FR3027237A1 - Dispositif de distribution d'un melange polyphasique. - Google Patents

Abstract

Dispositif de distribution d'un mélange polyphasique constitué d'au moins une phase gazeuse et d'au moins une phase liquide, ledit dispositif comportant au moins un plateau (P) ; au moins un canal mélangeur (21) desdites phases gazeuse et liquide, au moins un système dispersif (28) disposé au-dessous dudit plateau (P) ; ledit plateau (P) comprend au moins une zone creuse (30) comprenant une ou plusieurs paroi(s) latérale(s) (31) sensiblement verticale(s), une partie d'extrémité supérieure ouverte (32), et une partie d'extrémité inférieure (33) comprenant au moins une ouverture (34).

Description

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION D'UN MELANGE POLYPHASIQUE Domaine technique La présente invention concerne le domaine des distributeurs gaz/liquide, notamment ceux employés pour la mise en oeuvre de réactions exothermiques. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de distribution d'un mélange polyphasique dans un réacteur à écoulement descendant, et plus particulièrement dans un réacteur à écoulement gaz-liquide co-courant descendant. Etat de la technique Dans de nombreuses applications industrielles, notamment dans le domaine des distributeurs employés pour la mise en oeuvre de réactions exothermiques, il est bénéfique de distribuer les phases gaz et liquide de la manière la plus homogène possible en tête du lit de solides granulaires, généralement catalytiques, de manière à maximiser le fonctionnement du catalyseur. Une des possibilités utilisée dans l'art antérieur consiste par exemple à utiliser des plateaux distributeurs, situés au-dessus de lits de solides granulaires catalytiques, comportant une pluralité de trous dédiés au passage du liquide et une pluralité de cheminées dédiées au passage du gaz. De tels dispositifs sont décrits dans les documents US 3,353,924 ; US 4,385,033; ou encore US 3,855,068. Ces solutions posent cependant des problèmes en termes de souplesse d'utilisation des plateaux, et peuvent également conduire à des irrégularités d'alimentation des différents orifices en cas de non-horizontalité parfaite des plateaux et/ou des remous suscités par la chute massive des flux liquide et gazeux sur les plateaux. De plus, ces plateaux ne sont pas propices au transfert thermique gaz-liquide, car les phases gaz et liquide sont peu mises en contact. Pour pallier à ces inconvénients, l'homme du métier est conduit à utiliser un agencement spécifique de un ou plusieurs plateaux dont le dernier est pourvu de moyens de collecte et de distribution d'une phase liquide et d'une phase gazeuse sous forme séparée, tel que décrit par exemple dans le brevet US 5,232,283, ou sous forme d'un mélange d'une phase liquide et d'une phase gazeuse tel que décrit par exemple dans les brevets US 4,126,539, US 4,126,540, US 4,836,989, US 5,462,719. L'inconvénient majeur de ces systèmes provient du fait que compte tenu de la faible quantité de liquide par rapport au gaz, l'homme du métier est conduit, pour tenter d'arroser correctement toute la surface du lit de solides granulaires située sous le plateau, à utiliser une densité de cheminées importante, souvent supérieure à 80 cheminées au mètre carré. Ce dispositif est notamment décrit dans le document FR 2 745 202. Afin d'améliorer la dispersion du liquide sur le lit de solides granulaires, plusieurs solutions ont été envisagées, dont l'une d'elles consiste à positionner des moyens de dispersion du liquide, situés sous le plateau de distribution et sous les cheminées. Ces moyens de dispersion, se présentant sous la forme de plaques poreuses (grilles), peuvent se situer à différentes hauteurs par rapport au plateau de distribution afin de permette le passage de la phase gazeuse entre les systèmes dispersifs. De tels dispositifs sont décrits dans les documents WO 03/039733 et EP 1 147 809. Ces dispositifs bien que présentant de nombreux avantages, notamment en terme de distribution de la phase liquide sur les lits de solides granulaires, ont pour principal inconvénient d'être encombrants, ce qui a pour effet soit d'augmenter la hauteur des réacteurs et donc leur coût, soit de diminuer la hauteur du lit de solides granulaires catalytiques et donc les performances réactionnelles, entraînant un surcoût en terme de fabrication et/ou d'utilisation.

Un but de l'invention est de proposer un dispositif de distribution d'un mélange d'au moins deux phases, liquide et gazeuse, permettant un gain substantiel en terme d'encombrement, et simple de fabrication. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de distribution d'un mélange d'au moins deux phases assurant un bon mélange des phases et une bonne distribution du mélange sur le(s) lit(s) de solides granulaires situé(s) en-dessous du dispositif de distribution. Objets de l'invention De manière générale, l'invention concerne un dispositif de distribution d'un mélange polyphasique constitué d'au moins une phase gazeuse et d'au moins une phase liquide, ledit dispositif comportant : au moins un plateau (P) ; au moins un canal mélangeur desdites phases gazeuse et liquide, comportant au moins une section de passage supérieure et au moins une section de passage inférieure, ledit canal mélangeur étant pourvu sur au moins une partie de sa hauteur d'au moins une section de passage latérale ; au moins un système dispersif disposé au-dessous dudit plateau ; caractérisé en ce que ledit plateau (P) comprend au moins une zone creuse comprenant une ou plusieurs paroi(s) latérale(s) sensiblement verticale(s), une partie d'extrémité supérieure ouvert, et une partie d'extrémité inférieure comprenant au moins une ouverture ; ledit canal mélangeur est situé au moins en partie dans ladite zone creuse dudit plateau (P), la partie d'extrémité inférieure de ladite zone creuse étant en contact avec la section de passage inférieure dudit canal mélangeur ; ledit système dispersif s'étend autour de ladite partie d'extrémité inférieure de la zone creuse dudit plateau (P) et au moins en partie autour de ladite ou desdites paroi(s) latérales de la zone creuse dudit plateau (P), délimitant entre le plateau (P) et ledit système dispersif un canal distributeur débouchant sur au moins une ouverture . Ledit système dispersif comprend une base située en-dessous de la partie d'extrémité inférieure de ladite zone creuse dudit plateau (P), et comprend une ou plusieurs paroi(s) s'étendant autour de l'extrémité inférieure et au moins en partie autour de la ou les paroi(s) latérale(s) de ladite zone creuse dudit plateau (P). Le dispositif peut comprendre une pluralité de zones creuses et une pluralité de canaux mélangeurs, dans lequel on associe au moins un canal mélangeur pour chaque zone creuse, et dans lequel on associe au moins un système dispersif pour chaque canal mélangeur.

Avantageusement, la distance « e» entre la ou les paroi(s) latérale(s) de ladite zone creuse et ledit canal mélangeur est comprise entre 10 et 150 mm. Avantageusement, la distance « dl » entre la base du système dispersif et la partie d'extrémité inférieure du plateau (P) est comprise entre 10 et 100 mm. Avantageusement, la distance « d2» entre la paroi du système dispersif et la paroi de la zone creuse du plateau (P) est comprise entre 10 et 100 mm. Selon une variante de réalisation, ledit au moins un canal mélangeur se présente sous la forme d'un caisson. Selon une autre variante de réalisation, ledit au moins un canal mélangeur se présente sous la forme d'une cheminée.

Dans un mode de réalisation particulier, la base et/ou les parois latérales du système dispersif comporte(nt) des perforations. De préférence, ledit au moins un canal mélangeur comprend au moins un chapeau. Avantageusement, l'extrémité supérieure des parois latérales du système dispersif est située à une distance « d3» de la base du plateau (P), comprise entre 10 et 100 mm, de préférence entre 10 et 50 mm. Un autre objet de l'invention concerne un réacteur catalytique à écoulement descendant comportant une enceinte (E) comprenant au moins un lit de solides granulaires situé en-dessous du plateau (P) et comprenant au moins un dispositif de distribution selon l'invention. Avantageusement, le réacteur comprend au moins deux lits de solides granulaires séparés par une zone intermédiaire comportant un dispositif de distribution selon l'invention.

De préférence, la distance « D» entre la base du système dispersif et ledit lit de solides granulaires situé en-dessous du plateau (P) est comprise entre 10 et 200 mm. Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation d'un dispositif de distribution selon l'invention pour la réalisation de réactions exothermiques, telles que les réactions d'hydrocraquage, d'hydrotraitement, d'hydrodésulfuration, d'hydrodémétallation, d'hydrodéazotation, d'hydrogénation sélectives ou totales des coupes 02 à 055 d'hydrogénation sélective des essences de vapocraquage, d'hydrogénation des composés aromatiques, d'hydrogénation des oléfines dans des coupes aromatiques, dans un réacteur selon l'invention.

Description des figures La figure 1 est une représentation schématique d'un réacteur selon l'art antérieur comportant un dispositif de distribution d'un mélange polyphasique. Le réacteur comprend deux plateaux distributeurs : un premier plateau (P) situé en tête de réacteur et un second plateau (P') situé entre un premier lit de solides granulaires 13 et un second lit de solides granulaires 14. La figure 2 est une représentation détaillée du dispositif de distribution compris dans le réacteur illustré sur la figure 1, le dispositif comprenant un plateau de distribution (P) pourvu de canaux mélangeurs 21. La figure 3 est une représentation partielle d'un dispositif de distribution selon un premier mode de réalisation selon l'invention, dans lequel les canaux mélangeurs 21 sont en forme de caisson. La figure 4 est une coupe transversale d'une partie du dispositif de distribution tel que représenté sur la figure 3, et dans lequel les canaux mélangeurs 21 comprennent des chapeaux 24.

La figure 5 est une coupe transversale d'un dispositif de distribution selon un deuxième mode de réalisation selon l'invention, dans lequel les canaux mélangeurs 21 sont en forme de cheminée, lesdites cheminées présentant des sections de passage latérales 26 disposées sur un ou plusieurs niveaux (les sections de passage latérales représentées sont représentées en pointillées car ces dernières ne sont pas comprises dans le plan de coupe transversale). Description détaillée de l'invention De manière à mieux comprendre l'invention, la description donnée ci-après à titre d'exemple d'application concerne un système de distribution utilisé dans un réacteur adapté pour les réactions d'hydrotraitement. La description des figures 1 et 2 se rapportent à un dispositif de distribution selon l'art antérieur, la description des figures 3 et 4 se rapportent à un dispositif de l'invention selon un premier mode de réalisation, et la figure 5 se rapporte à un dispositif selon un deuxième mode de réalisation selon l'invention. Bien entendu, le dispositif selon l'invention peut, sans sortir du cadre de l'invention, être utilisé dans tout réacteur ou dispositif et dans tout domaine où il est souhaitable d'obtenir une bonne distribution d'un mélange polyphasique. En se rapportant à la figure 1, le réacteur dont la partie supérieure est schématisée, comprend une enceinte (E) comportant dans sa partie supérieure ou tête de réacteur, un pré-distributeur 11. Un mélange polyphasique est introduit par la tête du réacteur en co- n courant descendant. Ce mélange distribué par le pré-distributeur 11 s'écoule de manière descendante jusqu'au plateau distributeur (P) situé au-dessus d'un premier lit de solides granulaires 13 (appelé aussi lit de solides granulaires catalytique, ou encore lit catalytique). Le mélange polyphasique traverse le plateau (P) en passant par un canal mélangeur 21, puis traverse un dispositif de dispersion 28, pouvant se présenter sous la forme d'une grille 15 de dispersion, de manière à distribuer le mélange uniformément sur le lit de solides granulaires 13 situé en aval de la grille de dispersion. Le mélange polyphasique après son passage à travers le lit de solides granulaires 13 peut, être redistribué sur un second lit de solides granulaires 14 après être passé par un second dispositif de distribution, ou alors comme cela est schématisé sur cette figure 1 passé au préalable dans une boîte de mélange 20 15 après l'introduction d'un fluide de trempe au moyen de la ligne d'injection 16. Le dispositif de distribution utilisé dans le réacteur représenté en figure 1, et tel que mieux représenté en figure 2, comprend une pluralité de canaux mélangeurs 21, se présentant sous la forme de cheminées, ayant une section de passage supérieure 22, et une section de passage inférieure (non visible sur la figure 2). Les cheminées sont surmontées en leur partie 25 supérieure de chapeaux 24 (appelés aussi ici brise-jet) destinés à briser les jets provenant soit de la canalisation d'entrée (en entrée du réacteur) soit du lit de solides granulaires supérieur, soit d'une boite de mélange, et à permettre la séparation du gaz et du liquide. Ces cheminées comportent plusieurs trous 26 permettant le passage de la phase liquide. En dessous du plateau (P), un dispositif de dispersion 28 de type brise-jet reçoit le mélange 30 polyphasique formé dans les canaux 21. Dans le cadre des réactions d'hydrotraitement, les réacteurs utilisés comprenant un dispositif tel que décrit précédemment comportent généralement entre 10 et 500 cheminées par m2, de préférence entre 20 et 150 cheminées par m2, dont la hauteur est généralement comprise entre 100 et 350 mm. La distance comprise entre le plateau (P) et le lit de solides granulaires catalytique située en-dessous 35 dudit plateau (P) est généralement compris entre 200 et 500 mm, par exemple 400 mm (la distance est fixée à 400 mm dans la description ci-après). Par conséquent, l'encombrement dans l'enceinte réactionnelle compris entre la partie d'extrémité supérieure des canaux 21 (i.e. le haut des cheminées) et le lit de solides granulaires catalytiques est compris entre 400 et 650 mm.

La demanderesse a mis au point un nouveau distributeur de mélange polyphasique plus compact que celui décrit précédemment, et présentant un bon mélange des phases dans les canaux mélangeurs, et une bonne distribution du liquide sur les lits de solides granulaires typiquement situés sous de tels dispositifs. Les figures 3 et 4 représentent partiellement le dispositif de distribution d'un mélange polyphasique selon un premier mode de réalisation selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le canal mélangeur 21 se présente sous la forme d'un caisson. Plus particulièrement, le dispositif comprend un plateau (P), situé au-dessus d'un lit de solides granulaires (non représentés sur les figures 3 et 4). Le plateau (P) comprend au moins une zone creuse 30 dans laquelle est positionné au moins un canal mélangeur 21 se présentant sous la forme d'un caisson. Alternativement, la zone creuses 30 du plateau (P) peut comprendre plusieurs canaux mélangeurs 21 sous forme de caissons (non représentés ici). Selon l'invention, chaque zone creuse 30 comprend des parois latérales 31 sensiblement verticales, une partie d'extrémité supérieure ouverte 32, et une partie d'extrémité inférieure 33, de forme sensiblement rectangulaire. La partie d'extrémité inférieure 33 comprend au moins une ouverture 34 (cf. figure 4), dont la taille et la forme est optimisée pour permettre la formation d'un mélange polyphasique homogène dans le caisson. Ladite ouverture 34 peut se présenter par exemple sous la forme d'un disque ou d'une fente ou de toute autre forme connue de l'homme du métier. De préférence, la surface de ladite ouverture 34 est comprise entre 25 et 100 (3/0 en surface de la surface totale de la partie d'extrémité inférieure 33 de chaque zone creuse 30. De préférence, ladite ouverture 34 de la partie d'extrémité inférieure 33 n'est pas réalisée sur toute la longueur du caisson. Les dimensions des zones creuses 30 du plateau (P) sont telles que les canaux mélangeurs 21 peuvent être positionnés au moins en partie dans lesdites zones creuses 30, jusqu'en butée sur la partie d'extrémité inférieure 33 desdits zones creuses 30. En se rapportant à la figure 4, la hauteur « H» entre la base 25 du plateau (P) et la partie d'extrémité inférieure 33 de la zone creuse 30 du plateau est comprise entre 10 et 200 mm, de préférence entre 20 et 150 mm. Ainsi, les canaux mélangeurs 21 peuvent se prolonger au-dessus de la base 25 du plateau (P) sur une longueur « z» qui est comprise entre 0 et 340 mm, de préférence entre 0 et 200 mm, plus préférentiellement entre 10 et 340 mm, et encore plus préférentiellement entre 10 et 200 MM.

Plus particulièrement, le dispositif selon l'invention comprend une pluralité de canaux mélangeurs 21 en forme de caisson, chaque zone creuse 30 comprenant au moins un canal mélangeur 21, permettant le mélange d'un fluide polyphasique. Les canaux mélangeurs 21 comprennent une section de passage supérieure 22 permettant le passage de la phase gazeuse, et une section de passage inférieure 23 permettant la communication du mélange polyphasique formé à l'intérieur des canaux mélangeurs 21 vers le lit de solides granulaires situé en-dessous des canaux mélangeurs. La section de passage supérieure 22 peut se présenter, sans être limitatif, sous une forme en biseau, sous forme d'ouverture(s) latérale(s) située(s) sur la partie supérieure des parois latérales des canaux mélangeurs 21 ou sous la forme d'une ouverture supérieure protégée par des chapeaux 24 (décrits ci-après dans la description et telle qu'illustrée en figure 3). Les canaux mélangeurs 21 comprennent des sections de passage latérales 26, pouvant se présenter sous la forme de trous de forme sensiblement circulaire, permettant majoritairement le passage de la phase liquide, et éventuellement d'une minorité de la phase gazeuse, à l'intérieur des canaux mélangeurs.

Alternativement, les sections de passage latérales 26 peuvent prendre la forme de fentes, par exemple de forme rectangulaire, trapézoïdale, ou toute autre forme. Les sections de passage latérales 26 des canaux mélangeurs 21 sont réparties sur un ou plusieurs niveaux, de préférence sur au moins deux ou trois niveaux. On respecte de préférence une hauteur minimale « h » (figure 4) entre la partie d'extrémité inférieure 33 de la zone creuse 30 du plateau (P) et les sections de passage latérales 26 des canaux mélangeurs 21. La hauteur « h» est de préférence comprise entre 10 et 80 mm. Afin de garantir un bon écoulement de la phase liquide à travers les sections de passage latérales 26, la paroi 31 de la zone creuse 30 du plateau P est située à une distance « e» du canal mélangeur 21 (cf. figure 4), la distance « e» étant choisie de préférence entre 10 et 150 mm, et encore plus préférentiellement entre 20 et 100 mm. Les canaux mélangeurs 21 peuvent comprendre également en leur partie supérieure des chapeaux 24 (brise-jet) destinés à briser les jets provenant soit de la canalisation d'entrée soit du lit de solides granulaires supérieur. Les chapeaux 24 permettent en outre de séparer la phase gazeuse et la phase liquide. Avantageusement, les chapeaux 24 ont une forme sensiblement identique à la section des canaux mélangeurs 21, i.e. de forme rectangulaire, étant entendu que la surface desdits chapeaux 24 est supérieure à la surface de ladite section des canaux mélangeurs 21. Les canaux mélangeurs 21 sont situés au moins en partie dans chacune des zones creuses 30 du plateau (P), la section de passage inférieure 23 de chaque canal mélangeur 21 venant en butée sur la partie d'extrémité inférieure 33 des zones creuses 30 du plateau (P).

Selon le premier mode de réalisation selon l'invention, le dispositif comprend au moins un système dispersif 28 comportant une base 36 et des parois latérales 37. Les parois latérales peuvent être sensiblement verticales, ou bien peuvent être orientées selon un angle alpha compris entre -900 et + 900, les valeurs -900 et +9° étant exclues, de préférence entre -200 et +20° par rapport à la base 36 du système dispersif 28. Le système dispersif 28 s'étend au moins en partie autour de la partie d'extrémité inférieure 33 de la zone creuse du plateau (P), délimitant ainsi un canal distributeur 29 entre le système dispersif et la partie d'extrémité inférieure 33, et au moins une ouverture 35 permettant l'écoulement du mélange polyphasique vers le lit de solides granulaires situés en-dessous du dispositif de distribution.

En se reportant à la figure 4, la base 36 du système dispersif 28 est située à une distance « dl » de la partie d'extrémité inférieure 33 du plateau (P). Les parois latérales 37 du système dispersif 28 sont situées à une distance « d2 » des parois latérales 31 de la zone creuse 30 du plateau (P) leurs faisant face. Les distances « dl » et « d2 » sont choisies de manière à créer une perte de charge suffisante pour permettre de conserver une bonne dispersion du mélange polyphasique formé dans les canaux mélangeurs 21. La distance « dl » est de préférence comprise entre 10 et 100 mm, plus préférentiellement entre 10 et 50 mm. La distance « d2» est de préférence comprise entre 10 et 100 mm, plus préférentiellement entre 10 et 50 mm. L'extrémité supérieure 38 des parois latérales 37 du système dispersif 28 est située à une distance « d3 » de la base 25 du plateau (P) (cf. figure 4) afin de créer une ouverture 35 suffisante pour permettre l'écoulement du mélange formé dans le canal mélangeur 21 vers le lit de solides granulaires, et est de préférence comprise entre 10 et 100 mm, et encore plus préférentiellement entre 10 et 50 mm. La base 36 du système dispersif 28 est située à une distance « D » du lit de solides granulaires situé en-dessous du plateau (P) (non représentés sur les figures). La distance « D» est choisie pour conserver le mélange formé à l'intérieur du canal mélangeur 21 et sortant dudit canal mélangeur 21 par la section de passage inférieure 23, puis par l'ouverture 35 jusqu'à sa distribution dans le lit de solides granulaires. Dans le cadre de la présente invention, la distance « D » est comprise entre 10 et 200 mm, de préférence entre 10 et 150 mm. Alternativement, la base 36 et/ou les parois latérales 37 du système dispersif 28 peuvent comprendre des perforations créant une porosité permettant le passage au moins en partie du mélange polyphasique à l'extérieur du canal distributeur 29 sans passer par l'ouverture 35. Selon une mise en oeuvre particulière, la base 36 et/ou les parois latérales 37 du système dispersif 28 sont caractérisé par le fait que la surface de vide rapportée à la surface totale (porosité) varie dans un rapport d'environ 1 à environ 50 %, de préférence d'environ 1 à environ 30 °A.

Avantageusement, le canal distributeur 29 peut comprendre des moyens d'obstruction partielle du mélange polyphasique, permettant de créer une perte de charge supplémentaire augmentant l'efficacité du mélange gaz-liquide, ou permettant une augmentation de la répartition des fluides et donc un meilleure distribution du mélange gaz-liquide au-dessus du lit de solides granulaires catalytique. La figure 5 représente le dispositif de distribution d'un mélange polyphasique selon un second mode de réalisation selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, les canaux de mélangeurs 21 ont une section circulaire et forment des tubes creux sensiblement cylindriques se présentant sous la forme de cheminées 21. Ainsi, les zones creuses 30 comprennent toutes une paroi latérale tubulaire cylindrique 31 présentant un axe de révolution sensiblement vertical ; une partie d'extrémité supérieure ouverte 32, et une partie d'extrémité inférieure 33 comprenant au moins une ouverture 34. Les zones creuses 30 du plateau (P) ont un diamètre tel que les cheminées 21 peuvent être insérées au moins en partie dans lesdites zones creuses 30, jusqu'en butée sur la partie d'extrémité inférieure 33.

Les caractéristiques dimensionnelles du dispositif selon le deuxième mode de réalisation de l'invention sont identiques à celles du premier mode de réalisation, i.e. que la hauteur « H » entre la base 25 du plateau (P) et la partie d'extrémité inférieure 33 de la zone creuse 30 dudit plateau est comprise entre 10 et 200 mm, de préférence entre 20 et 50 mm. Plus particulièrement, le dispositif selon le deuxième mode de réalisation de l'invention comprend une pluralité de cheminées 21, permettant le mélange d'un fluide polyphasique, liquide et gazeux. Les cheminées 21 comprennent une section de passage supérieure 22 permettant le passage de la phase gazeuse, et une section de passage inférieure 23 permettant la communication du mélange polyphasique formé à l'intérieur des cheminées vers le lit de solide granulaire situé en-dessous des canaux mélangeurs. La section de passage supérieure 22 peut se présenter, sans être limitatif, sous une forme en biseau, sous forme d'ouverture(s) latérale(s) située(s) sur la partie supérieure des parois latérales des canaux mélangeurs 21 ou sous la forme d'une ouverture supérieure protégée par des chapeaux 24 (décrits ci-après dans la description et telle qu'illustrée en figure 5). Les cheminées 21 comprennent des sections de passage latérales 26, se présentant sous la forme de trous, permettant majoritairement le passage de la phase liquide, et éventuellement d'une minorité de la phase gazeuse, à l'intérieur des cheminées. Alternativement, les sections de passage latérales 26 peuvent prendre la forme de fentes. Les sections de passage latérales 26 peuvent être réparties sur un ou plusieurs niveaux sur les cheminées 21, de préférence sur au moins deux ou trois niveaux. On respecte de préférence une hauteur minimale « h » entre la partie d'extrémité inférieure 33 de la zone creuse 30 du plateau (P) et les sections de passage latérales 26 des cheminées 21. La hauteur « h » est de préférence comprise entre 10 et 80 mm. Les cheminées 21 peuvent comprendre également en leur partie supérieure des chapeaux 24 (brise-jet) destinés à briser les jets provenant soit de la canalisation d'entrée soit du lit de solides granulaires supérieur. Les chapeaux 24 permettent en outre de séparer la phase gazeuse et la phase liquide. Avantageusement, les chapeaux 24 ont une forme sensiblement identique à la section des canaux mélangeurs 21, i.e en forme de disque, étant entendu que le diamètre des chapeaux 24 est supérieure au diamètre des canaux mélangeurs 21. Les cheminées 21 sont situées au moins en partie dans chacune des zones creuses 30 du plateau (P), la section de passage inférieure 23 de chaque cheminée 21 venant en butée sur la partie d'extrémité inférieure 33 des zones creuses 30 du plateau (P). Afin de garantir un bon écoulement de la phase liquide à travers les sections de passage latérales 26, la paroi tubulaire cylindrique 31 de la zone creuse 30 du plateau P est située à une distance « e » de la cheminée 21, la distance « e» étant choisie de préférence entre 10 et 150 mm, et encore plus préférentiellement entre 20 et 100 mm.

Selon l'invention, le système dispersif 28 du dispositif comprend une base 36 et une paroi latérale tubulaire cylindrique 37 d'axe de révolution sensiblement vertical. Le système dispersif 28 s'étend concentriquement au moins en partie autour de la partie d'extrémité inférieure 33 de la zone creuse du plateau (P), délimitant ainsi un canal distributeur circonférentiel 29 entre le système dispersif et la partie d'extrémité inférieure 33, et une ouverture annulaire 35 permettant l'écoulement du mélange polyphasique vers le lit de solides granulaires situés en-dessous du dispositif de distribution de l'invention. La base 36 du système dispersif 28 est située à une distance « dl » de la partie d'extrémité inférieure 33 du plateau (P). La distance « dl » est choisie de manière à permettre l'écoulement du mélange formé dans les cheminées 21 de l'ouverture 34 du plateau (P) par lequel le mélange formé entre dans le canal distributeur circonférentiel 29, jusqu'à l'ouverture annulaire 35. La paroi latérale tubulaire cylindrique 37 du système dispersif 28 est située à une distance « d2 » de la paroi latérale tubulaire cylindrique 31 de la zone creuse 30 du plateau (P). La distance « d2 » est choisie de manière à permettre l'écoulement du mélange formé dans la cheminée 21 de l'ouverture 34 vers l'ouverture annulaire 35, et est de préférence comprise entre 10 et 100 mm, et encore plus préférentiellement entre 10 et 50 mm. L'extrémité supérieure 38 de la paroi latérale tubulaire cylindrique 37 du système dispersif 28 est située à une distance « d3» de la base 25 plateau (P) afin de créer une ouverture annulaire 35 suffisante pour permettre l'écoulement du mélange formé dans la cheminée 21 vers le lit de solides granulaires, et est de préférence comprise entre 10 et 100 mm, et encore plus préférentiellement entre 10 et 50 mm.

Alternativement, la base 36 et/ou les parois latérales 37 du système dispersif 28 peuvent comprendre des perforations créant une porosité permettant le passage au moins en partie du mélange polyphasique à l'extérieur du canal distributeur 29 sans passer par l'ouverture 35. Selon une mise en oeuvre particulière, la base 36 et/ou les parois latérales 37 du système dispersif 28 sont caractérisé par le fait que la surface de vide rapportée à la surface totale (porosité) varie dans un rapport d'environ 1 à environ 50 %, de préférence d'environ 1 à environ 30 `Vo. Avantageusement, le canal distributeur 29 peut comprendre des moyens d'obstruction partielle du mélange polyphasique, permettant de créer une perte de charge supplémentaire augmentant l'efficacité du mélange gaz-liquide, ou permettant une augmentation de la répartition des fluides et donc un meilleure distribution du mélange gaz-liquide au-dessus du lit de solides granulaires catalytique. Le dispositif selon l'invention n'est aucunement limité à la description de ces deux modes de réalisation. En effet, le dispositif selon l'invention peut comprendre également un plateau (P) comportant des zones creuses 30 comprenant quatre parois sensiblement verticales dans lesquels on place au moins un canal mélangeur 21 se présentant sous la forme d'une cheminée. Le dispositif selon l'invention peut être mise en oeuvre dans des réactions exothermiques, et notamment dans les réactions d'hydrocraquage, d'hydrotraitement, d'hydrodésulfuration, d'hydrodéazotation, d'hydrodémétallation, d'hydrogénation sélectives ou totales des coupes 02 à 05, d'hydrogénation sélective des essences de vapocraquage, d'hydrogénation des composés aromatiques, d'hydrogénation des oléfines dans les coupes aromatiques, d'hydrogénation d'huiles végétales. Le dispositif selon l'invention peut également, sans sortir du cadre de l'invention, être utilisé dans toute autre type de réaction, et notamment les réactions athermiques ou endothermiques Dans les exemples suivants, on compare le dispositif de distribution selon l'invention (Dispositif B) avec un dispositif de distribution non conforme à l'invention (Dispositif A). Les comparaisons entre ces deux dispositifs se basent sur leur compacité dans un réacteur catalytique. Ces exemples sont présentés ici à titre d'illustration et ne limitent en aucune manière la portée de l'invention. Dispositif A (non conforme à l'invention) : on place dans un réacteur un plateau (P) comprenant plusieurs canaux mélangeurs 21 en forme de cheminées de 250 mm de hauteur et de 50 mm de diamètre. Les canaux mélangeurs comprennent une série de trous 26 répartis sur trois niveaux, situés respectivement à 50, 100 et 150 mm de hauteur par rapport à la section de passage inférieure 23 desdits canaux 21. Les canaux mélangeurs comprennent également une section de passage supérieure 22 en forme de biseau pour laisser passer la phase gazeuse. Le système dispersif 28 est situé en-dessous du plateau (P) à une distance de 150 mm. La distance comprise entre la base 25 du plateau (P) et le lit de solides granulaires catalytiques est de 400 mm (le système dispersif 28 est inclus dans cette distance). L'encombrement considéré entre la partie d'extrémité supérieure des canaux mélangeurs 21 (i.e. le haut des cheminées) et le lit de solides granulaires catalytiques est donc de 250 + 400 = 650 mm.

Dispositif B (conforme à l'invention) : on place dans un réacteur un plateau (P) comprenant plusieurs canaux mélangeurs 21 en forme de cheminées de hauteur « z» égale à 150 mm, de hauteur « H » égale à 100 mm, et de 50 mm de diamètre. Les canaux mélangeurs comprennent une série de trous 26 répartis sur trois niveaux, situés respectivement à 50, 100 et 150 mm de hauteur par rapport à la section de passage inférieure 23 desdits canaux 21. Les canaux mélangeurs comprennent également une section de passage supérieure 22 en forme de biseau pour laisser passer la phase gazeuse. La base 36 du système dispersif 28 est située au-dessous du plateau (P), à une distance d1=10 mm par rapport à la partie d'extrémité inférieure 33 du plateau (P). La distance comprise entre la base 25 du plateau (P) et le lit de solides granulaires catalytiques est de 400 mm (le système dispersif 28 est inclus dans cette distance). L'encombrement considéré entre la partie d'extrémité supérieure des canaux mélangeurs 21 (i.e. le haut des cheminées) et le lit de solides granulaires catalytiques de 150 + 400 = 550 mm.

Par rapport au dispositif A de l'art antérieur, le gain en hauteur du dispositif B selon l'invention est de 100 mm. Ainsi, le dispositif de la présente invention est plus compact, et cela quelle que soit la forme des canaux mélangeurs 21. Ainsi, la présence d'une grille, telle que décrite dans le document US 6,613,219 B2, couvrant la totalité de la section du réacteur, sous le plateau (P) n'est plus nécessaire, ce qui a pour effet de rendre le dispositif de distribution beaucoup plus compact. Ainsi, l'espace gagné dans le réacteur permet soit de diminuer d'autant la hauteur totale de réacteur, soit d'augmenter substantiellement la quantité de solides granulaires dans le réacteur, ce qui permet d'augmenter le volume de lit de solides granulaires catalytiques, pour un volume d'enceinte réactionnelle identique que l'art antérieur, et ainsi permet d'augmenter le débit de charge en entrée du réacteur.35

Claims (3)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de distribution d'un mélange polyphasique constitué d'au moins une phase gazeuse et d'au moins une phase liquide, ledit dispositif comportant : au moins un plateau (P) ; au moins un canal mélangeur (21) desdites phases gazeuse et liquide, comportant au moins une section de passage supérieure (22) et au moins une section de passage inférieure (23), ledit canal mélangeur (21) étant pourvu sur au moins une partie de sa hauteur d'au moins une section de passage latérale (26) ; au moins un système dispersif (28) disposé au-dessous dudit plateau (P) ; caractérisé en ce que ledit plateau (P) comprend au moins une zone creuse (30) comprenant une ou plusieurs paroi(s) latérale(s) (31) sensiblement verticale(s), une partie d'extrémité supérieure ouverte (32), et une partie d'extrémité inférieure (33) comprenant au moins une ouverture (34) ; ledit canal mélangeur (21) est situé au moins en partie dans ladite zone creuse (30) dudit plateau (P), la partie d'extrémité inférieure (33) de ladite zone creuse (30) étant en contact avec la section de passage inférieure (23) dudit canal mélangeur (21) ; ledit système dispersif (28) s'étend autour de ladite partie d'extrémité inférieure (33) de la zone creuse (30) dudit plateau (P) et au moins en partie autour de ladite ou desdites paroi(s) latérales (31) de la zone creuse (30) dudit plateau (P), délimitant entre le plateau (P) et ledit système dispersif (28) un canal distributeur (29) débouchant sur au moins une ouverture (35).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système dispersif (28) comprend une base (36) située en-dessous de la partie d"extrémité inférieure (33) de ladite zone creuse (30) dudit plateau (P), et comprend une ou plusieurs paroi(s) (37) s'étendant autour de l'extrémité inférieure (33) et au moins en partie autour de la ou les paroi(s) latérale(s) (31) de ladite zone creuse (30) dudit plateau (P).
3. 3. Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de zones creuses (30) et une pluralité de canaux mélangeurs (21), dans lequel on associe au moins un canal mélangeur (21) pour chaque zone creuse (30),4. 5. 6. 7. 8. 9. et dans lequel on associe au moins un système dispersif (28) pour chaque canal mélangeur (21). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance « e » entre la ou les paroi(s) latérale(s) (31) de ladite zone creuse (30) et ledit canal mélangeur (21) est comprise entre 10 et 150 mm. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la distance « dl » entre la base (36) du système dispersif (28) et la partie d'extrémité inférieure (33) du plateau (P) est comprise entre 10 et 100 mm. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la distance « d2 » entre la paroi (37) du système dispersif (28) et la paroi (31) de la zone creuse (30) du plateau (P) est comprise entre 10 et 100 mm. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit au moins un canal mélangeur (21) se présente sous la forme d'un caisson. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit au moins un canal mélangeur (21) se présente sous la forme d'une cheminée. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la base (36) et/ou les parois latérales (37) du système dispersif (28) comporte(nt) des perforations. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit au moins un canal mélangeur (21) comprend au moins un chapeau (24). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (38) des parois latérales (37) du système dispersif (28) est située à une distance « d3 » de la base (25) du plateau (P), comprise entre 10 et 100 mm, de préférence entre 10 et 50 mm. 12. Réacteur catalytique à écoulement descendant comportant une enceinte (E) comprenant au moins un lit de solides granulaires (14) situé en-dessous du plateau(P) et comprenant au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à11. 13. Réacteur selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux lits de solides granulaires (13;14) séparés par une zone intermédiaire comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 14. Réacteur catalytique selon les revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que la distance « D » entre la base (36) du système dispersif (28) et ledit lit de solides granulaires (14) situé en-dessous du plateau (P) est comprise entre 10 et 200 mm. 15. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour la réalisation de réactions exothermiques, telles que les réactions d'hydrocraquage, d'hydrotraitement, d'hydrodésulfuration, d'hydrodémétallation, d'hydrodéazotation, d'hydrogénation sélectives ou totales des coupes 02 à 05, d'hydrogénation sélective des essences de vapocraquage, d'hydrogénation des composés aromatiques, d'hydrogénation des oléfines dans des coupes aromatiques, dans un réacteur selon l'une quelconque des revendications 12 à 14. 25 30