for ammonia in solid form. This reactor can also be used in a thermal machine for the sorption of a cooling gas produced by the evaporation of a refrigerant fluid.
  • Such a cold production machine comprises an evaporator and a reactor arranged in a closed circuit. It uses a refrigerant fluid (the refrigerant) which is evaporated in the evaporator and whose vapors are adsorbed by a sorbent material (the sorbent), in the reactor.
  • a refrigerant fluid the refrigerant
  • the sorbent a refrigerant material
  • a cold production phase corresponds to the endothermic evaporation of the refrigerant in the low pressure evaporator and to the chemical sorption of the vapors produced thanks to the exothermic synthesis reaction taking place in the reactor.
  • the heat of reaction produced must be removed in such a way as to maintain the reaction out of equilibrium and thus allow the production of cold to continue.
  • the deviation from equilibrium is directly linked to the rate of transformation and therefore to the thermal power involved. Reaching equilibrium conditions causes the reaction to stop and therefore the sorption of the refrigerant gas by the sorbent.
  • a regeneration phase corresponds to the regeneration of the high pressure system.
  • the reactor must be designed to allow rapid and complete adsorption of the fluid, as well as rapid regeneration of the sorbent, during desorption.
  • An object of the invention is to propose a reactor which makes it possible to optimize both the power and the storage capacity of such a reactor.
  • a reactor for the sorption/desorption of a fluid by a reagent comprises an enclosure and at least one diffuser for said fluid in gaseous or liquid phase which extends along a longitudinal axis in a passage formed in said reagent .
  • the fitting is preferably a BSPP type male fitting.
  • the injector penetrates axially into the diffuser, preferably over a length which represents at least three times an internal diameter of the diffuser and/or at least one twentieth of the length of the diffuser.
  • the enclosure of the reactor may comprise a longitudinal cylinder and cowls which close the longitudinal ends of said cylinder, at least one of said upstream cowls carrying the intake means, each cowl being assembled in a sealed manner, preferably welded, at a respective end of said cylinder.
  • the reactor comprises two flanges to hold the reagent axially tight between them, the flanges having the shape of a disc pierced with an orifice for the passage of the diffuser.
  • a diffuser for a reactor comprises a collector and a filter envelope arranged around the collector, this collector ensuring rigidity of the diffuser and the envelope being provided to prevent particles of reagent are introduced into the collector, the collector having the shape of a tube pierced with holes distributed over its length.
  • the collector can be formed from a perforated sheet shaped so that the tube shape of the collector has a circular or triangular or polylobed cross-section. This sheet is preferably of the 10/10 R1T2 type.
  • the manifold is preferably closed at each of its longitudinal ends by a respective plug, an upstream plug being, where appropriate, pierced with an orifice provided to be adjusted around the injector, a penetration length of the injector at the inside of the diffuser being measured beyond the cap.
  • the envelope can be a steel mesh, preferably a reps mesh. It is advantageously designed to retain particles with dimensions greater than fifty microns.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a thermal machine integrating a reactor according to invention
  • FIG. 2 is a schematic view illustrating the operation of a reactor according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic view in axial section of a reactive wafer for a reactor according to the invention.
  • FIG. 4 is a schematic view in axial section of a reactor according to the invention, incorporating wafers such as that illustrated in FIG. 3;
  • FIG. 5 is a schematic detail view, in axial section, of the axial ends of the reactor of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a schematic detail view, in axial section, of a cowl provided with an injection device for an upstream axial end of the reactor of FIG. 4;
  • FIG. 7 is a perspective view of a flange for the reactor of Figure 4;
  • FIG. 8 is a longitudinal view of a diffuser for the reactor of Figure 4;
  • FIG. 9 is a perspective view of one end of an internal structure of the diffuser of Figure 8;
  • FIG. 10 is a perspective view of one end of an outer envelope of the diffuser of figure 8.
  • FIG. 1 schematically illustrates a thermal machine 1 according to the invention. It forms a closed circuit 2-5 which notably comprises a reactor 2 according to the invention, a condenser 3 and an evaporator 4, interconnected by a pipe 5.
  • the circuit contains a heat transfer fluid 6.
  • the machine can be used to produce cold in a container, not shown, in which the evaporator is arranged.
  • the evaporator comprises fluid 6 in liquid phase 6L; as it evaporates, fluid 6 “produces” cold F.
  • reactor 2 contains a sorbent 7, which absorbs fluid 6 when it enters the reactor, in gaseous phase 6G, producing heat C; thus, the fluid can be stored in the reactor, in solid form, combined with the sorbent.
  • the fluid can be desorbed to come and fill the evaporator, after having changed phase in the condenser 3.
  • a valve 8 makes it possible to regulate the flow rate of the fluid, between the evaporator and the reactor.
  • the upstream end 2M of the reactor is the end through which the fluid is introduced and from which it is extracted; the downstream end 2V is called the end which is longitudinally, therefore axially, opposite along a longitudinal axis X (see FIG. 2) of the reactor.
  • FIG. 2 illustrates, in its upper part, a state A, corresponding to the desorption of the fluid; in the lower part, FIG. 2 illustrates a state B, corresponding to the absorption of the fluid. State B corresponds to the state of figure 1.
  • reactor 2 has the shape of an axially elongated cylinder. It comprises a peripheral enclosure 9 which contains the reagent 7. The reagent forms an axial passage 10 and occupies a space between this passage and the enclosure 9.
  • the sorbent is mixed with an expanded natural graphite, to form a reactive matrix.
  • This matrix is compressed in the form of a wafer 11.
  • An axial section of such a wafer is illustrated in FIG. 3.
  • This wafer is annular, that is to say it has a cylindrical outer shape whose diameter DU is adapted to fit, with a low and regular clearance Jl l, in the enclosure of the reactor, of internal diameter DI 3N; it also has an internal shape, also cylindrical, forming a section of the passage 10, of substantially constant diameter D10.
  • the reactor 2 is filled with several pancakes 11 juxtaposed. They are held axially compressed together by two flanges 12, one upstream M, the other downstream V of the reactor.
  • the two flanges are identical to each other.
  • the enclosure 9 of the reactor of FIGS. 4 and 5 comprises a longitudinal cylinder 13, closed at its longitudinal ends on the one hand by a downstream cover 14 and on the other hand by an upstream cover 16.
  • Each cover 14, 16 is welded sealed manner at a respective end V, M of the cylinder 13.
  • the downstream cover 14 is completely sealed in itself; the upstream cover 16 carries inlet means 17 for the fluid 6G in the enclosure.
  • the reactor 2 further comprises a diffuser 20, in particular provided for distributing the fluid 6G along the passage 10, during the absorption phase.
  • Figure 6 illustrates in isolation the upstream cowl 16 and the intake means 17. It is substantially of revolution around the longitudinal axis X of the reactor. It has the shape of a cap, domed, concave on the interior side N to the reactor and convex on the exterior side E. It is substantially identical to the downstream cowl 14, except in that it is pierced with an axial orifice 21, in which are mounted the inlet means 17. The inlet means are welded in a sealed manner with the cover 16, at the periphery of the orifice 21, against the inner side of the cover 16.
  • the inlet means 17 comprise, outside E of the enclosure, a connector 22 provided to fix thereto in a sealed manner a pipe 5 of the machine 1. They also comprise, inside N of the enclosure, a tubular injector 23.
  • the connector 22 is a male connector of the BSPP type.
  • the injector 23 has the shape of a straight cylindrical tube, fitted fitted into the bore of the connector 22. It is fixed to it in a sealed manner by welding.
  • the tube extends axially from the fitting inside N of reactor 2, towards the downstream cowl 14. In the example shown, it enters the diffuser over a penetration length L23.
  • Figure 7 is a perspective view which illustrates a flange 12.
  • the flange comprises a disc 26 and an annular rib 27 formed on a free face 28.
  • the flange further comprises a bearing face 29, opposite the free face 28, hidden in Figure 7.
  • the bearing face 29 is provided to bear against a wafer 11.
  • the disc is axially pierced with an orifice 25 whose diameter D25 is substantially equal to the diameter D10 of the passage 10, it allows the diffuser 20 to pass through it.
  • the disc has an outer diameter D26 less than the outer diameter DU of the wafers.
  • the rib has a diameter D27 and a height H27 such that, when the reactor is filled, as illustrated in FIGS. 4 and 5, the rib serves as a support for the downstream flange against the downstream cover 14, without the disc 26 touching the walls of the enclosure.
  • the rib allows longitudinal wedging of the solvent 7 in the reactor.
  • the diffuser 20 comprises two main parts: a collector 31 and a filter envelope 32.
  • the collector 31 provides rigidity to the diffuser. It allows the distribution and collection of the gaseous fluid along the conduit 10.
  • the manifold 31 is made from a perforated sheet folded three times longitudinally, so as to give it a substantially triangular cross section and inscribed in a circle D31 of about fourteen millimeters.
  • the sheet used has a thickness of one millimeter E31, pierced with holes 33 whose diameter is close to five millimeters.
  • the collector 31 is blocked upstream and downstream.
  • the downstream plug 34 has a completely sealed surface, the upstream plug 36 is pierced with an orifice fitted around the injector 23.
  • the injector 23 enters the manifold 31, beyond the upstream plug 36 over a length L23, which ensures good diffusion of the gaseous fluid in the manifold 31.
  • the envelope 32 is formed of a steel mesh allowing filtration of particles having a diameter greater than fifty micrometers. She avoids particles from the reactive matrix 7 clutter the circuit 5 and interfere with its thermodynamic operation as well as the dynamic operation of its mechanical elements, in particular of the valve 8.
  • the envelope is a welded REPS 50pm fabric on itself around collector 31.
  • the collector can be made from a sheet of the 10/10 R1T2 type, that is to say having a thickness R31 of one millimeter, and pierced with holes 33 arranged in staggered rows of which the diameter D33 is one millimeter and the center distance between two neighboring holes is two millimeters.
  • This sheet is rolled so as to give it a substantially cylindrical shape with an outside diameter D31 of fourteen millimeters or less.
  • the reactor has the following dimensions:
  • passage 10 diameter 20 mm, approximately;
  • outer diameter of a wafer 11 107 millimeters, approximately;
  • the reactor described is essentially a means for storing ammonia in a stabilized form. This storage can be used regardless of the use that is made of the ammonia once desorbed, that is to say once removed from storage. Also, in particular, but not exclusively, the dimensions of the various elements of the reactor may vary, in particular depending on the power or the quantity of ammonia desired.
  • the collector instead of having a circular or triangular section, can also have a polylobed or polyhedral section.
  • a non-circular section allows good circulation of the fluid between the collector and its filter envelope, therefore a good distribution of the fluid in the passage, and thus, a faster and more homogeneous absorption of the fluid by the reagent.
  • the cylindrical shape of the reactor enclosure is particularly suitable for high pressures of the gaseous fluid.
  • a lower pressure may be necessary and different shapes, in particular polyhedral, can be adapted to the size of the reactor in the machine that houses it.
  • a reactor placed under a floor will advantageously have a rectangular or hexagonal section, in order to increase the storage capacity of the reactor.
  • each diffuser can be connected to its own cover and/or its own means of admission.

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Abstract

L'invention porte sur un réacteur (2) pour la sorption/désorption d'un fluide caloporteur par un réactif (7) dans une machine thermique, comprenant une enceinte (9) et un diffuseur (20) pour ledit fluide en phase gazeuse qui s'étend selon un axe longitudinal (X) dans un passage (10) formé dans le réactif (7).

Description

DESCRIPTION
Titre : Réacteur pour stocker de 1’ammoniac sous une forme solide, notamment utilisable dans une machine thermique.
La présente invention porte sur un réacteur utilisant une matrice de réactif pour la sorption et désorption d’un gaz.
Ce réacteur peut être utilisé seul comme réservoir d’ammoniac sous forme solide. Ce réacteur peut également être utilisé dans une machine thermique pour la sorption d’un gaz de refroidissement produit par l’évaporation d’un fluide réfrigérant.
Une telle machine de production de froid comprend un évaporateur et un réacteur disposés dans un circuit fermé. Elle utilise un fluide réfrigérant (le réfrigérant) qui est évaporé dans l’ évaporateur et dont les vapeurs sont adsorbées par une matière sorbante (le sorbant), dans le réacteur.
Une phase de production de froid correspond à l'évaporation endothermique du réfrigérant dans l'évaporateur à basse pression et à la sorption chimique des vapeurs produites grâce à la réaction exothermique de synthèse ayant lieu dans le réacteur. La chaleur de réaction produite doit être évacuée de manière à maintenir la réaction hors équilibre et permettre ainsi que la production de froid se poursuive. L'écart à l'équilibre est directement lié à la vitesse de transformation et donc à la puissance thermique mise en jeu. Atteindre les conditions d'équilibre entraine l'arrêt de la réaction et donc de la sorption du gaz réfrigérant par le sorbant.
Cette phase se termine lorsqu'il ne reste plus de fluide réfrigérant à évaporer. Une phase de régénération correspond à la régénération du système à haute pression. En apportant de la chaleur au réacteur, à une température supérieure à sa température d'équilibre, la vapeur est désorbée par le réactif et se condense au condenseur ; la chaleur latente de condensation est évacuée dans le milieu environnant.
Le réacteur doit être conçu pour permettre une adsorption rapide et complète du fluide, ainsi qu’une régénération rapide du sorbant, lors de la désorption.
Un but de l'invention est de proposer un réacteur qui permette d’optimiser à la fois la puissance et la capacité de stockage d’un tel réacteur.
Selon l’invention, un réacteur pour la sorption/désorption d’un fluide par un réactif comprend une enceinte et au moins un diffuseur pour ledit fluide en phase gazeuse ou liquide qui s’étend selon un axe longitudinal dans un passage formé dans ledit réactif.
Il comprend avantageusement des moyens pour admettre le fluide dans l’enceinte, ces moyens d’admission comprenant, à l’extérieur de l’enceinte, un raccord prévu pour y fixer une conduite de la machine, et, à l’intérieur de l’enceinte, un injecteur tubulaire. Le raccord est de préférence un raccord mâle de type BSPP. Avantageusement, l’injecteur pénètre axialement dans le diffuseur de préférence sur une longueur qui représente au moins trois fois un diamètre intérieur du diffuseur et/ou au moins un vingtième de la longueur du diffuseur.
L’enceinte du réacteur peut comprendre un cylindre longitudinal et des capots qui ferment les extrémités longitudinales dudit cylindre, au moins un desdits capots amont portant les moyens d’admission, chaque capot étant assemblé de façon étanche, de préférence soudé, à une extrémité respective dudit cylindre. Avantageusement, le réacteur comprend deux flasques pour maintenir le réactif axialement serré entre eux, les flasques ayant une forme de disque percé d’un orifice pour le passage du diffuseur.
Selon un deuxième objet de l’invention, un diffuseur pour un réacteur selon l’invention comprend un collecteur et une enveloppe filtrante disposée autour du collecteur, ce collecteur assurant une rigidité du diffuseur et l’enveloppe étant prévue pour empêcher que des particules de réactif ne s’introduisent dans le collecteur, le collecteur ayant une forme de tube percé de trous répartis sur sa longueur. Le collecteur peut être formé d’une tôle perforée mise en forme de sorte que la forme de tube du collecteur a une section transversale circulaire ou triangulaire ou polylobée. Cette tôle est de préférence du type 10/10 R1T2. Le collecteur est de préférence fermé à chacune de ses extrémités longitudinales par un bouchon respectif, un bouchon amont étant, le cas échéant, percé d’un orifice prévu pour être ajusté autour de l’injecteur, une longueur de pénétration de l’injecteur à l’intérieur du diffuseur étant mesurée au-delà du bouchon.
L’enveloppe peut être une toile d’acier, de préférence une toile reps. Elle est avantageusement prévue pour retenir des particules de dimensions supérieures à cinquante microns.
Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : [Fig- 1] est une vue schématique en perspective d’une machine thermique intégrant un réacteur selon l’invention ;
[Fig. 2] est une vue schématique illustrant le fonctionnement d’un réacteur selon l’invention ;
[Fig. 3] est une vue schématique en coupe axiale d’une galette réactive pour un réacteur selon l’invention ;
[Fig. 4] est une vue schématique en coupe axiale d’un réacteur selon l’invention, intégrant des galettes telles que celle illustrée à la figure 3 ; [Fig. 5] est une vue schématique de détail, en coupe axiale, des extrémités axiales du réacteur de la figure 4 ;
[Fig. 6] est une vue schématique de détail, en coupe axiale, d’un capot muni d’un dispositif d’injection pour une extrémité axiale amont du réacteur de la figure 4 ;
[Fig. 7] est une vue en perspective d’un flasque pour le réacteur de la figure 4 ; [Fig. 8] est une vue longitudinale d’un diffuseur pour le réacteur de la figure 4 ; [Fig. 9] est une vue en perspective d’une extrémité d’une structure interne du diffuseur de la figure 8 ; et,
[Fig. 10] est une vue en perspective d’une extrémité d’une enveloppe externe du diffuseur de la figure 8.
La figure 1 illustre schématiquement une machine thermique 1 selon l’invention. Elle forme un circuit fermé 2-5 qui comprend notamment un réacteur 2 selon l’invention, un condenseur 3 et un évaporateur 4, reliés entre eux par une conduite 5. Le circuit contient un fluide caloporteur 6. La machine peut être utilisée pour produire du froid dans un conteneur, non représenté, dans lequel est disposé l’évaporateur. Comme illustré à la figure 1, à une première extrémité, l’évaporateur comprend du fluide 6 en phase liquide 6L ; en s’évaporant, le fluide 6 « produit » du froid F. À une autre extrémité du circuit, le réacteur 2 contient un sorbant 7, qui absorbe le fluide 6 lorsqu’il pénètre dans le réacteur, en phase gazeuse 6G, produisant de la chaleur C ; ainsi, le fluide peut être stocké dans le réacteur, sous forme solide, combiné au sorbant. Le fluide peut être désorbé pour venir remplir l’évaporateur, après avoir changé de phase dans le condenseur 3. Une vanne 8 permet de réguler le débit du fluide, entre l’évaporateur et le réacteur. Par convention, on appelle extrémité amont 2M du réacteur, l’extrémité par laquelle le fluide y est introduit et d’où il en est extrait ; on appelle extrémité aval 2V, l’extrémité qui est longitudinalement, donc axialement, opposée selon un axe longitudinal X (voir figure 2) du réacteur. Le réacteur 2 est sensiblement de révolution autour de l’axe longitudinal X. La figure 2 illustre, en sa partie haute un état A, correspondant à la désorption du fluide ; en partie basse, la figure 2 illustre un état B, correspondant à l’absorption du fluide. L’état B correspond à l’état de la figure 1.
Dans cet exemple, le réacteur 2 a la forme d’un cylindre axialement allongé. Il comprend une enceinte périphérique 9 qui contient le réactif 7. Le réactif forme un passage axial 10 et occupe un espace entre ce passage et l’enceinte 9.
Dans l’état A, lors de la désorption, le fluide sous forme gazeuse 6G est désorbé et drainé selon Fl au travers du sorbant, jusque dans le passage 10 d’où il est extrait selon F2.
Dans l’état B, lors de l’absorption, le fluide sous forme gazeuse 6G est introduit dans le passage 10 selon F3 et percole selon F4 au travers du sorbant 7.
Dans un mode de réalisation préféré, le sorbant est mélangé avec un graphite naturel expansé, pour former une matrice réactive. Cette matrice est comprimée en forme de galette 11. Une coupe axiale d’une telle galette est illustrée à la figure 3. Cette galette est annulaire, c’est-à-dire qu’elle a une forme extérieure cylindrique dont le diamètre DU est adaptée pour s’ajuster, avec un jeu Jl l faible et régulier, dans l’enceinte du réacteur, de diamètre intérieur DI 3N ; elle a en outre une forme intérieure, elle aussi cylindrique, formant un tronçon du passage 10, de diamètre D10 sensiblement constant.
Comme illustré aux figures 4 et 5, le réacteur 2 est rempli de plusieurs galettes 11 juxtaposées. Elles sont maintenues axialement comprimées entre elles par deux flasques 12, l’un à l’amont M, l’autre à l’aval V du réacteur. Les deux flasques sont identiques entre eux. L’ enceinte 9 du réacteur des figure 4 et 5 comprend un cylindre longitudinal 13, fermé à ses extrémités longitudinales d’une part par un capot aval 14 et d’autre part par un capot amont 16. Chaque capot 14, 16 est soudé de façon étanche à une extrémité respective V, M du cylindre 13. Le capot aval 14 est totalement étanche en lui-même ; le capot amont 16 porte des moyens d’admission 17 pour le fluide 6G dans l’enceinte. Le réacteur 2 comprend en outre un diffuseur 20, notamment prévu pour répartir le fluide 6G le long du passage 10, lors de la phase d’absorption.
La figure 6 illustre isolément le capot amont 16 et les moyens d’admission 17. Il est sensiblement de révolution autour de l’axe longitudinal X du réacteur. Il a la forme d’une calotte, bombée, concave du côté intérieur N au réacteur et convexe du côté extérieur E. Il est sensiblement identique au capot aval 14, sauf en ce qu’il est percé d’un orifice axial 21, dans lequel sont montés les moyens d’admission 17. Les moyens d’admission sont soudés de façon étanche avec le capot 16, à la périphérie de l’orifice 21, contre le côté intérieur du capot 16.
Les moyens d’admission 17 comprennent, à l’extérieur E de l’enceinte, un raccord 22 prévu pour y fixer de façon étanche une conduite 5 de la machine 1. Ils comprennent aussi, à l’intérieur N de l’enceinte, un injecteur tubulaire 23. Dans l’exemple illustré, le raccord 22 est un raccord mâle de type BSPP.
L’injecteur 23 a la forme d’un tube cylindrique rectiligne, emmanché ajusté dans l’alésage du raccord 22. Il y est fixé de façon étanche par soudure. Le tube s’étend axialement depuis le raccord à l’intérieur N du réacteur 2, en direction du capot aval 14. Dans l’exemple illustré, il pénètre dans le diffuseur sur une longueur de pénétration L23.
La figure 7 est une vue en perspective qui illustre un flasque 12. Dans l’exemple illustré, le flasque comprend un disque 26 et une nervure annulaire 27 formée sur une face libre 28. Le flasque comprend en outre une face d’appui 29, opposée à la face libre 28, masquée à la figure 7. Comme illustré à la figure 5, la face d’appui 29 est prévue pour venir en appui contre une galette 11. Le disque est axialement percé d’un orifice 25 dont le diamètre D25 est sensiblement égal au diamètre D10 du passage 10, il permet que le diffuseur 20 puisse le traverser. Le disque a un diamètre extérieur D26 inférieur au diamètre extérieur DU des galettes. La nervure à un diamètre D27 et une hauteur H27 tels que, lorsque le réacteur est rempli, comme illustré aux figures 4 et 5, la nervure sert d’appui pour le flasque aval contre le capot aval 14, sans que le disque 26 touche les parois de l’enceinte. Ains, la nervure permet un calage longitudinal du solvant 7 dans le réacteur.
On va maintenant décrire le diffuseur 20, en référence aux figures 8 à 10.
Le diffuseur 20 comprend deux pièces principales : un collecteur 31 et une enveloppe filtrante 32.
Le collecteur 31 assure une rigidité au diffuseur. Il permet la distribution et la collecte du fluide gazeux le long du conduit 10. Dans l’exemple illustré, le collecteur 31 est réalisé à partir d’une tôle perforée pliée trois fois longitudinalement, de façon à lui donner une section transversale sensiblement triangulaire et inscrite dans un cercle D31 d’environ quatorze millimètres. La tôle utilisée a une épaisseur E31 d’un millimètre, percée de trous 33 dont le diamètre est voisin de cinq millimètres. Afin d’assurer une diffusion latérale à travers les trous 31, le collecteur 31 est bouché en amont et en aval. Le bouchon aval 34 présente une surface complètement étanche, le bouchon amont 36 est percé d’un orifice ajusté autour de l’injecteur 23. L’injecteur 23 pénètre dans le collecteur 31, au-delà du bouchon amont 36 sur une longueur L23, ce qui assure une bonne diffusion du fluide gazeux dans le collecteur 31.
L’enveloppe 32 est formée d’une toile d’acier permettant une filtration de particules ayant un diamètre supérieur à cinquante micromètres. Elle évite que des particules issues de la matrice réactive 7 viennent encombrer le circuit 5 et en gêner le fonctionnement thermodynamique ainsi que le fonctionnement dynamique de ses éléments mécaniques, notamment de la vanne 8. Dans l’exemple illustré, l’enveloppe est une toile REPS 50pm soudée sur elle-même autour du collecteur 31.
Dans un autre mode de réalisation, le collecteur peut être réalisé à partir d’une tôle de type 10/10 R1T2, c’est-à-dire ayant une épaisseur R31 d’un millimètre, et percée de trous 33 disposés en quinconces dont le diamètre D33 est d’un millimètre et l’entraxe entre deux trous voisins est de deux millimètres. Cette tôle est roulée de façon à lui donner une forme sensiblement cylindrique de diamètre extérieur D31 de quatorze millimètres ou moins.
Dans l’exemple illustré, le réacteur a les dimensions suivantes :
- D10, diamètre du passage 10 : 20 millimètres, environ ;
- DU, diamètre extérieur d’une galette 11 : 107 millimètres, environ ;
- L23, longueur de pénétration du diffuseur 23 : 30 millimètres, environ ;
- D13N, diamètre interne de l’enceinte 9 : 109 millimètres, environ ;
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. Au contraire, l'invention est définie par les revendications qui suivent.
Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Bien que la description ait été faite en référence à une machine thermique, le réacteur décrit est essentiellement un moyen pour stocker de l’ammoniac sous une forme stabilisée. Ce stockage peut être utilisé quelle que soit l’utilisation qui est faite de l’ammoniac une fois désorbé, c’est-à-dire une fois déstocké. Aussi, notamment, mais non exclusivement, les dimensions des différents éléments du réacteur peuvent varier, notamment en fonction de la puissance ou de la quantité d’ammoniac souhaitée.
Le collecteur, au lieu d’avoir une section circulaire ou triangulaire, peut aussi avoir une section polylobée ou polyédrique. Une section non circulaire permet une bonne circulation du fluide entre le collecteur et son enveloppe filtrante, donc une bonne répartition du fluide dans le passage, et ainsi, une absorption plus rapide et plus homogène du fluide par le réactif.
La forme cylindrique de l’enceinte du réacteur est particulièrement adaptée à des pressions élevées du fluide gazeux. Bien entendu, selon les applications, une pression moins élevée peut être nécessaire et des formes différentes, notamment polyédriques, peuvent être adaptées à l’encombrement du réacteur dans la machine qui l’ héberge. Ainsi, un réacteur placé sous un plancher aura avantageusement une section rectangulaire ou hexagonale, afin d’augmenter la capacité de stockage du réacteur.
Si le réactif a une forme et/ou une épaisseur qui le nécessite, il peut être avantageux d’utiliser plusieurs diffuseurs pour un même réacteur ; chaque diffuseur peut être relié à son propre capot et/ou ses propres moyens d’admission.

Claims

Revendications Réacteur (2) pour la sorption/dé sorption d’un fluide caloporteur (6) par un réactif (7) dans une machine thermique (1), caractérisé en ce qu’il comprend une enceinte (9) pour contenir ledit réactif et au moins un diffuseur (20) pour ledit fluide en phase gazeuse (6G) qui s’étend selon un axe longitudinal (X) dans un passage (10) formé dans ledit réactif. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’admission (17) pour le fluide (6G) dans l’enceinte, lesdits moyens d’admission comprenant, à l’extérieur (E) de l’enceinte, un raccord (22) prévu pour y fixer une conduite (5) de la machine (1), et, à l’intérieur (N) de ladite enceinte, un injecteur tubulaire (23), ledit raccord (22) étant de préférence un raccord mâle de type BSPP. Réacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’injecteur (23) pénètre axialement dans le diffuseur (20) sur une longueur (L23) qui représente de préférence au moins trois fois un diamètre intérieur du diffuseur (20) et/ou au moins un vingtième de la longueur dudit diffuseur. Réacteur selon l’une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l’enceinte comprend un cylindre longitudinal (13) et des capots (14, 16) qui ferment les extrémités longitudinales dudit cylindre, au moins un desdits capots (16) portant les moyens d’admission (17), chaque capot étant assemblé de façon étanche, de préférence soudé, à une extrémité respective (V, M) dudit cylindre. Réacteur selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend deux flasques (12), pour maintenir le réactif (7) axialement serré entre eux, lesdits flasques ayant une forme de disque (26) percé d’un orifice (25) pour le passage du diffuseur (20). Réacteur selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le diffuseur comprend un collecteur (31) et une enveloppe filtrante (32) disposée autour dudit collecteur, ledit collecteur assurant une rigidité du diffuseur (20) et ladite enveloppe étant prévue pour empêcher que des particules de réactif s’introduisent dans ledit collecteur, ledit collecteur ayant une forme de tube percé de trous (33) répartis sur sa longueur. Réacteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le collecteur est une tôle perforée mise en forme de sorte que la forme de tube dudit collecteur a une section transversale circulaire ou triangulaire ou polylobée, ladite tôle étant de préférence du type 10/10 RI T2. Réacteur selon l’une des revendications 6 et 7 et selon l’une des revendication 2 à 4, caractérisé en ce que le collecteur est fermé à chacune de ses extrémités longitudinales par un bouchon respectif, un bouchon amont étant percé d’un orifice prévu pour être ajusté autour de l’injecteur (23), une longueur de pénétration (L23) dudit injecteur à l’intérieur du diffuseur étant mesurée au-delà dudit bouchon. Réacteur selon l’une des revendication 6 à 8, caractérisée en ce que l’enveloppe est une toile d’acier, de préférence une toile reps. Réacteur selon l’une des revendication 6 à 9, caractérisée en ce que l’enveloppe est prévue pour retenir des particules de dimensions supérieures à cinquante microns. Procédé pour stocker de l’ammoniac utilisant un réacteur selon l’une des revendications 1 à 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20020189279A1 (en) * 2001-04-12 2002-12-19 Pfister Dennis M. Active sorption thermal storage container
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