FR2740053A1 - Distributeur permettant l'injection et/ou le soutirage independants de fluides - Google Patents

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Abstract

Dispositif (DME) pour distribuer, mélanger, injecter et/ou soutirer plusieurs fluides de manière indépendante, au moins un des fluides étant un fluide principal et au moins deux fluides secondaires. Le dispositif comporte au moins une chambre de mélange et au moins deux circuits indépendants d'injection et/ou de soutirage des deux fluides secondaires, les circuits indépendants étant disposés selon une des parois de la chambre dont la direction est sensiblement parallèle à l'axe du DME. Colonne chromatographique comportant au moins un dispositif présentant les caractéristiques énoncées ci-dessus.

Description

La présente invention concerne un dispositif, ou en abrégé DME, et un procédé permettant de distribuer, mélanger, additionner et/ou soutirer plusieurs fluides, au moins un fluide principal et au moins deux autres fluides secondaires.
Elle trouve notamment son application dans le domaine de la chromatographie pour des fluides se trouvant dans l'état gazeux, liquide ou encore supercritique.
Lorsque les procédés de séparation par distillation ne sont pas efficaces, il est possible et habituel de faire appel à des systèmes de lit mobile simulé, pour séparer les corps comportant par exemple plusieurs composés chimiques différents ou encore des corps comportant des isomères.
Ainsi, le dispositif selon la présente invention, dénommé ci-après en abrégé DME, est disposé, par exemple, de manière avantageuse dans une colonne comportant plusieurs lits de solides granulaires, entre deux de ces lits par exemple. II a pour fonction notamment de distribuer ou de collecter sur la totalité de la section de la colonne tout fluide additionné ou soutiré. II sert aussi à remélanger le fluide circulant dans les lits des solides granulaires lorsqu'aucun autre fluide secondaire est additionné ou soutiré.
Les procédés de chromatographie mettent en oeuvre généralement plusieurs fluides appelés fluides secondaires pour les distinguer du fluide principal ou corps à séparer, circulant dans la colonne de chromatographie.
Ces fluides secondaires peuvent être de nature différentes et être soutirés de la colonne ou enoore injectés par exemple au niveau du DME.
Cette différence de nature conduit, par exemple, à des risques de pollution d'un fluide envers l'autre nécessitant des opérations supplémentaires de rinçage lorsque le circuit d'injection et/ou de soutirage est commun aux fluides secondaires.
De plus, en cours de chromatographie, en fin d'opération de soutirage d'un premier fluide, il subsiste un bouchon ou reliquat de ce fluide qu'il est nécessaire d'éliminer avant de procéder au soutirage et/ou à l'injection d'un second fluide.
Pour cela, une opération préliminaire consiste à pousser ou à soutirer ce reliquat de la colonne.
Les opérations de rinçages habituellement réalisées pour nettoyer les circuits et/ou les purger contribuent à augmenter la complexité des étapes du procédé mis en oeuvre dans la cobnne, son coût et son rendement.
Différents systèmes de distribution ou DME sont décrits dans l'art antérieur et aussi utilisés au stade industriel pour la chimie fine, le laboratoire ou la grande industrie.
Par exemple, les distributeurs de la société AMICON, et ceux décrits dans les brevets US-A-3.948.775, US-A-3.214.247 et US 3.723.072. Toutefois, aucun de ces dispositifs ne décrit ni ne suggère d'utiliser plusieurs circuits d'injection et/ou de soutirage "dédiés" à un fluide, c'est-àdire utilisés pour un fluide prédéterminé, permettant ainsi de pallier les inconvénients prémentionnés.
Le mot "dédié" est utilisé dans le contexte pour signifier qu'un circuit verra le passage uniquement d'un fluide, lors de la mise en oeuvre du procédé.
La présente invention est une amélioration de la demande précédente du demandeur
WP-95/03867, où est évoquée la possibilité de disposer plusieurs circuits d'injection et/ou de soutirage de fluides secondaires positionnés au-dessus de la chambre de mélange. Un tel agencement est bien adapté pour un nombre de fluides secondaires dans la colonne au plus égal à deux. Néanmoins, il convient moins bien pour l'utilisation de plus de deux fluides secondaires, injectés et/ou soutirés de la colonne, du fait notamment de la complexité de distribution des conduits reliant les chambres d'injection et/ou de soutirage avec l'extérieur.
Par ailleurs, lors d'une opération d'injection et/ou de soutirage, il est préférable que le fluide injecté et/ou soutiré arrive simultanément en tout point de la ou des chambres de mélange, ce qui n'est pas possible lorsqu'il existe un bouchon ou reliquat d'un fluide ayant une nature différente dans un des conduits.
De même, mécaniquement un tel agencement conduit à limiter la taille des circuits d'injection et/ou d'extraction lorsque ce nombre de fluides est supérieur à quatre.
Avantageusement, le DME selon l'invention offre une disposition appropriée des chambres d'injection et/ou de soutirage et de la chambre de mélange quelque soit le nombre de fluides secondaires injectés et/ou soutirés de la colonne.
De plus, dans les opérations de chromatographie, il est important de rendre la propagation du fluide principal dans la colonne aussi uniforme que possible en obtenant un écoulement de type piston. Un des moyens pour y parvenir est de minimiser les différences de temps de parcours, entre les différentes lignes de flux du fluide, ou entre les différentes particules de fluides, avant leur entrée dans la chambre de mélange. En effet, ces lignes de flux vont avoir des longueurs de parcours et des temps de parcours différents en fonction de la position qu'elles occupent par rapport à leur chemin de circulation à l'intérieur de la colonne, ce chemin étant par exemple référencé par rapport à l'axe de la colonne, (ou encore par rapport à une de ses parois), et à la position de la chambre de mélange, plus particulièrement de l'ouverture de la chambre permettant le passage des fluides.
Par exemple, lorsque la chambre de mélange est disposée sensiblement au centre de la colonne et son ouverture au voisinage de l'axe central de cette colonne. le temps de parcours pour une ligne de fluide circulant au voisinage de la paroi extérieure de l'enceinte est supérieur au parcours d'une ligne de flux circulant au voisinage du centre de la colonne.
Ces différences de temps de parcours induisent des décalages dans l'arrivée des lignes de flux dans la chambre de mélange qui peuvent entraîner des perturbations au niveau du front d'avancement du fluide principal. Cette non homogénéité dans les instants d'arrivée peut affecter la qualité du mélange réalisé dans la chambre, et de plus perturber les différents courants de propagation des fluides principaux avançant ou se propageant sous forme de "piston".
Ainsi, la présente invention conceme un dispositif permettant de distribuer, de mélanger, d'injecter et/ou de soutirer plusieurs fluides, un des fluides étant un fluide principal A1, et au moins un premier fluide secondaire B1 et un second fluide secondaire B2, le dispositif comportant des moyens de collecte du fluide principal A1, les moyens de collecte étant en relation avec au moins une chambre de mélange, au moins un premier circuit d'injection et/ou de soutirage d'un premier fluide secondaire B1, et au moins un second circuit d'injection et/ou de soutirage d'un second fluide secondaire B2, les circuits d'injection et/ou de soutirage étant en communication avec la chambre de mélange à l'aide d'une ou plusieurs d'ouvertures permettant le passage des fluides secondaire dans la chambre de mélange, la chambre de mélange comportant au moins un orifice d'introduction et un orifice de sortie.
II est caractérisé en ce que les circuits d'injection et/ou de soutirage sont distincts et disposés à proximité de la chambre de mélange selon au moins une de ses parois qui a une direction sensiblement parallèle à axe du DME.
Selon un mode de réalisation du DME selon l'invention les circuits distincts d'injection et/ou de soutirage sont, par exemple, disposés l'un au-dessus de l'autre et d'un même coté de la chambre de mélange.
Les circuits d'injection et/ou de soutirage sont disposés selon au moins une des parois de la périphérie de la chambre de mélange. Selon un mode préféré du dispositif selon invention, les circuits indépendants d'injection et/ou de soutirage sont disposés de part et d'autre de la chambre de mélange, par exemple selon deux parois latérales opposées.
Le nombre de circuits d'injection et/ou de soutirage est au moins supérieur à quatre.
Avantageusement, au moins un des circuits d'injection et/ou de soutirage est associé à au moins un préçircuit d'injection et/ou de soutirage.
L'un des circuits d'injection et/ou de soutirage sont associés à un pré-circuit d'injection et/ou de soutirage.
Les circuits d'injection et/ou d'extraction et les pré-circuits d'injection et/ou de soutirage communiquent par exemple avec la chambre de mélange ou entre eux par un ou plusieurs orifices disposés selon les parois des différentes chambres ou des différents circuits pour que les axes des orifices soient décalés les uns par rapport aux autres.
Le dispositif selon l'invention peut comporter des moyens de collecte et/ou des moyens de redistribution dont la forme est adaptée pour minimiser les écarts des temps de parcours des lignes de fluides avant la chambre de mélange et/ou après cette chambre, jusqu'à un point situé en aval de la chambre.
Les moyens de collecte comportent par exemple une grille de collecte s'étendant sensiblement sur la totalité de la section du DME et/ou un espace de collecte, au moins l'un de ces éléments ayant une forme adaptée pour minimiser les écarts entre les temps de parcours des différentes lignes de flux du fluide principal avant leur entrée dans la chambre de mélange et/ou les moyens de redistribution comportent au moins une grille de redistribution et/ou s'étendant sensiblement sur toute la section du DME.
Les moyens de redistribution comportent, par exemple au moins une grille de redistribution et/ou un espace de redistribution qui s'étend par exemple sensiblement sur toute la section du
DME, au moins un de ces éléments ayant une forme adaptée pour minimiser les écarts entre les temps de parcours des différentes lignes de flux du fluide principal après la sortie de la chambre de mélange.
L'invention concerne aussi une colonne permettant la séparation d'un corps à partir d'un fluide comportant au moins plusieurs composés séparables, comprenant au moins un premier et un second lit de solides granulaires séparés par un DME, le DME comportant des moyens de collecte du corps à séparer, les moyens de collecte étant en relation avec au moins une chambre de mélange, au moins un premier circuit d'introduction et/ou de soutirage d'un premier fluide secondaire B1 et au moins un second circuit d'injection et/ou de soutirage d'un second fluide secondaire B2, les circuits d'injection et/ou de soutirage étant en communication avec la chambre de mélange à l'aide d'une ou plusieurs d'ouvertures permettant le passage des fluides secondaires B1, B2 vers ou de la chambre de mélange, la chambre de mélange comportant au moins un orifice d'introduction et un orifice de sortie.
Elle est caractérisée en ce que en ce que les circuits d'injection et/ou de soutirage sont distincts et disposés à proximité de la chambre de mélange selon au moins une de ses parois qui a une direction sensiblement parallèle à l'axe du DME.
Selon un mode particulier de réalisation, la colonne comporte au moins quatre circuits d'injection et/ou de soutirage indépendants disposés selon au moins une des parois de la
chambre de mélange, la paroi de la chambre ayant une direction sensiblement parallèle à axe de la colonne.
II est aussi possible d'équiper le DME de moyens de collecte et/ou de moyens de
redistribution ayant une forme adaptée pour minimiser les différences de temps de parcours des
différences lignes de fluide ayant traversé au moins une partie d'un lit de solides granulaires avant
leur entrée dans la chambre de mélange et/ou homogénéiser les temps de parcours des lignes de fluides issus de la chambre de mélange jusqu'à leur entrée dans le second lit disposé en aval du
DME.
La colonne comporte plusieurs DME positionnés selon une des sections de la colonne et disposés les uns à côté des autres.
Les conduits permettant d'injecter un ou plusieurs fluides secondaires B1 au niveau d'une
chambre d'injection et/ou de soutirage dédiée à ce fluide sont reliés à l'intérieur de ladite colonne à
un conduit principal traversant au moins une des parois de la colonne.
Ainsi, les avantages offerts par le DME selon l'invention sont notamment les suivants:
l'indépendance des circuits d'injection et/ou de soutirage de fluides secondaires permet
d'éviter des phénomènes de pollutions éventuelles et des opérations de purge des reliquats
de fluide à l'intérieur de conduits habituellement communs,
la forme appropriée des moyens de collecte et/ou des moyens de redistribution permet
d'améliorer la propagation des fronts de fluide dans la colonne en minimisant les différences de
temps de parcours des différents lignes de fluide en aval du DME ou en amont, ce qui permet
d'obtenir un écoulement de type piston,
de minimiser les volumes morts par un choix approprié des formes des espaces de collecte,
les phénomènes de rétromélange, ainsi que les pertes de charges, pouvant nuire à la
séparation des corps effectuée dans la zone en amont de ce DME sont minimisés du fait du
choix approprié des orifices de passage et de leur distribution
il induit une perte de charge aussi faible que possible pour la circulation du fluide principal à
travers la colonne.
D'autres caractéristiques et avantages de la méthode selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description donnée ci-après, à titre illustratif et nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés où les figures 1, 2 et 3 schématisent un DME selon l'invention comprenant deux circuits
d'injection et/ou de soutirage de fluides secondaires,
les figures 4, 5 et 6 montrent une possibilité pour distribuer les conduits d'injection et/ou
d'extraction des fluides secondaires faisant partie des circuits d'injection et/ou de soutirage,
les figures 7 et 9 montrent deux exemples de DME selon l'invention comprenant trois et cinq
circuits d'injection et/ou de soutirage indépendants,
la figure 8 schématisent un exemple de DME comportant quatre circuits d'injection et/ou de
soutirage ainsi que la répartition des conduits associés,
la figure 10 montre une variante de réalisation du DME pour laquelle les différents circuits
d'injection et/ou de soutirage des fluides secondaires sont positionnés d'un même coté de la
chambre de mélange,
les figures 11, 12, 13 et 14 montrent des exemples de distribution des conduites d'injection
et/ou de soutirage selon le nombre et la position des chambres dans la colonne,
les figures 15 et 16 montrent respectivement une vue en coupe et une vue de dessus d'un
DME comportant des préchambres associées aux chambres d'injection et/ou de soutirage
des fluides secondaires,
les figures 17, 18, 19 montrent différentes variantes d'agencement de chambres d'injection
et/ou de soutirage et de préchambres associées,
les figures 20, 21, 22 et 23 montrent un exemple de DME dans lequel les moyens de collecte
ont une forme adaptée pour diminuer les différences de temps de parcours entre les
différentes lignes de fluide.
La figure 1 décrit un exemple de réalisation d'une colonne 1 comprenant un orifice D permettant d'introduire un fluide principal A1 et un orifice E situé à l'extrémité opposée de l'orifice d'introduction D. Ces deux orifices E et D sont situés de préférence selon l'axe principal vertical de la colonne ou horizontal lorsque le dispositif est utilisé en position horizontale.A l'intérieur de Cette colonne se trouvent au moins un premier et un deuxième lit de solides granulaires respectivement référencés 2 et 10, séparés par un distributeur selon l'invention ou DME comprenant les éléments suivants:
des moyens de collecte d'un fluide principal A1 en circulation dans la colonne à travers par
exemple le premier lit de solides granulaires 2 comprenant, par exemple, une grille de collecte
3 et un espace de collecte 4,
une chambre de mélange 7 qui comporte un ou plusieurs orifices 14 d'introduction du fluide
principal en circulation dans la colonne et au moins un orifice de sortie 17 de préférence
calibré,
deux circuits d'injection et/ou de soutirage d'un premier et d'un deuxième fluide secondaire
B1 et B2, comprenant respectivement par exemple un conduit 12, 13 débouchant dans une
chambre d'injection et/ou de soutirage 5, 6 disposées, par exemple, à proximité de la chambre
de mélange et communiquant avec cette dernière par une ou plusieurs ouvertures 15, 16
situées sur une paroi commune (5a, 5b) aux chambres d'injection et/ou de soutirage et à la
chambre de mélange.
Les deux circuits d'injection et/ou de soutirage sont indépendants et communiquent avec l'extérieur vers des sources de fluides secondaires distincts ou encore des enceintes de récupération distinctes elles aussi, non représentées sur la figure.
Les ouvertures 15, 16 permettent ainsi le soutirage et/ou l'injection vers la chambre de melange et/ou à partir de la chambre de mélange.
La dimension et la répartition des orifices 14 d'introduction du fluide principal A1, des orifices 17 de sortie de la chambre de mélange, ainsi que des orifices 15 et 16 sont choisies, de préférence, pour obtenir une perte de charge ou une perte de pression et une vitesse suffisante pour générer des turbulences dans la chambre de mélange 7. De cette façon, on obtient un fort rétromélange et une meilleure efficacité du mélange des fluides principal A1, et secondaires B1, B2 Un tel agencement permet aussi d'isoler la chambre de mélange 7 des espaces de collecte et de redistribution, et de réduire au maximum le passage direct de courant de fluides secondaires vers les espaces de collecte et de redistribution.
Les orifices d'entrée 14 de la chambre de mélange 7 sont, par exemple, des séries de trous ou de fentes, de préférence, régulièrement espacées pour réaliser une collecte aussi uniforme que possible du fluide principal A1 vers la chambre de mélange 7.
La dimension et la géométrie de ces orifices sont choisies pour que le fluide à l'entrée de la chambre de mélange ait une vitesse favorable pour créer à l'intérieur des turbulences et en même temps pour générer une perte de charge permettant de confiner ces turbulences à l'intérieur de la chambre de mélange.
Ainsi, I'espacement entre les orifices d'entrée 14 du fluide A1 est, par exemple, compris entre 30 et 150 mm et de préférence entre 50 et 100 mm. La vitesse du fluide à travers les orifices obtenus avec un tel espacement varie par exemple entre 1 et 5 ms, de préférence entre 2 et 3 m's. La perte de charge ainsi générée en sortie des orifices est comprise entre 10 et 100 g/cm2 et de préférence entre 30 et 60 g/cm2.
Les voies de sortie 17 d'un fluide de la chambre de mélange sont par exemple formées par une série de trous ou de fentes, de préférence, régulièrement espacés de façon à redistribuer le fluide de la manière la plus uniforme possible vers l'espace de redistribution 8. Ce fluide résulte du mélange d'au moins un fluide principal à au moins un fluide secondaire ou encore d'un fluide remélanger.
La dimension des trous ou des fentes 17 est choisie, par exemple pour générer une certaine perte de charge permettant de confiner les turbulences du mélange à l'intérieur de la chambre de mélange 7, par exemple une perte de charge comprise entre 10 et 100 g/cm2 et de préférence entre 30 et 60 g/cm2. Cette valeur de perte de charge correspond notamment à un espacement des trous ou fentes de 30 à 150 mm et de préférence de 50 à 100 mm et à une valeur de vitesse pour le fluide en sortie de la chambre de mélange comprise entre 1 et 5 m/s, de préférence entre 2 et 3 m/s.
De cette manière, on optimise la collecte et la bonne distribution du fluide provenant de la chambre de mélange et passant dans l'espace de redistribution 8 et ensuite à travers la grille de redistribution 9.
Les orifices 15, 16 d'introduction ou de soutirage des fluides secondaires B1 et B2 sont, par exemple formés par une série de trous, de préférence, régulièrement espacés pour injecter et/ou soutirer le fluide secondaire B1, B2 de façon la plus uniforme possible vers ou à partir de la chambre de mélange 7. Ces orifices sont par exemple dimensionnés pour que la vitesse linéaire d'un fluide secondaire entrant dans la chambre de mélange soit suffisamment importante pour favoriser la création de turbulences à l'intérieur de cette chambre et pour obtenir une perte de charge significative.
La vitesse du fluide à travers les orifices de sortie 15, 16 est, par exemple, comprise entre 1 et 15 m/s, de préférence entre 5 et 10 m/s. L'espacement entre les trous est choisi, par exemple entre 30 et 150 mm et de préférence entre 50 et 100 mm. La perte de charge correspondante varie entre 100 et 2000 g/cm2 et de préférence entre 200 et 1000 g/cm2.
Comme le montrent les figures 2 et 3, les orifices 15 et 16 sont agencés le long des parois communes aux chambres d'injection et/ou de soutirage et à la chambre de mélange pour que le fluide passant à travers vienne frapper une paroi pleine de la chambre de mélange située à l'opposé de la paroi comportant les orifices. Ils sont, par exemple, décalés les uns par rapport aux autres pour éviter le passage d'un fluide secondaire vers une chambre qui ne lui est pas dédiée.
L'efficacité du mélange dans la chambre peut aussi être obtenue en choisissant la géométrie et les dimensions des chambres d'injection et/ou de soutirage pour assurer un débit des fluides sensiblement identiques sur tous les orifices de sortie. Par exemple, le rapport de la longueur développée des chambres à leur largeur moyenne ou équivalente est par exemple inférieur à 30, de préférence inférieur à 20, et de préférence inférieur à 10.
Avantageusement, la largeur de la chambre de mélange est choisie par exemple en fonction de la valeur de la vitesse d'un des fluides secondaires débouchant par un des orifices 15, 16 dans la chambre de mélange pour que le fluide secondaire rencontre la paroi de la chambre de mélange située en face de la paroi d'où provient ce fluide.
La figure 3 montre ainsi deux chambres d'injection et/ou de soutirage 5, 6 ayant une forme rectangulaire allongée accolées de part et d'autre d'une chambre de mélange 7 ayant une forme sensiblement identique. L'ensemble mécanique ainsi constitué se présente sous la forme d'un caisson, par exemple de forme sensiblement plate.
Ce caisson sépare, par exemple, en totalité et pratiquement sur toute la section de la colonne, L'espace de collecte 4, et l'espace de redistribution 8.
Selon un autre mode de réalisation, le DME se présente par exemple sous la forme d'une "galette" sensiblement plate, disposée par exemple horizontalement lorsque l'axe de la colonne est vertical, ayant de préférence une épaisseur réduite, la forme périphérique pouvant être circulaire.
L'ensemble ainsi obtenu se présente avantageusement sous forme d'un caisson qui assure à la fois des fonctions de collecte, distribution et/ou mélange et/ou soutirage de fluides en même temps qu'une fonction de supportage.
Le procédé mis en oeuvre à l'aide de ce dispositif comporte, par exemple, les étapes suivantes données uniquement à titre d'illustration, nullement limitatif
On introduit par exemple un fluide principal A1 par l'ouverture supérieure de la colonne, par exemple D. Ce fluide circule à travers le premier lit supérieur 2 avant d'être collecté de la manière la plus uniforme possible au niveau de la grille de collecte 3 et de l'espace de collecte 4. Il pénètre dans la chambre de mélange 7 par les orifices calibrés 14, disposés, par exemple, sur sensiblement toute la longueur de la paroi supérieure de la chambre de mélange. On obtient ainsi une introduction du fluide principal uniforme dans cette chambre, tout en générant des turbulences bénéfiques à l'efficacité du mélange à l'intérieur.
L'injection des fluides secondaires B1 et B2 dans les chambres distinctes d'injection et/ou de soutirage s'effectuent par exemple séquentiellement mais selon un schéma sensiblement identique de la manière suivante: e le fluide secondaire B1 (respectivement B2) est amené et introduit dans la chambre 5 (6) par la
tubulure 12 (13), pour injecter dans la chambre de mélange 7 par les orifices calibrés 15 (16),
répartis par exemple de façon uniforme sur toute la longueur de la chambre pour obtenir une
injection uniforme et à une vitesse d'injection élevée favorable à l'efficacité du mélange avec le
fluide principal Al par la création de fortes turbulences dans un espace confiné, formé par la
chambre de mélange 7 et les orifices 14, 17.
Inversement, ces fluides secondaires B1 et B2 peuvent être soutirés à travers le même dispositif. Le prélèvement des fluides obtenus est ainsi uniforme dans la chambre de mélange 7 grâce aux orifices calibrés 15, 16, ainsi que leur collecte dans la chambre 5, 6. Ils sont ensuite soutirés par les tubulures 12, 13.
Les figures 4, 5 et 6 schématisent selon plusieurs coupes, une des possibilités possible pour distribuer les conduites d'injection et/ou de soutirage des fluides secondaires B1 et B2 pour une colonne comprenant deux chambres d'injection et/ou de soutirage.
La conduite 20 d'injection et/ou de soutirage d'un premier fluide B1 est composée d'une première partie 20a qui traverse la colonne 1 radialement, cette première partie étant prolongée par une seconde partie 20b qui traverse la grille et l'espace de collecte (3, 4) par exemple selon une direction sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la colonne pour déboucher au niveau de la paroi supérieure de la chambre d'injection et/ou de soutirage 5.
La conduite 21, qui présente par exemple une géométrie sensiblement similaire, comporte une première partie 21a et une seconde partie 21b, et est amenée au niveau de la paroi inférieure de la deuxième chambre 6 d'injection et/ou de soutirage à travers la grille 8 et l'espace de redistribution.
Dans les exemples de réalisation décrits sur ces trois figures, les orifices 15, 16 sont décalés pour éviter le passage du fluide B1 dans la chambre 6 et du fluide B2 dans la chambre 5.
La figure 7 montre un exemple de dispositif comprenant trois chambres d'injection et/ou de soutirage de trois fluides secondaires respectivement B1, B2, B3.
La chambre 30 d'injection et/ou de soutirage voit le passage par exemple d'un premier fluide
B1, et est disposée par exemple au-dessus de la chambre d'injection et/ou de soutirage 31 qui voit le passage d'un deuxième fluide secondaire B2. Chacune des ces chambres 30, 31 communiquent avec la chambre de mélange 7 grâce à un ou plusieurs orifices 32, 33 ayant des axes d'injection de préférence débouchant sur une paroi pleine de la chambre de mélange 7, située par exemple en face des parois comprenant les orifices 32, 33.
Ces deux chambres sont, par exemple, disposées d'un même coté de la chambre de mélange, le long d'une paroi ayant une direction sensiblement parallèle à l'axe vertical de la colonne.
De l'autre côté de cette chambre, se trouve disposée une troisième chambre d'injection et/ou de soutirage 34 qui a par exemple une hauteur sensiblement identique à la hauteur additionnée des deux chambres 30 et 31. Elle communique avec la chambre de mélange 7 par un ou plusieurs orifices calibrés 35 dont l'axe débouche sur une paroi pleine de la chambre de mélange.
De cette façon les différents fluides secondaires B1, B2, B3 injectés dans la chambre de mélange vont "s'écraser sur une paroi pleine ce qui permet à ces fluides de se mélanger intimement au sein de la chambre de mélange 7 et de plus d'éviter le passage de fluides secondaires ayant des natures différentes dans des chambres qui ne leur sont pas dédiées.
Les moyens de collecte et/ou de redistribution du mélange présentent des caractéristiques sensiblement similaires a celles des espaces décrits aux figures précédentes.
II en est de même des caractéristiques des orifices 14 d'introduction et de sortie 17 du fluide principal dans la chambre de mélange, ainsi que des orifices de passage des différents fluides secondaires des chambres d'injection et/ou de soutirage de la chambre ou vers la chambre de mélange.
La figure 8 montre l'agencement de quatre chambres d'injection et/ou de soutirage 40, 42, 44 et 46, et la répartition des différents conduits pour les fluides B1, B2, B3 et B4 par rapport à la colonne.
Dans ce cas, les conduites respectivement 41, 43 et 45, 47 introduisent et/ou soutirent les quatre fluides B1, B2, B3 et B4.
Les conduites 41 et 43 peuvent avoir des formes et des parcours similaires à ceux décrits sur la figure 4 pour atteindre les deux chambres d'injection et/ou de soutirage 40 et 42 en traversant la paroi supérieure de chacune de ces chambres, la conduite 43 traversant la chambre 40 selon un axe sensiblement parallèle à l'axe de la colonne et sur toute sa hauteur lorsque la chambre 40 occupe toute la section de la colonne ou dans le cas où cette chambre est positionnée au-dessus de la chambre 42 et a une section supérieure à la section de la chambre 40.
La conduite 45 passe à travers une des parois longitudinales de la colonne 1 de manière radiale pour rejoindre selon un parcours ayant une géométrie sensiblement identique à celui de la conduite 43 la paroi supérieure de la chambre d'injection et/ou de soutirage 44, alors que dans cet exemple de réalisation, la conduite 47 adopte un parcours similaire pour rejoindre la chambre d'injection et/ou de soutirage 46 au niveau de sa paroi inférieure.
II est bien entendu que sans sortir du cadre de l'invention les parcours et géométries des différentes conduites peuvent être adaptés en fonction des paramètres suivants:
la géométrie de la colonne, le nombre et la géométrie des différentes chambres, les conditions d'accès à la colonne.
La figure 9 montre un exemple de DME comprenant cinq circuits indépendants d'injection et/ou de soutirage de fluides secondaires.
Cet exemple de réalisation peut être particulièrement intéressante par exemple pour amener un fluide auxiliaire servant par exemple pour des opérations de rinçage ou de purification ultime avant soutirage d'un produit de haute pureté. Dans cet exemple, les axes des orifices respectent toujours un critère d'orientation et de distribution pour que le fluide passant à travers vienne frapper une partie pleine d'une paroi de la chambre.
Sur la figure 10, on a décrit un mode de réalisation de DME où la chambre de mélange 60 est située sur un coté du DME et possède ainsi une paroi commune avec une des parois longitudinales de la colonne 1. Elle est pourvue du coté de l'espace de collecte 4 d'au moins un orifice 61 pour laisser passer le fluide principal A1, cet orifice présentant par exemple des caractéristiques sensiblement similaires à celles des orifices 14 (figure 1) et d'un ou plusieurs orifices calibrés 62 permettant le passage du mélange, ces orifices ayant, par exemple, des caractéristiques sensiblement identiques aux caractéristiques des orifices 17 (figure 1).
Les deux chambres 63, 64 d'injection et/ou de soutirage des deux fluides secondaires B1,
B2 sont positionnées sur un même côté de cette chambre de mélange 60, par exemple, selon une paroi dont la direction est sensiblement parallèle à l'axe de la colonne, la chambre 63 étant par exemple disposée au-dessus de la chambre 64. Les chambres d'injection et/ou de soutirage communiquent avec l'extérieur par des conduits tels que les conduits 12, 13 non représentés pour des soucis de clarté et communiquent avec la chambre de mélange 60 grâce à un ou plusieurs orifices 65, 66 déterminés par des critères semblables aux orifices 15 et 16 (figure 1), par exemple.
Sur cette figure, les moyens de collecte 3, 4 ainsi que les moyens de redistribution 8, 9 permettent de diminuer les différences de temps de parcours pour les lignes de fluide du fluide principal circulant du premier lit supérieur vers le second lit de solides granulaires situé en aval du
DME et du fluide issu de la chambre de mélange.
Dans le cas de colonne de grandes sections, il est avantageux de disposer plusieurs DME les uns à coté des autres et/ou les uns au-dessus des autres, plutôt qu'un seul DME qui aurait une taille sensiblement identique a la taille obtenue par le positionnement de tous les DME dans la colonne mais qui conduirait à des difficultés de réalisation plus importante. Du fait de l'indépendance des chambres d'injection et/ou de soutirage des fluides secondaires, un tel agencement peut conduire à avoir un nombre de tubulures ou conduites non négligeable, traversant la ou les parois de la colonne et pouvant encombrer et augmenter la complexité de la colonne. Dans ce cas, il s'avère intéressant d'adopter une configuration pour les tubulures d'arrivée de ces fluides secondaires, selon un schéma, par exemple décrit aux figures 11, 12, 13 et 14.
Sur ces figures, les différentes tubulures Ci permettant d'injecter et/ou de soutirer un fluide secondaire de nature spécifiée, sont réunies à l'intérieur de la colonne au niveau d'une tubulure ou conduite C. Seule la conduite principale C traverse en un ou plusieurs endroits les parois de la colonne.
Par exemple sur les figures 11 et 12, les conduites C et C' permettant respectivement d'injecter et /ou de soutirer les fluides B1 et B2, possèdent des ramifications Ci et C'i qui permettent le passage des fluides secondaires vers les chambres d'injection et/ou de soutirage appropriées. On entend par chambre appropriée, la chambre qui est destinée à recevoir, aussi bien dans les étapes de soutirage que les étapes d'injection de fluides secondaires, un fluide et un seul, ou éventuellement des fluides compatibles entre eux.
Sur la figure 12, la colonne montre la présence de trois DME D1, D2, D3 positionnés les uns à coté des autres selon la section de la colonne et présentant chacun des caractéristiques sensiblement identiques à celles du DME décrit à la figure 1. Ils comportent chacun au moins une chambre de mélange M et deux chambres d'injection et/ou de soutirage 11, 12 situées de part et d'autre de la chambre de mélange M.
Les conduites principales C et C' sont disposées, par exemple, au-dessus des DME comme le montre la figure 11, horizontalement et selon une direction radiale, par exemple et les ramifications Ci, C'i partent des conduites principales C et C' selon une direction sensiblement perpendiculaire par exemple pour rejoindre les chambres d'injection et/ou de soutirage de type Il, 12 respectivement. II est bien entendu que sans sortir du cadre de l'invention la disposition horizontale ou verticale de ces conduites et de leur ramifications, ainsi que leur géométrie dépend du mode et de la position de la colonne, par exemple, cette dernière pouvant être utilisée horizontalement ou verticalement.
De la même façon, il est possible d'imaginer de superposer les conduites principales d'injection C et C' en adaptant la forme des ramifications provenant de la conduite principale positionnée au-dessus de l'autre, ou tout autre variante de réalisation.
Les figures 13 et 14 décrivent un schéma pour distribuer des fluides secondaires en minimisant la différence des temps de parcours entre le point d'entrée du fluide dans le circuit de distribution jusqu'à son point d'injection dans la chambre d'injection et/ou de soutirage.
Pour une colonne comportant comme sur la figure 12 trois DME disposés les uns à coté des autres, le conduit extérieur 70 dédié au fluide B1 se prolonge à l'intérieur de la colonne 1 par une partie de conduite 71 par exemple de forme circulaire sur au moins une partie de sa longueur et adoptant la forme de la périphérie du DME, sa longueur étant adaptée pour atteindre et distribuer le fluide B1 dans toutes les chambres d'injection et/ou de soutirage Il dédiées au fluide B1 par l'intermédiaire de ramifications par exemple des morceaux de conduite 71 i.
II en est de même lorsque l'on considère la conduite d'injection et/ou de soutirage du fluide
B2 qui est distribué par l'intermédiaire de la conduite 72 prolongée par le morceau de conduite circulaire 73 lui même ramifié par des morceaux de conduite 73i débouchant dans les différentes chambres d'injection et/ou de soutirage.
Sur les figures 13 et 14, les deux conduits d'injection et/ou de soutirage 70, 72 sont représentés sur des parties de la périphérie de la colonne opposées.
Cette disposition offre notamment comme avantage de simplifier considérablement l'arrangement des conduits intemes de connexion aux DME, tout en laissant le maximum de place pour les lits de tamis ou solides granulaires situés de part et d'autre du DME et tout en perturbant au minimum la circulation du fluide principal A1 à travers ces lits.
Les différentes conduites principales circulaires disposées à l'intérieur de la colonne peuvent avoir une longueur correspondant à une partie ou sensiblement être égale à la circonférence de cette colonne. Elles peuvent aussi être disposées les unes au-dessus des autres.
Le nombre des conduites communes transversales, rectilignes ou non est choisi en fonction, par exemple du nombre de DME positionnés à l'intérieur de la colonne et du nombre de fluides secondaires que l'on souhaite indépendant.
Du fait de l'indépendance des circuits d'injection et/ou de soutirage des fluides secondaires, la disposition de la ou des conduites d'injection et/ou de soutirage commune aux ramifications peut etre de forme quelconque sans nécessité aucune symétrie de forme ou de temps de séjour.
Lors des arrêts des opérations d'injection et/ou de soutirage des fluides secondaires, il peut se produire un phénomène de pleurage résultant d'un effet dynamique de la circulation du fluide principal A1 devant les orifices. Ce phénomène se produit notamment au niveau des orifices calibrés en relation avec le circuit du fluide secondaire concemé par cet arrêt.
Par exemple, lorsque l'on interrompt la circulation de fluide dans la chambre 5, cette dernière se trouve remplie en totalité par exemple du fluide secondaire B1.
Pour sa part, le fluide principal A1 continue à circuler a grande vitesse dans la chambre de mélange 7 et passe notamment devant les orifices calibrés faisant communiquer la chambre de mélange et la chambre d'injection et/ou de soutirage. Du fait de l'existence des turbulences du fluide A1 dans la chambre de mélange, il peut y avoir un phénomène de pleurage, c'est-à-dire qu'une très faible partie du fluide principal va entrer dans la chambre d'injection et/ou de soutirage par l'intermédiaire des orifices calibrés, et inversement une très faible partie du fluide secondaire présent dans la chambre d'injection et/ou de soutirage, va s'échapper de cette chambre vers la chambre de mélange.
Lorsque les fluides principal et secondaire ont des natures différentes, il en résulte une possibilité de contamination réciproque, alors même qu'il n'y a pas de débit de fluide secondaire
B1.
Pour limiter, voire supprimer ce risque de contamination réciproque, plusieurs dispositifs ou dispositions peuvent être utilisés.
Une première manière de procéder consiste a minimiser la taille des orifices calibrés situés entre la chambre de mélange et les chambres d'injection et/ou de soutirage, par exemple en les choisissant de préférence inférieurs à 10 mm environ, de préférence à 7 mm, et si possible de préférence inférieurs à 5 mm de façon à minimiser l'importance de ce phénomène de pleurage.
Par exemple, en évitant de disposer les orifices d'injection et/ou de soutirage de fluides secondaires face à l'écoulement du fluide principal dans la chambre de mélange (axe des orifices parallèles å la direction du fluide principal), ou encore en évitant de donner à la chambre de mélange une fonde pouvant créer un effet de tuyère ou de venturi avec ces orifices.
Une disposition particulièrement intéressante, décrite aux figures 15 et 16, consiste à associer à une chambre d'injection et/ou de soutirage 5, 6, une préchambre d'injection et/ou de soutirage 5A, 6A positionnée entre la chambre de mélange 7 et la chambre d'injection et/ou de soutirage 5, 6.
Chacune des préchambres d'injection et/ou de soutirage 5A, 6A comporte un ou plusieurs orifices calibrés 15A, 16A sensiblement identiques aux orifices calibrés précédemment décrits et permettant le passage des fluides entre une chambre d'injection et/ou de soutirage et une préchambre, en plus des orifices 15, 16 qui permettent la circulation de fluides de la chambre de mélange vers les préchambres. Les orifices 15, 16, 15A 16A sont par exemple disposés les uns par rapport aux autres selon des axes décalés pour éviter les problèmes de rencontre entre des fluides secondaires ayant des natures différentes, comme il a été évoqué précédemment.
Un tel agencement est particulièrement intéressant car il présente notamment les avantages suivants:
lors de l'injection d'un fluide secondaire B1, par exemple, les orifices calibrés de la préchambre
permettent d'obtenir une meilleure égalisation de la pression régnant à l'intérieur de la
préchambre et donc d'obtenir une meilleure distribution du fluide secondaire B1 à travers la
seconde série d'orifices calibrés 15, 16 permettant le passage du fluide secondaire d'une
préchambre vers la chambre de mélange,
le volume réduit de la préchambre pourvue d'orifices calibrés respectivement 15, 15A, 16, 16A
constitue un espace confiné qui limite les phénomènes de pleurage et de contamination
réciproque des fluides entre eux, essentiellement à l'intérieur de cette préchambre lorsqu'un
arrêt de circulation du fluide secondaire est réalisé. En effet, la paroi commune à la chambre de
mélange et à la préchambre, pourvue des orifices calibrés joue le rôle d'obstacle, qui empêche
les turbulences créées par le fluide principal de se propager dans la chambre d'injection et/ou
de soutirage dédiée à un fluide secondaire.
Pour cette raison, le volume de cette préchambre est de préférence minimisé. La largeur entre parois est par exemple comprise entre 10 et 100 mm, et de préférence est compris entre 15 et 50 mm et encore de préférence choisi entre 20 et 30 mm.
la préchambre de mélange peut aussi avantageusement être utilisée pour réaliser des
opérations de rinçage par injection de fluide secondaire, ou de soutirage de fluide principal.
Par exemple, si le fluide principal B1 est un produit propre et qu'il existe des risques de phénomène de pleurage, c'est-à-dire des risques de contamination du volume contenu dans la préchambre en injectant un volume de fluide B1 égal ou supérieur au volume de la préchambre, on pousse le volume contaminé dans la chambre de mélange et on obtient ainsi du fluide propre dans la préchambre.
Inversement, en soutirant un volume réduit d'un fluide secondaire B2 par exemple d'une quantité au moins égale au volume de la préchambre on réalise un rinçage de la préchambre par le fluide principal A1.
La figure 17 montre un agencement de quatre chambres d'injection et/ou d'extraction et de leurs préchambres associées, disposées de part et d'autre de la colonne.
Les figures 18 et 19 schématisent deux autres modes de réalisation de DME pour lesquels plusieurs chambres d'injection et/ou de soutirage sont associées à une préchambre unique.
Dans ce cas, chacune des chambres d'injection et/ou de soutirage est toujours "dédiée" à un seul fluide mais la préchambre associée peut voir des fluides différents.
Ces modes de réalisation présentent notamment les avantages suivants:
les risques de phénomène de pleurage sont minimisés par rapport aux agencements
comprenant plusieurs préchambres puisque l'on a minimisé le nombre des orifices calibrés,
on utilise le fluide secondaire propre pour rincer le préchambre commune,
inversement, lorsque l'on soutire un volume d'un fluide secondaire supérieur ou égal au
volume de la préchambre commune on obtient en une seule étape le rinçage de cette
préchambre commune par le fluide principal, ce qui peut avantageusement être réalisé lorsque
le fluide principal devient propre.
Avantageusement, le DME selon l'invention comporte des moyens de collecte et/ou des moyens de redistribution ayant une forme adaptée pour minimiser les différences de temps de parcours entre les lignes de fluide circulant dans les lits de solides granulaires. Des variantes de réalisation de disposaifs sont décrits à titre d'exemples non limitatifs aux figures 20, 21, 22, 23.
Par exemple, pour homogénéiser les temps de parcours des lignes du fluide principal circulant dans le premier lit supérieur 2 disposé en amont du DME, espace de collecte décrit que la figure 20 a une forme différente de celui de la figure 1.
L'espace de collecte 4 (figure 1) prend une forme délimitée:
par les parois 4a et 4b formées, par exemple, en partie par la paroi supérieure de la chambre de
mélange 7
les parois supérieures de la chambre d'injection et/ou de soutirage 5, 6, ces parois 4a et 4b
étant séparées par ouverture 14, par la grille 3, et
par les parois extérieures de la colonne.
Le fluide principal circule dans le lit de solides granulaires supérieur 2 sous forme par exemple d'un piston de fluide, passe à travers la grille de collecte 3 puis parcours l'espace de collecte 4 tout en s'écoulant sur les parois 4a et 4b avant de pénétrer par l'orifice 14 dans la chambre de mélange 7. La forme des parois 4a et 4b est adaptée pour que le temps de parcours des lignes de fluide Fi du fluide principal pris entre son point d'introduction à un niveau de la colonne jusqu'à son entrée dans la chambre de mélange pour l'ouverture 14, soit sensiblement identique pour toutes les lignes de fluides ou pour toutes les particules du fluide à travers le lit et l'espace de collecte, quelque soit leur position radiale d'introduction dans le lit. La chambre de mélange 7 est par exemple disposée sensiblement au centre de la colonne, et ouverture 14 située sensiblement selon son axe A. Les deux parois de l'espace de collecte 4a et 4b ont une pente qui est définie pour obtenir le résultat recherché.
Pour optimiser la forme de l'espace de collecte afin d'obtenir une uniformité aussi parfaite que possible, des temps de propagation des différentes lignes de fluides, il est aussi possible de tenir compte de la nature des solides granulaires composant les lits qui peut avoir une influence sur la vitesse de propagation des lignes de fluides, du fait des interactions possibles du fluide avec les particules fonnant le lit de solides granulaires.
En effet, le fluide Fb collecté en bordure du DME et donc vers les parois extérieures de la colonne chemine sous la plus grande longueur de l'espace de collecte avant d'atteindre rouverture de la chambre de mélange, cette augmentation du parcours par rapport au fluide central
Fc est compensé par la forme par exemple incliné de la paroi 4a dont l'angle d'inclinaison est calculé en fonction, par exemple du débit collecté passant en chaque point de l'espace de collecte.
Le fluide secondaire passe de la chambre d'injection et/ou de soutirage vers, ou de la chambre de mélange par les orifices 15 de manière à se mélanger avec le fluide principal. Le mélange A2 ainsi formé est ensuite évacué par l'orifice calibré 17 et redistribué par des moyens de collecte, comportant par exemple un espace de collecte 8 et une grille de redistribution 9, vers le second lit de solides granulaires 10.
La forme avantageuse de l'espace de collecte en minimisant les différences de temps de parcours entre les différentes lignes de fluides évite des effets de traînées pour le front de propagation du fluide principal. Cet effet de trainée ou retard d'une ligne de fluide par rapport à une autre est particulièrement préjudiciable à la qualité de la séparation chromatographique obtenue à travers le lit de solides granulaires et équivaut à un phénomène de rétromélange.
L'espace de collecte a par exemple une forme conique, mais peut aussi prendre toute forme adaptée pour homogénéiser les temps de parcours des lignes du fluide à compter de son niveau N d'injection dans la colonne jusqu'au moment où il pénètre dans la chambre de mélange.
La figure 21 décrit un autre mode de réalisation où les formes de la grille 3 et de l'espace 4 de collecte sont combinées entre elles pour obtenir un temps de parcours sensiblement identique pour toutes les lignes de fluide Fi quelque soit leur position de trajet dans la colonne. On adapte par exemple la longueur du premier lit parcouru par les lignes de fluides Fi et placé en amont du
DME de manière à obtenir un temps de trajet ou un temps de parcours cumulé tenant compte du lit granulaire et de l'espace de collecte lorsqu'il existe, sensiblement égal pour toutes les particules du fluide principal.
Sur la figure 21, la grille 3 a par exemple une forme de section conique, ou en cuvette, ou encore elle présente sur au moins une partie de sa longueur des formes assimilables à des plans inclinés ou tout autre forme susceptible d'allonger la longueur du lit dans sa partie centrale pour adapter la longueur de trajet des lignes de fluide en fonction de l'endroit où elles circulent à l'intérieur de la colonne. On associe de cette façon une longueur supplémentaire de parcours Li à chacune des lignes de fluide Fi par exemple, dans cet exemple de réalisation, la longueur supplémentaire Li du lit va en décroissant du centre de la colonne vers ses bords.
De plus, afin de diminuer les temps de séjour du fluide principal dans respace de collecte, la hauteur h de cet espace et, de préférence choisie pour aller en décroissant à partir du centre du
DME vers les bords du DME, ce qui permet de diminuer les volumes morts et les temps de parcours.
La hauteur h est par exemple choisie entre 5 et 50 mm et de préférence entre 5 et 30 mm, pour un espace ayant une forme conique ou en cuvette ou ayant des parois inclinées.
Dans certains cas, la forme de grille peut se suffire à elle-même.
On obtient ainsi une correction quasi parfaite des temps de trajet des différentes particules ou lignes de fluide circulant à travers le lit supérieur 2 avant qu'elles pénètrent dans la chambre de mélange.
Dans tous les modes de réalisation citées ci-dessus, L'espace de collecte peut être de hauteur h sensiblement constante.
Les figures 22 et 23 schématisent des exemples d'agencement de l'espace de collecte, combinant des moyens de séparation des lignes de fluides en plusieurs sous-écoulements avec des formes spécifiques de la ou des parois de l'espace de collecte 4.
Par exemple, la disposition de la figure 22 consiste à insérer dans l'espace de collecte 4 une pbque 81 pourvue de deux orifices 82 et 83, la plaque étant disposée de manière sensiblement centrale au DME et les orifices 82 et 83 situés sensiblement à égal distance par rapport à raxe de la colonne qui correspond à l'axe du DME.
De cette façon, on réalise une première collecte des lignes du fluide principal qui a pour fonction de diminuer les différences de temps de parcours. En effet, les lignes de fluide Fb circulant vers le bord du DME et les lignes de fluide Fc circulant vers l'axe central du DME s'écoulent tangentiellement sur la plaque 81 a partir du centre de la colonne ou d'une de ses parois en parcourant une distance sensiblement identique mais réduite de moitié, avant de passer à travers les orifices 82 ou 83 et déboucher dans un sous espace de collecte 4' délimité par la plaque 81 et les parois 4'a et 4'b formées en partie au moins par les parois supérieures de la chambre de mélange 7 et celles des chambres d'injection et/ou de soutirage 5, 6, avant de passer dans la chambre de mélange 7 par l'orifice 14.Les orifices 82 et 83 sont dans cet exemple de réalisation positionnés sensiblement au 1/4 et au 3/4 de la plaque pris selon la largeur du DME.
La combinaison de la plaque 81 et de la collecte par les deux ouvertures 82, 83 permet de minimiser sensiblement de moitié les différences de temps de parcours entre les lignes de fluide par rapport à une collecte non équipée de ce dispositif.
Une autre manière de procéder décrite à la figure 23 consiste à positionner au niveau de l'espace de collecte 4, une plaque comportant quatre portions ou surfaces inclinées 91a, 91b, 91c et 91d. Les surfaces inclinées 91 a et 91b forment un premier espace de collecte 92 par exemple conique ou en cuvette ayant une ouverture de passage 93 et les surfaces inclinées 91c et 91d forment un second espace 92' de collecte ,par exemple ayant une ouverture de passage 94. Les ouvertures 93 et 94 communiquent avec un espace 4' délimité par les parois 4'a et 4'b prolongeant les surfaces inclinées 91a et 91d.
Les lignes du fluide principal circulent le long des surfaces inclinées dont l'angle d'inclinaison est choisi pour homogénéiser au moins dans une première étape les temps de parcours des différentes lignes de fluides avant leur passage par les orifices 93 et 94, l'étape finale de minimisation étant effectuée grâce à la forme des parois 4'a et 4'b.
Selon une réalisation avantageuse du dispositif selon l'invention, le DME comporte aussi un espace 8 permettant de redistribuer le mélange issu de la chambre de mélange 7 par rouverture 17. Cet espace de redistribution a notamment pour fonction de redistribuer le mélange de manière à ce que toutes les lignes de fluide le constituant ou les particules atteignent le lit 10 situé en aval du DME à peu près en même temps. Le temps de parcours du point correspondant à l'ouverture 17 jusqu'à la grille de collecte 9 est sensiblement identique pour toutes les lignes de fluide.
Cet espace de redistribution comporte par exemple des caractéristiques sensiblement identiques à celles décrites aux figures 20, 21, 22 et 23 pour l'espace de collecte.
L'espace de redistribution est, par exemple, de manière identique à l'espace de collecte, conçu pour minimiser les volumes morts et les turbulences. Il a par exemple une hauteur variant entre 5 et 50 mm, de préférence entre 5 et 30 mm et de préférence entre 15 et 20 mm et peut avoir n'importe quelle forme, par exemple rectangulaire ou conique.
Sa hauteur peut être sensiblement constante ou encore est choisie pour diminuer en partant du centre du DME et en allant vers ses bords, ce qui permet de minimiser les volumes morts et les temps de parcours.
II est bien entendu que dans le cas de colonnes présentant des sections importantes, la distribution et la forme des DME peut être choisie selon un des modes décrits dans la demande
WO-95/03867.
Les chambres de mélange pouvant prendre des formes sensiblement allongées, généralement rectilignes, courbées ou brisées sur au moins une de leur partie.
En ce qui conceme la forme des chambres de mélange, elles sont dans tous les exemples de réalisation précédemment décrits disposées sensiblement sur toute l'épaisseur de DME ou en général sur toute son épaisseur. Leur forme est choisie pour favoriser les turbulences entre le ou les fluides contenus dans cette chambre et donc optimiser le mélange.
Des promoteurs de turbulence, par exemple la présence de baffles ou de garnissage favorise avantageusement ce mélange.
En ce qui concerne le positionnement des orifices au niveau de la chambre de mélange, les orifices d'introduction du fluide principal dans la chambre et les orifices de sortie sont de préférence disposés de façon décalée pour optimiser la dispersion transversale du fluide principal
A1 et des fluides secondaires B1, B2,...mélangés entre eux dans la chambre de mélange.
De préférence, on dispose les orifices d'introduction du fluide principal, de sortie ainsi que les orifices d'injection et/ou de soutirage mettant en communication les différentes chambres sont disposées régulièrement de préférence avec un même espacement ou pas entre les orifices.
De préférence encore, la disposition des orifices d'injection et/ou de soutirage par rapport aux orifices d'introduction du fluide principal pour qu'un courant de fluide passant à travers un orifice d'injection et/ou de soutirage se mélange au fluide principal à l'intérieur de la chambre de mélange, cette dernière étant pourvue de plusieurs orifices de sortie qui sont disposés en alternance ou en quinconce par rapport aux orifices d'introduction pour que le mélange se redistribue au moins en deux courants.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un dispositif tel un brise-jet est disposé au niveau de l'espace de redistribution, par exemple dans l'axe des orifices de sortie de manière à éviter au fluide issu de la chambre de mélange de percuter directement le second lit de solides granulaires disposé en aval du DME.
Cette façon de procéder conduit à une meilleure distribution radiale du fluide dans l'espace de redistribution.
Un résultat similaire est obtenu en utilisant une chambre de mélange dont les dimensions selon l'axe de la colonne sont allongées, ces parois longitudinales dépassant la hauteur des chambres injection et/ou de soutirage et pénétrant au moins sur une hauteur de l'espace de redistribution. La chambre de mélange comporte sur chacune des parois pénétrant dans respace de redistribution au moins une ouverture de passage du mélange vers l'espace de redistribution.
La chambre peut être prolongée par des parois sensiblement parallèle à l'axe de la colonne ou encore par des parois présentant un angle d'inclinaison par rapport à l'axe de la colonne.
De manière à éviter les phénomènes de turbulence prononcés au voisinage du premier lit de solides granulaires, et pour favoriser la collecte du fluide principal dans espace de collecte, on utilise par exemple similaire pour les orifices d'introduction en incluant des moyens de brise jet ou encore de trous latéraux sur chambre de mélange prolongée sous la grille de collecte.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1 - Dispositif permettant de distribuer, mélanger, d'injecter et/ou de soutirer plusieurs fluides, un des fluides étant un fluide principal A1, et au moins un premier fluide secondaire B1 et un second fluide secondaire B2, ledit dispositif comportant des moyens de collecte (3, 4) dudit fluide principal A, lesdits moyens de collecte étant en relation avec au moins une chambre de mélange (7), au moins un premier circuit (12, 5) d'injection et/ou de soutirage d'un premier fluide secondaire B1, et au moins un second circuit (13, 6) d'injection et/ou de soutirage d'un second fluide secondaire B2, lesdits circuits d'injection et/ou de soutirage étant en communication avec la chambre de mélange (7) à l'aide d'une ou plusieurs d'ouvertures (15,16) permettant le passage desdits fluides secondaire (B1, B2) dans ladite chambre de mélange (7), ladite chambre de mélange (7) comportant au moins un orifice d'introduction (14) et un orifice de sortie (17), caractérisé en ce que lesdits circuits d'injection et/ou d'extraction sont distincts et disposés à proximité de ladite chambre de mélange selon au moins une de ses parois qui a une direction sensiblement parallèle à l'axe du DME.
2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits circuits distincts d'injection et/ou de soutirage sont disposés l'un au-dessus de l'autre et d'un même coté de ladite chambre de mélange.
3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits circuits d'injection et/ou de soutirage sont disposés selon une ou plusieurs des parois de la chambre de mélange.
4 - Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 3 caractérisé en ce que le nombre de circuits injection et/ou de soutirage est au moins supérieur à 4.
5 - Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 4 caractérisé en ce qu'au moins une desdits circuits d'injection et/ou de soutirage est associé à au moins un pré-circuit d'injection et/ou de soutirage.
6 - Disposaif selon l'une des revendications de 1 à 4 caractérisé en ce qu'au moins un desdits circuits d'injection et/ou de soutirage est associé à un pré-circuit d'injection et/ou de soutirage.
7 - Dispositif selon lune des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits circuits d'injection et/ou de soutirage et lesdits pré-circuits d'injection et/ou de soutirage communiquent avec ladite chambre de mélange ou entre eux par un ou plusieurs orifices disposés selon les parois des différentes chambres ou des différents circuits pour que les axes des orifices soient décalés les uns par rapport aux autres.
8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de collecte et/ou des moyens de redistribution dont la forme est adaptée pour minimiser les écarts des temps de parcours des lignes de fluides avant ladite chambre de mélange et/ou après ladite chambre de mélange.
9 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que lesdits moyens de collecte comporte une grille de collecte (3) s'étendant sensiblement sur la totalité de la section du DME et/ou un espace de collecte (4), au moins l'un de cesdits éléments ayant une forme adaptée pour minimiser les écarts entre les temps de parcours des différentes lignes de flux du fluide principal avant leur entrée dans la chambre de mélange (7), en ce que lesdits moyens de redistribution comporte au moins une grille de redistribution (9) s'étendant sensiblement sur toute la section du
DME, et en ce que les moyens de redistribution comportent au moins une grille de redistribution et/ou un espace de redistribution (8), au moins un des cesdits éléments ayant une forme adaptée pour minimiser les écarts entre les temps de parcours des différentes lignes de flux du fluide principal apres la sortie de la chambre de mélange.
10 - Colonne permettant la séparation d'un corps à partir d'un fluide comportant au moins plusieurs composés séparables, comprenant au moins un premier et un second lit de solides granulaires séparés par un DME, ledit DME comportant des moyens de collecte (3, 4) dudit corps à séparer, lesdits moyens de collecte étant en relation avec au moins une chambre de mélange (7), au moins un premier circuit (12, 5) d'injection et/ou de soutirage d'un premier fluide secondaire B1 et au moins un second circuit (13 ,6) d'injection et/ou de soutirage d'un second fluide secondaire
B2, lesdits circuits d'injection et/ou de soutirage étant en communication avec ladite chambre de mélange (7) à l'aide d'une ou plusieurs d'ouvertures (15, 16) permettant le passage desdits fluides secondaires (B1, B2) dans ladite chambre de mélange, ladite chambre de mélange (7) comportant au moins un orifice d'introduction (14) et un orifice de sortie (17), caractérisée en ce que en ce que lesdits circuits d'injection et/ou de soutirage sont distincts et disposés à proximité de ladite chambre de mélange selon au moins une de ses parois qui a une direction sensiblement parallèle araxedu DME.
11 - Colonne selon la revendication 10 caractérisée en ce qu'elle comporte au moins quatre circuits d'injection et/ou de soutirage indépendants disposés selon au moins une des parois de ladite chambre de mélange, ladite paroi de la chambre ayant une direction sensiblement parallèle à l'axe de la colonne.
12 - Colonne selon la revendication 10 caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de collecte et/ou des moyens de redistribution ayant une forme adaptée pour minimiser les différences de temps de parcours des différences lignes de fluide ayant traversé au moins une partie d'un lit de solides granulaires avant leur entrée dans la chambre de mélange et/ou homogénéiser les temps de parcours des lignes de fluides issus de la chambre de mélange jusqu'à leur entrée dans le second lit disposé en aval du DME.
13 - Colonne selon rune des revendications 10 à 12 caractérisée en ce qu'elle cornporte plusieurs DME positionnés selon une des sections de ladite colonne et disposés les uns à côté des autres.
14 - Colonne selon la revendication 13 caractérisée en ce que les conduits permettant d'injecter un ou plusieurs fluides secondaires B1 au niveau d'une chambre d'injection et/ou de soutirage dédiée à ce fluide sont reliés à rintérieur de ladite colonne à au moins un conduit principal traversant au moins une des parois de ladite colonne.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0074815A2 (fr) * 1981-09-11 1983-03-23 Uop Inc. Appareil en zones multiples pour contacter des liquides avec des solides

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