WO2013117827A1 - Adsorber formed by multiple parallel passage contactors - Google Patents

Abstract

The invention relates to an adsorption element for the purification or separation of a fluid, comprising M parallel modules (3, 4, 5), wherein M > 2, each module being spaced apart from the neighbouring module by a volume (17) and comprising at least one parallel passage contactor. The adsorber is characterised in that the ratio of the volume of adsorbent included in the M modules to the free volume accessible to the fluid is greater than 0.75.

Description

Adsorbeur constitué de plusieurs contacteurs à passage parallèles  Adsorber consisting of several parallel-flow contactors

L'invention se rapporte à un élément d'adsorption comprenant une pluralité de modules disposés en parallèle comprenant eux-mêmes 1 ou plusieurs contacteurs en série; à un dispositif de purification ou de séparation d'un flux gazeux mettant en œuvre un tel adsorbeur et à l'utilisation d'un tel dispositif dans un procédé d'adsorption de type TSA ou PSA. The invention relates to an adsorption element comprising a plurality of modules arranged in parallel and comprising 1 or more series contactors; a device for purifying or separating a gas stream implementing such an adsorber and the use of such a device in a TSA or PSA type adsorption process.

L'adsorption est un phénomène physique de plus en plus utilisé industriellement pour séparer ou épurer des flux gazeux.  Adsorption is a physical phenomenon that is increasingly used industrially to separate or purify gas flows.

Par exemple, l'adsorption est utilisée classiquement pour sécher des flux gazeux divers, en particulier l'air, le gaz naturel, pour la production d'hydrogène, pour la production d'oxygène et/ou d'azote à partir d'air atmosphérique, pour capturer de nombreux constituants d'effluents variés avant leur utilisation dans un procédé aval ou leur mise à l'évent comme les VOC, des oxydes d'azote, du mercure ...  For example, adsorption is conventionally used to dry various gas streams, in particular air, natural gas, for the production of hydrogen, for the production of oxygen and / or nitrogen from air atmospheric, to capture many components of various effluents before their use in a downstream process or venting such as VOC, nitrogen oxides, mercury ...

Les procédés mis en œuvre sont soit à charge perdue (on parle alors généralement de lit de garde) soit régénérables. La régénération s'effectue soit par baisse de pression soit par augmentation de la température. On peut aussi coupler ces deux effets. On parle respectivement de PSA (pressure swing adsorption = adsorption à pression modulée), TSA (température swing adsorption = adsorption à température modulée), PTSA (adsorption à pression et température modulée).  The methods used are either lost (usually referred to as a guard bed) or regenerable. Regeneration is carried out either by lowering pressure or by increasing the temperature. We can also couple these two effects. We speak respectively of PSA (pressure swing adsorption = adsorption with modulated pressure), TSA (temperature swing adsorption = adsorption with modulated temperature), PTSA (adsorption with pressure and modulated temperature).

Lorsque la régénération d'un PSA s'effectue sous vide, on utilise généralement le sigle VSA (vacuum swing adsorption).  When the regeneration of a PSA is carried out under vacuum, the initials VSA (vacuum swing adsorption) are generally used.

Par la suite, et sauf application particulière, nous n'utiliserons, par souci de simplicité que les termes PSA et TSA pour décrire tous ces procédés d'adsorption comportant une étape de régénération in situ suivant que l'effet prépondérant utilisé pour régénérer l'adsorbant soit la pression ou la température..  Subsequently, and except for particular application, we will use, for the sake of simplicity only the terms PSA and TSA to describe all these adsorption processes including a step of regeneration in situ according to the preponderant effect used to regenerate the adsorbent either pressure or temperature ..

L'adsorbant utilisé se présente généralement sous forme de particules dont on remplit un adsorbeur. Ces particules peuvent se trouver sous forme de granulés, de bâtonnets, de billes, de concassés. Les dimensions caractéristiques de ces particules vont généralement de 0.5 mm à 5 mm. Les particules les plus petites permettent d'améliorer la cinétique d'adsorption et par là l'efficacité du procédé mais en contre partie elles créent sur la phase fluide des pertes de charge importantes. The adsorbent used is generally in the form of particles filled with an adsorber. These particles can be in the form of granules, rods, balls, crushed. The characteristic dimensions of these particles generally range from 0.5 mm to 5 mm. The smallest particles make it possible to improve the kinetics of adsorption and thus the efficiency of the process, but in part they create significant losses on the fluid phase.

Pour contrebalancer cet effet, on utilise des adsorbeurs présentant une grande section de passage au fluide tels que les adsorbeurs cylindriques à axe horizontal ou les adsorbeurs radiaux.  To counterbalance this effect, adsorbers having a large fluid passage section are used, such as cylindrical adsorbers with a horizontal axis or radial adsorbers.

Cependant, lorsqu'on veut aller plus loin dans l'amélioration de la perte de charge et/ ou de la cinétique, cette technologie conduit à des géométries d'adsorbeurs non industrielles.  However, when one wants to go further in improving the pressure drop and / or kinetics, this technology leads to non-industrial adsorber geometries.

C'est par exemple le cas lorsqu'on veut traiter d'importants débits gazeux en basse pression comme pour la capture du C0₂ dans des effiuents à pression atmosphérique ou lorsqu'on veut réaliser des cycles rapides, en particulier des cycles PSA. This is for example the case when one wants to treat high flow rates at low pressure as for the capture of C0 ₂ in effiuents at atmospheric pressure or when you want to perform fast cycles, in particular PSA cycles.

Dès 1996, Ruthven et Thaeron -in Gas Sep. Purif. Vol. 10, p.63- montrent qu'une telle amélioration peut être obtenue en utilisant des contacteurs à passages parallèles.  As early as 1996, Ruthven and Thaeron -in Gas Sep. Purif. Flight. 10, p. 63 show that such an improvement can be achieved by using parallel passage switches.

Il s'agit de système dans lequel le fluide passe dans des canaux dont les parois contiennent de l'adsorbant. This is a system in which the fluid passes into channels whose walls contain adsorbent.

Actuellement, seuls des systèmes où l'adsorbeur se présente sous la forme d'une roue tournant autour de son axe central sont fabriqués de façon industrielle en grandes dimensions, c'est à dire avec des diamètres atteignant plusieurs mètres. De nombreuses brochures commerciales décrivent ces appareils et on peut citer par exemple parmi les plus connus NovelAire Technologies, Munters, EcoDry, ProFlute, DST Seibu Giken.  Currently, only systems where the adsorber is in the form of a wheel rotating about its central axis are manufactured industrially in large dimensions, that is to say with diameters up to several meters. Numerous commercial brochures describe these devices and can be cited for example among the best known NovelAire Technologies, Munters, EcoDry, ProFlute, DST Seibu Giken.

Ces roues présentent des inconvénients qui les rendent inefficaces pour la majorité des procédés d'adsorption et en pratique, elles ne sont utilisées presque exclusivement que pour le séchage partiel de l'air. Un de ces inconvénients résulte du fait que le volume d'adsorbant par rapport au volume de la roue est très faible, souvent de l'ordre de 10%.  These wheels have disadvantages that make them ineffective for the majority of adsorption processes and in practice they are used almost exclusively for the partial drying of air. One of these disadvantages results from the fact that the volume of adsorbent relative to the volume of the wheel is very small, often of the order of 10%.

On peut également noter que ces contacteurs formés par enroulage ou par empilage de feuilles dépassent rarement quelques dizaines de centimètres dans le sens de circulation du fluide, ce qui constitue également un sérieux obstacle à leur utilisation dans d'autres applications.  It may also be noted that these contactors formed by winding or stacking sheets rarely exceed a few tens of centimeters in the direction of fluid flow, which is also a serious obstacle to their use in other applications.

Le document EP 1 413 348 cite par exemple un contacteur à passages parallèles enroulés en spirale d'environ 10 cm de long. Le document US 6 692 626 décrit un contacteur avec des longueurs de canaux de 10 à 20 centimètres. Le document US 7 300 905 quant à lui indique des longueurs de canaux de 1 centimètre à 1 mètre et préférentiellement de 5 à 30 centimètres. Document EP 1 413 348 mentions, for example, a contactor with parallel passages wound in a spiral approximately 10 cm long. US 6,692,626 discloses a contactor with channel lengths of 10 to 20 centimeters. US 7,300,905 meanwhile indicates channel lengths of 1 centimeter to 1 meter and preferably 5 to 30 centimeters.

Ces limitations proviennent en particulier du mode de dépôt de l'adsorbant sur le support qui nécessite des opérations assez complexes pour obtenir les caractéristiques mécaniques nécessaires (tenue dans le temps, porosité ...).  These limitations arise in particular from the mode of deposition of the adsorbent on the support which requires operations complex enough to obtain the necessary mechanical characteristics (behavior in time, porosity ...).

Généralement, les contacteurs de plus grand diamètre ont des longueurs n'excédant pas 30 cm alors que cette même longueur peut être un peu supérieure pour les contacteurs de petit diamètre de type laboratoire.  Generally, larger diameter contactors have lengths not exceeding 30 cm whereas this same length may be a bit higher for small diameter laboratory type contactors.

Cette limitation de la longueur des canaux à quelques dizaines de centimètres pour des contacteurs industriels ne permet pas non plus aujourd'hui d'envisager la technologie des contacteurs à passage parallèle pour toutes les applications.  This limitation of the length of the channels to a few tens of centimeters for industrial contactors does not allow today to consider the technology of the parallel flow contactors for all applications.

Une autre contrainte dans une majorité de cas va être d'obtenir une bonne distribution du fluide dans toute la section du contacteur. La méthode la plus efficace est d'obtenir une géométrie régulière en particulier pour les canaux de circulation du fluide avec de faibles tolérances. On conçoit qu'il est plus facile de contrôler la régularité de fabrication d'un module de petite ou moyenne dimension, par exemple de diamètre ou plus généralement de dimensions de quelques dizaines de centimètres que d'un module de grande taille, par exemple supérieure au mètre.  Another constraint in a majority of cases will be to obtain a good distribution of the fluid throughout the contactor section. The most efficient method is to obtain a regular geometry especially for the channels of circulation of the fluid with low tolerances. It is conceivable that it is easier to control the regularity of manufacture of a module of small or medium dimension, for example of diameter or more generally of dimensions of a few tens of centimeters than a large module, for example superior by the meter.

Partant de là, un problème qui se pose est de fournir un dispositif d'adsorption, comprenant des adsorbeurs à contacteur à passages parallèles, amélioré de manière à pouvoir être mis en œuvre dans une plus large gamme d'applications.  From this, a problem is to provide an adsorption device, including parallel passage contactor adsorbers, improved so that it can be implemented in a wider range of applications.

Une solution de l'invention est un élément d'adsorption pour l'épuration ou la séparation d'un fluide, comprenant :  A solution of the invention is an adsorption element for the purification or the separation of a fluid, comprising:

- M modules (3, 4, 5...) en parallèle, avec M > 2, chaque module étant espacé du module voisin par un volume 17 et comprenant au moins 1 contacteur à passages parallèles,  - M modules (3, 4, 5 ...) in parallel, with M> 2, each module being spaced from the neighboring module by a volume 17 and comprising at least 1 parallel-channel contactor,

- une section d'entrée 6, et  an input section 6, and

- une section de sortie 7, et  an output section 7, and

caractérisé en ce que le ratio du volume d'adsorbant compris dans les M modules sur le volume libre accessible au fluide , entre la section d'entrée et la section de sortie du dit élément, est supérieur à 0.75. Notons que la solution selon l'invention permet de résoudre le problème de la limitation de la longueur des canaux à quelques dizaines de centimètres et le problème des volumes morts néfastes au bon fonctionnement des unités TSA ou PSA. characterized in that the ratio of the volume of adsorbent included in the M modules to the free volume accessible to the fluid, between the inlet section and the outlet section of said element, is greater than 0.75. Note that the solution according to the invention solves the problem of limiting the length of channels to a few tens of centimeters and the problem of dead volumes detrimental to the proper functioning of TSA or PSA units.

Par contacteur à passages parallèles, on entend un dispositif dans lequel le fluide passe dans des canaux dont les parois contiennent de l'adsorbant. Le fluide circule dans des canaux essentiellement libres d'obstacles, ces canaux permettant au fluide de circuler d'une entrée à une sortie du contacteur. Ces canaux peuvent être rectilignes reliant directement l'entrée à la sortie du contacteur ou présenter des changements de direction. Au cours de sa circulation, le fluide est en contact avec au moins un adsorbant présent au niveau des dites parois.  Parallel passage contactor means a device in which the fluid passes through channels whose walls contain adsorbent. The fluid circulates in essentially obstacle free channels, these channels allowing the fluid to flow from an input to an output of the contactor. These channels can be rectilinear connecting directly the input to the output of the contactor or present changes of direction. During its circulation, the fluid is in contact with at least one adsorbent present at said walls.

Par module, on entend un élément d'adsorption comprenant un ou plusieurs contacteurs en série tels que définis ci-dessus ; La section des M modules peut être de forme et dimensions identiques, par exemple circulaire de même diamètre, ou au contraire de formes et/ ou dimensions différentes, par exemple certains modules seront de forme trapézoïdale et d'autres rectangulaire, le but par exemple étant de «remplir » au mieux la virole de l'adsorbeur.  By module is meant an adsorption element comprising one or more series contactors as defined above; The section of the M modules may be of identical shape and dimensions, for example circular of the same diameter, or conversely of different shapes and / or dimensions, for example some modules will be of trapezoidal shape and others rectangular, the purpose for example being to "fill" at best the ferrule of the adsorber.

Il convient aussi de définir clairement ce qu'on entend ici par « volume d'adsorbant » et « volume libre accessible au fluide ».  It is also necessary to clearly define what is meant here by "adsorbent volume" and "free volume accessible to the fluid".

Prenons d'abord l'exemple d'un adsorbeur classique renfermant un lit d'adsorbant, ce dit lit ayant une section d'entrée SI et une section de sortie S2 quand on considère l'étape de purification. Ces 2 sections et les parois de l'adsorbeur délimitent un volume V qui va contenir le lit d'adsorbant. Il s'agit du volume géométrique qu'on appelle parfois volume en eau ou volume fût vide. Lorsqu'on remplit ce volume V de particules, il se crée entre les dites particules un volume libre dit inter particulaire que peut occuper un fluide. Le volume total V se répartit ainsi entre un volume libre accessible au fluide et un volume occupé par les particules solides.  Let us first take the example of a conventional adsorber containing an adsorbent bed, said bed having an inlet section S1 and an outlet section S2 when considering the purification step. These 2 sections and the walls of the adsorber delimit a volume V which will contain the adsorbent bed. This is the geometric volume sometimes called volume in water or empty volume. When this volume V of particles is filled, a free inter-particle volume is created between said particles which can occupy a fluid. The total volume V is thus divided between a free volume accessible to the fluid and a volume occupied by the solid particles.

Il convient de faire 3 remarques.  It is necessary to make 3 remarks.

Si on a placé d'autres internes tels des tubes d'échangeur, des éléments de mesure... dans le volume V, ces internes occupant un volume v, c'est le volume restant V-v que l'on doit considérer comme se répartissant en un volume libre accessible au fluide et un volume occupé par les particules d'adsorbant. Les particules d'adsorbant elles mêmes présentent une porosité interne constituée de macropores et micropores. Cette porosité est nécessaire pour permettre aux molécules de s'adsorber au sein de la particule. On admet ici que cette porosité intragranulaire fait partie intégrante de la particule d'adsorbant et qu'elle ne fait donc pas partie par définition du volume libre accessible au gaz. If we have placed other internals such as exchanger tubes, measuring elements ... in the volume V, these internals occupying a volume v, it is the remaining volume Vv which must be considered as being distributed in a free volume accessible to the fluid and a volume occupied by the adsorbent particles. The adsorbent particles themselves have an internal porosity consisting of macropores and micropores. This porosity is necessary to allow the molecules to adsorb within the particle. It is admitted here that this intragranular porosity is an integral part of the adsorbent particle and therefore does not form part of the free volume accessible to gas.

Enfin, la majorité des adsorbants particulaires sont mis en forme au moyen d'un liant dont la proportion volume initiale va de quelques % à généralement 25% maximum. Une partie de ce liant peut ensuite être rendu éventuellement actif. On admet que le liant résiduel fait partie intégrante de l'adsorbant.  Finally, the majority of the particulate adsorbents are shaped by means of a binder whose initial volume proportion ranges from a few% to generally 25% maximum. Part of this binder can then be made optionally active. It is assumed that the residual binder is an integral part of the adsorbent.

Ainsi dans le cas d'adsorbant sous forme de bille sphérique par exemple, on compte comme volume adsorbant le volume total de la sphère.  Thus, in the case of an adsorbent in the form of a spherical ball, for example, the total volume of the sphere is used as the adsorbent volume.

Par la suite on généralise le principe de cette définition à des adsorbeurs non classiques tels que des contacteurs.  Subsequently, the principle of this definition is generalized to non-conventional adsorbers such as contactors.

On définit de même une section d'entrée où commence l'adsorbant et une section de sortie où il se termine. Le volume V compris entre ces sections va généralement se subdiviser en un volume occupé par le support de l'adsorbant, un volume d'adsorbant proprement dit (incluant sa porosité et son liant éventuel) et un volume libre accessible au fluide.  Similarly, an inlet section is defined where the adsorbent starts and an exit section where it ends. The volume V between these sections will generally be subdivided into a volume occupied by the support of the adsorbent, a volume of adsorbent itself (including its porosity and its possible binder) and a free volume accessible to the fluid.

Dans le cas d'une roue de diamètre D, de profondeur h supportant par exemple du silica-gel, le volume (π* D * h/4) se répartira par exemple en 10% de feuille support, 10% d'adsorbant et 80% de volume libre accessible au fluide. Pour déterminer les pourcentages de support et d'adsorbant, il convient de faire un petit calcul géométrique basé sur des mesures directes sur la roue ou sur une photographie agrandie d'une portion de l'équipement. On détermine par exemple sur une portion représentative la longueur de support par unité de section et son épaisseur moyenne ; on détermine aussi l'épaisseur moyenne d'adsorbant. Il est alors facile de calculer selon nos définitions le volume libre accessible au gaz, le volume d'adsorbant et d'en tirer le ratio.  In the case of a wheel of diameter D, of depth h supporting for example silica gel, the volume (π * D * h / 4) will be distributed for example in 10% of carrier sheet, 10% of adsorbent and 80% of free volume accessible to the fluid. To determine the percentages of support and adsorbent, a small geometric calculation based on direct measurements on the wheel or an enlarged photograph of a portion of the equipment should be made. For example, on a representative portion, the support length per unit section and its average thickness are determined; the average thickness of the adsorbent is also determined. It is then easy to calculate according to our definitions the free volume accessible to gas, the volume of adsorbent and to draw the ratio.

On suppose que le volume du support lui-même, même s'il présente une certaine porosité comme l'adsorbant n'est pas accessible au fluide dès lorsqu'il sert de support essentiellement par sa ou ses surfaces, c'est-à-dire que l'adsorbant est fixé dessus et que moins de 10% de la quantité totale d'adsorbant a pénétré dans le volume du support. Il convient de traiter également le cas où l'adsorbant est fixé intimement dans un réseau de fibres qui sert également de support. It is assumed that the volume of the support itself, even if it has a certain porosity as the adsorbent is not accessible to the fluid when it serves as a support essentially by its surface or surfaces, that is to say say that the adsorbent is fixed on it and that less than 10% of the total amount of adsorbent has penetrated into the volume of the support. The case where the adsorbent is intimately fixed in a fiber network which also serves as support is also to be treated.

Le volume total se répartit alors en un premier volume accessible au fluide et un second volume de support/ adsorbant. Ce second volume peut être séparé en un volume support inerte et un volume d'adsorbant. Le ratio dont il est question dans la présente invention est le rapport entre le volume d'adsorbant et le volume accessible au fluide.  The total volume is then divided into a first volume accessible to the fluid and a second volume of support / adsorbent. This second volume can be separated into an inert carrier volume and an adsorbent volume. The ratio referred to in the present invention is the ratio between the volume of adsorbent and the volume accessible to the fluid.

De préférence le ratio du volume d'adsorbant compris dans les M modules sur le volume accessible au fluide, entre la section d'entrée et la section de sortie est supérieur à 1.0, encore préférentiellement supérieur à 1.25.  Preferably the ratio of the volume of adsorbent included in the M modules to the volume accessible to the fluid, between the inlet section and the outlet section is greater than 1.0, more preferably greater than 1.25.

Avec des valeurs égales ou supérieures à 1.5, on se place dans les conditions de ratio des adsorbants particulaires classiques.  With values equal to or greater than 1.5, one places oneself under the ratio conditions of the conventional particulate adsorbents.

En effet, le taux de vide d'un lit d'adsorbant granulaire est de l'ordre de 38% ce qui correspond au ratio 1.63. L'impact négatif d'une diminution de ce ratio peut être déterminé au moyen des programmes de simulation d'adsorption maintenant bien répandus. Cela peut se traduire, pour un ratio de 1 par une perte de plusieurs pourcents sur le rendement d'un PSA H2, ce qui n'est pas acceptable industriellement. Il n'a pas de règles générales pour déterminer l'impact de ce paramètre, pas plus que pour les volumes morts amont/aval, l'impact dépendant à la fois du cycle de l'unité d'adsorption, des propriétés des adsorbants, des performances recherchées....  Indeed, the vacuum rate of a granular adsorbent bed is of the order of 38% which corresponds to the ratio 1.63. The negative impact of a decrease in this ratio can be determined by the now widespread adsorption simulation programs. This can result, for a ratio of 1 by a loss of several percent on the performance of a PSA H2, which is not acceptable industrially. It has no general rules for determining the impact of this parameter, nor for the upstream / downstream dead volumes, the impact depending both on the cycle of the adsorption unit, on the properties of the adsorbents, desired performance ....

Avec des valeurs supérieures à 0.75 dans des cas non critiques (certains TSA), surtout à 1.0 et mieux encore supérieures à 1.25, on se rapproche des ratios standards et on limite voire on annule ou on améliore l'impact des volumes libres accessible au fluide.  With values greater than 0.75 in non-critical cases (some TSA), especially 1.0 and better still higher than 1.25, we approach standard ratios and limit or even cancel or improve the impact of free volumes accessible to the fluid. .

On remarquera que si la section d'un contacteur se répartit en 20% support, 40% adsorbant, 40% passage du fluide, ce qui pour ce contacteur conduirait à un ratio de 1 à priori acceptable au moins pour certains procédés mais que pour une section de l'élément d'adsorbant (comprenant plusieurs modules en parallèle) normale à la circulation du fluide, les modules installés en parallèle n'occupent que 75% de la section totale et donc la section libre est de 25% , le ratio volume d'adsorbant sur volume laissé au fluide n'est alors que de l'ordre de 0.55 ( (0.4*0.75)/(0.25+ (0.4*0.75)) = 0.55) ce qui sera insuffisant pour rendre une majorité de procédés TSA et PSA efficaces.. Il faudra donc sélectionner pour rester dans le cadre de l'invention non seulement des contacteurs de caractéristiques particulières en termes d'épaisseur de couche adsorbante et de passage réservé au fluide mais aussi utiliser des technologies particulières pour la mise en parallèle des modules. Note that if the cross section of a contactor is divided into 20% support, 40% adsorbent, 40% fluid passage, which for this contactor would lead to a ratio of 1 a priori acceptable for at least some processes but that for a section of the adsorbent element (comprising several modules in parallel) normal to the circulation of the fluid, the modules installed in parallel occupy only 75% of the total section and therefore the free section is 25%, the volume ratio adsorbent volume left to the fluid is then only of the order of 0.55 ((0.4 * 0.75) / (0.25+ (0.4 * 0.75)) = 0.55) which will be insufficient to make a majority of TSA and PSA effective .. It will therefore be necessary to select not only contactors of particular characteristics in terms of adsorbent layer thickness and fluid passage, but also to use particular technologies for paralleling the modules.

On notera également que les volumes laissés au fluide dont on parle ici ne comprennent pas les volumes morts nécessaires en amont et en aval de l'élément, volumes nécessaires à l'introduction et à la bonne répartition du fluide.  It will also be noted that the volumes left to the fluid of which we are speaking here do not include the dead volumes necessary upstream and downstream of the element, volumes necessary for the introduction and good distribution of the fluid.

Selon le cas, l'élément d'adsorption peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :  Depending on the case, the adsorption element may have one or more of the following characteristics:

- le fluide est un flux gazeux ; the fluid is a gaseous flow;

- chaque module comprend au moins 2 contacteurs à passages parallèles disposés en série dans le sens du trajet du fluide à adsorber ;  each module comprises at least two parallel-passage contactors arranged in series in the direction of the path of the fluid to be adsorbed;

- chaque module présente des parois étanches ;  each module has sealed walls;

- les sections d'entrée et de sortie présentent entre chaque module des éléments d'étanchéité ; ces éléments d'étanchéité peuvent être choisis parmi les moyens connus : joints, soudure, collage... ;  the inlet and outlet sections have between each module sealing elements; these sealing elements may be chosen from the known means: seals, welding, gluing ...;

- le volume (17) est au moins partiellement rempli par un garnissage limitant ou excluant la présence d'un flux gazeux ; il peut s'agir d'un polymère tel par exemple que de l'époxy ou d'un solide, particulaire (quartz, billes de céramiques, copeaux...) ou pas (tresse, fibres...) remplissant les vides ;  - The volume (17) is at least partially filled by a packing limiting or excluding the presence of a gas stream; it may be a polymer such as epoxy or a solid, particulate (quartz, ceramic beads, chips ...) or not (braid, fiber ...) filling the voids;

- les modules sont essentiellement cylindriques ; c'est-à-dire que leur base est proche d'un cercle avec des écarts sur les rayons R1/R2 inférieurs à 5%. On pourra se référer à la Figure 15 ou le contacteur 1 est formé par l'enroulement d'un support imprégné d'adsorbant (détail 2) sur un mandrin central 3 ;  the modules are essentially cylindrical; that is, their base is close to a circle with deviations in radii R1 / R2 less than 5%. We can refer to Figure 15 where the contactor 1 is formed by the winding of a support impregnated with adsorbent (detail 2) on a central mandrel 3;

- les contacteurs comprennent un matériau adsorbant fixé sur une feuille support plissée, ladite feuille étant enroulée en spirale seule ou associée à une feuille plane ; the contactors comprise an adsorbent material fixed on a folded support sheet, said sheet being spirally wound alone or associated with a flat sheet;

- les contacteurs comprennent un matériau adsorbant fixé sur une feuille enroulée en une spirale dont les passages sont maintenus ouverts par des espaceurs ;  the contactors comprise an adsorbent material fixed on a sheet wound in a spiral whose passages are kept open by spacers;

- l'épaisseur du matériau adsorbant est inférieur à 500 microns, de préférence inférieure à 250 microns ; notons que l'utilisation de couches adsorbantes minces permet d'améliorer la cinétique. Notons également que les modules de l'élément d'adsorption selon l'invention peuvent être de différents diamètres, préférentiellement de 2 diamètres différents. Ceci peut en effet permettre d'augmenter la densité de contacteurs de l'élément d'adsorption. La longueur, quant à elle, des modules est à priori identique quel que soit le diamètre ainsi que le flux du fluide (débit divisé par la section de passage) à travers les différents modules. the thickness of the adsorbent material is less than 500 microns, preferably less than 250 microns; note that the use of thin adsorbent layers improves the kinetics. Note also that the modules of the adsorption element according to the invention can be of different diameters, preferably of 2 different diameters. This can indeed make it possible to increase the density of contactors of the adsorption element. The length, meanwhile, the modules is a priori identical regardless of the diameter and the flow of the fluid (flow divided by the passage section) through the various modules.

L'invention n'exclut pas la mise en parallèle de modules de sections de forme différente (carré, rectangulaire, trapézoïdale...) mais la fabrication de tels contacteurs, essentiellement par empilage de feuilles support puis découpe éventuelle, parait moins industrielle que le bobinage en cylindre.  The invention does not exclude the paralleling of modules of sections of different shape (square, rectangular, trapezoidal, etc.), but the manufacture of such contactors, essentially by stacking support sheets and then possibly cutting, seems less industrial than the coil winding.

La figure 14 représente un exemple d'élément d'adsorption 1 selon l'invention. FIG. 14 represents an example of adsorption element 1 according to the invention.

L'élément d'adsorption est logé dans une enveloppe 2, comprenant généralement un fond inférieur et un fond supérieur avec des ouvertures pour le passage du flux gazeux (non représentés sur la Figure). Cette enveloppe peut faire partie intégrante de l'élément et rajoutée lors de la fabrication ou il peut s'agir de la virole d'un adsorbeur, l'élément étant logé dans cet adsorbeur. L'élément 1 est constitué d'une pluralité de modules (3, 4, 5...) installés en parallèle. De façon préférentielle, chaque module est constitué de plusieurs contacteurs disposés en série (1 1 , 12, 13...). Les sections 6 et 7 figurent les sections d'entrée et de sortie de l'élément 1. Le volume 17 représente le volume libre entre les modules. The adsorption element is housed in an envelope 2, generally comprising a bottom bottom and an upper bottom with openings for the passage of the gas stream (not shown in the Figure). This envelope may be an integral part of the element and added during manufacture or it may be the ferrule of an adsorber, the element being housed in this adsorber. The element 1 consists of a plurality of modules (3, 4, 5 ...) installed in parallel. Preferably, each module consists of several switches arranged in series (1 1, 12, 13 ...). Sections 6 and 7 show the input and output sections of item 1. Volume 17 represents the free volume between the modules.

Afin d'obtenir un ratio acceptable pour le volume mort gazeux, l'essentiel de ce volume 17 doit être rendu inaccessible au gaz. In order to obtain an acceptable ratio for the gaseous dead volume, most of this volume must be made inaccessible to gas.

Une première solution consiste à faire une double étanchéité 15 et 16, c'est-à-dire à chacune des extrémités de l'élément.  A first solution is to make a double seal 15 and 16, that is to say at each end of the element.

Une seconde solution consiste à réaliser une étanchéité d'un seul côté, de préférence en partie basse si l'élément est utilisé verticalement, et de remplir l'espace entre modules d'un garnissage limitant ou excluant la présence de gaz. Il peut s'agir d'un polymère ou d'un solide particulaire remplissant les vides. Le volume (18) à la périphérie peut être traité de façon analogue ou au contraire de façon différente si l'élément d'adsorption est introduit dans une virole. L'étanchéité au niveau de la paroi interne de l'enveloppe (2), pour éviter un passage préférentiel du flux gazeux à cet endroit, est réalisée par la simple pression de l'élément, supposée ici de forme circulaire, sur la paroi de l'enveloppe. Si nécessaire, cette étanchéité peut être améliorée par un quelconque des moyens connus (joints, soudure, collage, remplissage...) A second solution is to achieve a seal on one side, preferably in the lower part if the element is used vertically, and fill the space between modules of a lining limiting or excluding the presence of gas. It can be a polymer or a particulate solid filling the voids. The volume (18) at the periphery can be treated in a similar way or differently differently if the adsorption element is introduced into a ferrule. The sealing at the inner wall of the casing (2), to avoid a preferential passage of the gas stream at this location, is achieved by the simple pressure of the element, here supposed circular in shape, on the wall of the envelope. If necessary, this seal can be improved by any of the known means (joints, welding, gluing, filling ...)

Les figures 1 à 7 représentent schématiquement, de manière non exhaustive, les différents types de contacteurs. En effet, les contacteurs peuvent comprendre des canaux de différentes formes et de dimensions différentes. On distingue alors :  Figures 1 to 7 show schematically, not exhaustive, the different types of contactors. Indeed, the contactors may comprise channels of different shapes and sizes. We then distinguish:

- les canaux rectangulaires d'épaisseur ep faible par rapport à leur largeur 1, c'est à dire avec 1 supérieur à 10 ep (figure 1);  - The rectangular channels of low thickness ep with respect to their width 1, that is to say with 1 greater than 10 ep (Figure 1);

- les canaux essentiellement carrés ou rectangulaires mais avec ep dans le même ordre de grandeur que la largeur 1 (figure 2) ;  the essentially square or rectangular channels but with ep in the same order of magnitude as the width 1 (FIG. 2);

- les canaux de forme intermédiaire, avec la grande dimension dans un rapport 1.5 à 10 par rapport à la petite dimension (ellipse, rectangle...) ; - the channels of intermediate form, with the large dimension in a ratio 1.5 to 10 with respect to the small dimension (ellipse, rectangle ...);

- les canaux disposés en couronnes circulaires (figure 3) ;  - the channels arranged in circular rings (Figure 3);

- les canaux disposés en hélice (figure 4) ;  the channels arranged in a helix (FIG. 4);

- les canaux circulaires (figure 5).  - the circular channels (Figure 5).

Le fluide peut également circuler dans l'espace libre laissé par des parois solides présentés sous forme de cylindres ou fibres (figure 6). Les parois solides peuvent également avoir la configuration « garnissage » comme utilisée en distillation (figure 7). Dans ce dernier cas, il est possible d'utiliser toutes les possibilités géométriques relatives aux dits garnissages en jouant sur les angles de pliage, l'orientation des passages par rapport à la verticale (contacteur supposé vertical), les dimensions des canaux...  The fluid can also circulate in the free space left by solid walls presented in the form of cylinders or fibers (Figure 6). The solid walls may also have the configuration "packing" as used in distillation (Figure 7). In the latter case, it is possible to use all the geometric possibilities relating to said packings by playing on the bending angles, the orientation of the passages relative to the vertical (supposed vertical contactor), the dimensions of the channels ...

De nombreuses configurations sont possibles car la géométrie des canaux est variée (triangle, trapèze, ellipse...). De façon générale, dans tous ces types de contacteurs, susceptibles d'être utilisés dans le cadre de l'invention, le fluide qui est préférentiellement un flux gazeux, circule dans des canaux présentant peu (ou pas) d'obstacle à l'écoulement et l'adsorbant est situé -ou constitue- la paroi des dits canaux.  Many configurations are possible because the geometry of the channels is varied (triangle, trapeze, ellipse ...). In general, in all these types of contactors, which may be used in the context of the invention, the fluid, which is preferably a gaseous flow, circulates in channels presenting little (or no) obstacle to flow. and the adsorbent is located or constitutes the wall of said channels.

A titre d'exemple, les documents EP 1 413 348, EP 1 121 981 et WO 2005/094987 décrivent des contacteurs à passages parallèles.  By way of example, documents EP 1 413 348, EP 1 121 981 and WO 2005/094987 describe contactors with parallel passages.

La réalisation du contacteur lui-même, et plus particulièrement de l'ensemble support - paroi, se fait suivant diverses techniques qui peuvent par exemple se classer selon la façon dont l'adsorbant est intégré à la paroi. Dans le cas de « monolithe », l'adsorbant, éventuellement mélangé à un liant constitue directement la paroi des canaux (Figure 8). The embodiment of the contactor itself, and more particularly of the support-wall assembly, is carried out according to various techniques which can for example be classified according to the way the adsorbent is integrated into the wall. In the case of "monolith", the adsorbent, optionally mixed with a binder, constitutes directly the wall of the channels (FIG. 8).

Le calcul du volume d'adsorbant prendra en compte le liant dès lors que son pourcentage volume dépassera les 25%, pourcentage maximum habituel pour les adsorbants particulaires standards (billes, bâtonnets) comme indiqué précédemment.  The calculation of the volume of adsorbent will take into account the binder as soon as its volume percentage exceeds 25%, the usual maximum percentage for standard particulate adsorbents (beads, rods) as indicated above.

Ainsi un monolithe ayant 40% de section de passage libre pour le gaz et 60% de section constituée par le solide, ce solide comprenant moitié- moitié phase active, /liant, on ne retiendra pour être homogène avec ce qui précède qu'un volume de liant égal à 25% du volume actif d'adsorbant.  Thus a monolith having 40% of free passage section for the gas and 60% of section consisting of the solid, this solid comprising half-half active phase, / binder, it will not be retained to be homogeneous with the above a volume binder equal to 25% of the adsorbent active volume.

Globalement, on aura donc 40% de la section libre pour le gaz, 37.5% pour l'adsorbant et 22.5% considéré comme inactif. Le ratio est alors un peu inférieur à 1.  Overall, we will have 40% of the free section for gas, 37.5% for adsorbent and 22.5% considered inactive. The ratio is then a little less than 1.

Dans le cas plus général d'adsorbant « supporté », l'adsorbant 1 10 est fixé sur un support 1 11 , par exemple une feuille métallique, L'adhésion à la paroi peut se faire par l'intermédiaire du liant de l'adsorbant (dont le rôle est alors double : agglomération des micro particules d'adsorbants entre elles et fixation à la paroi) comme illustré dans la Figure 9 ou via une colle 120 spécifique (Figure 10). Le support aura généralement été traité pour faciliter l'adhésion, il peut être poreux par nature (membrane, tissu...) ; de nombreux matériaux peuvent être utilisés tels que des polymères, des céramiques, des métaux, du papier...  In the more general case of adsorbent "supported", the adsorbent 1 10 is fixed on a support 1 11, for example a metal sheet, adhesion to the wall can be done through the binder of the adsorbent (The role of which is then twofold: agglomeration of the micro particles of adsorbents with each other and attachment to the wall) as shown in FIG. 9 or via a specific glue 120 (FIG. 10). The support will generally have been treated to facilitate the adhesion, it can be porous by nature (membrane, tissue ...); many materials can be used such as polymers, ceramics, metals, paper ...

Le support de l'adsorbant peut être plié (avant ou après dépôt de la couche adsorbante) et cette feuille pliée elle-même enroulée autour d'un axe central. La figure 3 du document US 5 771 707 montre un tel arrangement. Dans le cas de plis de forme essentiellement triangulaire, la hauteur du triangle et sa base seront généralement comprises entre 0.5 et 5 mm.  The support of the adsorbent may be folded (before or after deposition of the adsorbent layer) and this folded sheet itself wound around a central axis. Figure 3 of US 5,771,707 shows such an arrangement. In the case of folds substantially triangular shape, the height of the triangle and its base will generally be between 0.5 and 5 mm.

L'adsorbant peut également être emprisonné. On trouve également deux sous groupes pour cette technique : « l'emprisonnement « peut être homogène, c'est-à-dire que les particules d'adsorbants 130 sont immobilisées par un réseau de fibres 131 fines et denses qui occupent tout le volume de la paroi (Figure 11). Un adhésif peut être ajouté pour renforcer la fixation. L'emprisonnement de particules d'adsorbant dans des réseaux de fibres a été utilisé dans la fabrication de masque à gaz. On notera cependant que dans ce dernier cas, l'air respiré traversait le milieu adsorbant alors que dans le cas envisagé ici, le flux gazeux longe la paroi contenant l'adsorbant. Selon un autre mode de réalisation, les particules d'adsorbants 140 sont maintenues entre 2 parois (141 ,142) poreuses au fluide (Figure 12). Dans ce cas également, un liant et /ou une colle peuvent être ajoutés pour améliorer si nécessaire le maintien des particules entre les parois poreuses. The adsorbent can also be trapped. There are also two subgroups for this technique: "imprisonment" can be homogeneous, that is to say that the particles of adsorbents 130 are immobilized by a network of thin and dense fibers 131 which occupy the entire volume of the wall (Figure 11). An adhesive may be added to strengthen the attachment. The entrapment of adsorbent particles in fiber networks has been used in the manufacture of gas masks. Note however that in the latter case, the air breathed through the adsorbent medium while in the case considered here, the gas flow along the wall containing the adsorbent. In another embodiment, the adsorbent particles 140 are held between two walls (141, 142) porous fluid (Figure 12). In this case also, a binder and / or an adhesive may be added to improve if necessary the maintenance of the particles between the porous walls.

Ces parois peuvent être de type métallique, polymères... Elles sont choisies de façon à pouvoir simultanément contenir les particules d'adsorbants et ne pas créer de résistance significative à la diffusion des molécules.  These walls may be of metal type, polymers ... They are chosen so that they can simultaneously contain the adsorbent particles and not create significant resistance to the diffusion of the molecules.

A titre d'exemple, les documents US 7 300 905 et US 5 120694 décrivent de façon non exhaustive ces technologies.  For example, documents US Pat. No. 7,300,905 and US Pat. No. 5,120,694 describe these technologies in a non-exhaustive manner.

La Figure 13 représente la cellule de base, c'est-à-dire le plus petit élément qui permet de décrire la géométrie d'un contacteur à passage parallèle.  Figure 13 shows the base cell, i.e. the smallest element that can be used to describe the geometry of a parallel-pass contactor.

De gauche à droite, on trouve le canal 20, dans lequel circule le flux gazeux, d'épaisseur totale 2 epf, la membrane poreuse maintenant l'adsorbant 21 d'épaisseur epm, la couche d'adsorbant 22 d'épaisseur epads, une couche adhésive 23 d'épaisseur epc et la feuille support 24 d'épaisseur totale 2 eps. La cellule de base a donc pour dimension epf+epm+epads+epc+eps. Les ordres de grandeurs de ces épaisseurs sont par exemple :  From left to right, there is the channel 20, in which flows the gaseous flow, of total thickness 2 epf, the porous membrane maintaining the adsorbent 21 of thickness epm, the adsorbent layer 22 of thick epads, a adhesive layer 23 of epc thickness and the support sheet 24 of total thickness 2 eps. The base cell is epf + epm + epads + epc + eps. The orders of magnitude of these thicknesses are for example:

• De 50 microns à 3 mm pour le canal, mettons 2 epf = 150 microns  • From 50 microns to 3 mm for the channel, say 2 epf = 150 microns

• De 10 à 100 microns pour la membrane poreuse, si elle existe, mettons 25 microns et une porosité de 50%  • From 10 to 100 microns for the porous membrane, if it exists, say 25 microns and a porosity of 50%

· De 20 microns à 1 mm pour la couche d'adsorbants, mettons 150 microns  · From 20 microns to 1 mm for the adsorbent layer, say 150 microns

• De 5 à 500 microns pour la couche adhésive, si elle existe, mettons 10 microns • From 5 to 500 microns for the adhesive layer, if it exists, let's say 10 microns

• De 5 microns à 1 mm pour la feuille support, si elle existe, mettons 2 eps= 100 microns. • From 5 microns to 1 mm for the support sheet, if it exists, put 2 eps = 100 microns.

La cellule de bas e aurait donc dans l ' exemple une épais seur de 3 1 0 microns (75+25+150+10+50).  The cell of base e would therefore have in the example a thickness of 31 microns (75 + 25 + 150 + 10 + 50).

La membrane poreuse, si elle existe, étant en relation directe avec le canal réservé au fluide, est intégrée à la section libre accessible au fluide, sa porosité étant prise en compte. Ici, le ratio serait donc de 150 divisé par (75+25/2), de l'ordre de 1.7  The porous membrane, if it exists, being in direct relationship with the channel reserved for the fluid, is integrated in the free section accessible to the fluid, its porosity being taken into account. Here, the ratio would be 150 divided by (75 + 25/2), of the order of 1.7

Dans l'élément d'adsorption selon l'invention, la largeur de l'espace laissé au fluide dans un canal (2epf) est de préférence inférieure à 2 fois l'épaisseur de la couche adsorbante epads (en cas de support) ou à l'épaisseur de ladite couche en cas d'absence de support. Dans le cadre de l'invention, les contacteurs installés en série peuvent avoir des caractéristiques différentes en particulier l'adsorbant déposé peut être différent d'un contacteur à un autre, par exemple 2 zéolites de nature différentes comme CaLSX et LiLSX ou l'épaisseur des couches peut être différente, par exemple plus mince pour le dernier des contacteurs d'une série pour en favoriser la cinétique. In the adsorption element according to the invention, the width of the space left to the fluid in a channel (2epf) is preferably less than 2 times the thickness of the epads adsorbent layer (in case of support) or the thickness of said layer in the absence of support. In the context of the invention, the contactors installed in series may have different characteristics, in particular the adsorbent deposited may be different from one contactor to another, for example 2 different types of zeolites such as CaLSX and LiLSX or the thickness layers may be different, for example thinner for the last contactors in a series to promote kinetics.

Plus généralement, il peut s'agir de différences sur l'une quelconques des caractéristiques liées à la géométrie ou aux propriétés physiques, par exemple :  More generally, it can be differences on any of the characteristics related to geometry or physical properties, for example:

- densité, capacité calorifique, conductibilité thermique, éventuellement porosité de la feuille support;  - density, heat capacity, thermal conductivity, possibly porosity of the support sheet;

- densité, capacité calorifique, conductibilité thermique, éventuellement porosité de la couche adhésive éventuelle; - Density, heat capacity, thermal conductivity, possibly porosity of the optional adhesive layer;

- porosité totale, taille moyenne des macropores, densité des particules d'adsorbants, éventuellement dimension, porosité interne, capacité calorifique, conductibilité thermique ainsi que isothermes d'adsorption et de co-adsorption liant l'adsorbant et les molécules présentes dans le flux gazeux pour la couche adsorbante.  total porosity, average size of the macropores, density of the adsorbent particles, optionally size, internal porosity, heat capacity, thermal conductivity as well as adsorption and co-adsorption isotherms linking the adsorbent and the molecules present in the gas stream for the adsorbent layer.

La présente invention a également pour objet un dispositif de séparation ou de purification d'un fluide comprenant au moins un élément d'adsorption selon l'invention.  The present invention also relates to a device for separating or purifying a fluid comprising at least one adsorption element according to the invention.

Ce dispositif peut être utilisé plus spécialement :  This device can be used more specifically:

- pour capturer le C0₂ contenu dans un flux gazeux ; ou to capture the C0 ₂ contained in a gas stream; or

- dans une unité TSA dont l'étape d'adsorption est de durée inférieure ou égale à 30 minutes, préférentiellement d'environ 15 minutes ; ou in a TSA unit whose adsorption stage is less than or equal to 30 minutes, preferably about 15 minutes; or

- dans un cycle PSA H₂, PSA 0₂, VSA 0₂, PSA ou VSA C0₂. in a PSA H ₂ cycle, PSA O ₂ , VSA O ₂ , PSA or VSA C0 ₂ .

Les adsorbants susceptibles d'être utilisés dans les contacteurs à passages parallèles sont ceux utilisés dans les unités de séparation ou purification de flux gazeux classiques. Le choix dépend de l'application. Il est possible dans un même contacteur d'utiliser successivement plusieurs adsorbants différents. On pourra citer les gels de silice, l'alumine activée éventuellement dopée, les charbons actifs, les zéolites de type divers (3A, 4A, 5A, type X, LSX, Y etc. éventuellement échangées...). Les zéolites sont généralement utilisées sous forme de microcristaux, voire de nano cristaux selon les procédés de synthèse. D'autres adsorbants, par exemple les charbons actifs, peuvent être concassés pour obtenir des particules de l'ordre du micron. L'invention va maintenant être décrite dans le cas d'un TSA (Température Swing Adsorption) destiné à retirer l'eau et l'essentiel du C02 d'un flux d'air sous moyenne pression. The adsorbents that may be used in the parallel-passage contactors are those used in the conventional gas stream separation or purification units. The choice depends on the application. It is possible in the same contactor to use successively several different adsorbents. Mention may be made of silica gels, optionally doped activated alumina, activated carbons, zeolites of various types (3A, 4A, 5A, type X, LSX, Y etc. optionally exchanged, etc.). The zeolites are generally used in the form of microcrystals or even nano-crystals according to the synthetic methods. Other adsorbents, for example activated carbons, can be crushed to obtain micron-sized particles. The invention will now be described in the case of a TSA (Swing Adsorption Temperature) intended to remove water and most of the CO2 from an air stream under medium pressure.

L'unité comprend 2 adsorbeurs comme celui représenté sur la Figure 16.  The unit comprises 2 adsorbers as shown in Figure 16.

Le cycle utilisé est un cycle classique comportant une étape d'adsorption à 5 bar abs et à température ambiante qui permet de produire de l'air sec et décarbonaté. Pendant ce temps, le second adsorbeur est en régénération. La particularité du cycle est que les étapes d'adsorption et de régénération ne durent que 10 minutes. L'utilisation de contacteurs permet de conserver des zones de transfert de masse réduite et d'utiliser l'essentiel de l'adsorbant à l'équilibre.  The cycle used is a conventional cycle comprising an adsorption step at 5 bar abs and at room temperature which makes it possible to produce dry and decarbonated air. Meanwhile, the second adsorber is in regeneration. The peculiarity of the cycle is that the adsorption and regeneration steps only last 10 minutes. The use of contactors makes it possible to conserve areas of reduced mass transfer and to use most of the adsorbent at equilibrium.

Chaque adsorbeur comprend un élément d'adsorption 1 selon l'invention logé dans une enveloppe 2 comprenant une virole 8 et des fonds 9, 10.  Each adsorber comprises an adsorption element 1 according to the invention housed in an envelope 2 comprising a shell 8 and bottoms 9, 10.

Les éléments 13, 14, 15 représentent les tubulures d'entrée/sortie.  The elements 13, 14, 15 represent the inlet / outlet pipes.

L'élément d'adsorption est constitué d'une pluralité de modules 3, 4..., chacun des modules étant formé de 2 contacteurs en série 11 et 12 séparés par un espaceur de type croisillon 16 évitant un bouchage éventuel des passages réservés à l'air. Les 2 contacteurs et l'espaceur central sont assemblés en un seul module rendu étanche vers l'extérieur par l'enveloppe 19. Les différents modules sont supportés par la plaque de fond 6, elle-même fixée à la virole. L'étanchéité à l'extrémité inférieure se fait par l'intermédiaire d'un système de joint 20 classique. Ici, la plaque supérieure 7 a seulement un rôle de guide maintenant en place les divers modules. L'espace entre les modules 17 est rempli d'un matériau isolant thermique 18 de sorte que le volume libre résiduel est inférieur à 35%.  The adsorption element consists of a plurality of modules 3, 4 ..., each of the modules being formed of 2 series contactors 11 and 12 separated by a spider-type spacer 16 avoiding any blockage of the passages reserved for the air. The two contactors and the central spacer are assembled in a single module sealed to the outside by the envelope 19. The various modules are supported by the bottom plate 6, itself attached to the ferrule. The seal at the lower end is via a conventional seal system. Here, the top plate 7 only has a guide role now in place the various modules. The space between the modules 17 is filled with a thermal insulating material 18 so that the residual free volume is less than 35%.

L'espace entre modules représente environ 25% du volume de l'élément. En prenant en compte le volume libre des modules, on arrive à un système présentant un volume offert au gaz de l'ordre de 30%, ce qui est comparable - et même plus faible- que ce que l'on trouve avec des lits d'adsorbants classiques.  The space between modules represents about 25% of the volume of the element. Taking into account the free volume of the modules, we arrive at a system with a volume offered to gas of the order of 30%, which is comparable - and even lower - than what is found with gas beds. conventional adsorbents.

En adsorption, l'air humide 31 rentre en partie basse, est séché et décarbonaté et sort 32 par une des tubulures en partie supérieure. Après 10 minutes de fonctionnement, l'adsorbeur est dépressurisé puis le gaz de régénération 33 est introduit en tête d'adsorbeur. Ce gaz est chauffé via l'échangeur 34 à une température de l'ordre de 150°C. Chaque adsorbeur comporte son propre réchauffeur situé à proximité de l'élément adsorbant, ceci afin de minimiser l'inertie thermique. In adsorption, moist air 31 enters the lower part, is dried and decarbonated and exits 32 through one of the pipes at the top. After 10 minutes of operation, the adsorber is depressurized and the regeneration gas 33 is introduced at the adsorber head. This gas is heated via the exchanger 34 at a temperature of the order of 150 ° C. Each adsorber has its own heater located near the adsorbent element, in order to minimize thermal inertia.

Le matériau isolant 18 a le double rôle d'isoler l'élément de la virole (à la périphérie) et de diminuer le volume mort tout en limitant l'inertie thermique.  The insulating material 18 has the dual role of isolating the element of the ferrule (at the periphery) and of reducing the dead volume while limiting the thermal inertia.

Moyennant éventuellement de légères modifications, le dispositif selon l'invention peut être utilisé dans divers procédés PSA tels que les PSA H₂ devant produire de l'hydrogène à haute pureté, le déballastage en C0₂par PSA ou VSA, les PSA/ VSA 0₂. With possible slight modifications, the device according to the invention can be used in various PSA processes such as PSA H ₂ to produce high purity hydrogen, deballasting C0 ₂ by PSA or VSA, PSA / VSA 0 ₂ .

Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté à la capture du C0₂ dans les flux gazeux basse pression, de l'ordre de 0,8 à 2 bar absolus. En effet, des études ont montré qu'une des parts importante dans le coût de la capture du C0₂ dans les flux gazeux basse pression était la consommation énergétique liée à la perte de charge dans le procédé de capture. The device according to the invention is particularly suitable for capturing C0 ₂ in low pressure gas streams, of the order of 0.8 to 2 bar absolute. Indeed, studies have shown that an important part of the cost of capturing C0 ₂ in low pressure gas streams is the energy consumption related to the pressure drop in the capture process.

On notera que dans les systèmes régénérables, c'est également la diminution de la perte de charge pendant la régénération qui peut-être le moteur pour le choix d'adsorbeurs à contacteurs à passages parallèles.  It will be noted that in regenerable systems, it is also the reduction of the pressure drop during regeneration that may be the driving force for the choice of adsorbers with parallel passage contactors.

Claims

Revendications claims

1. Elément d'adsorption pour l'épuration ou la séparation d'un fluide, comprenant : An adsorption element for purifying or separating a fluid, comprising:

- M modules ((3), (4), (5)...) en parallèle, avec M > 2, chaque module étant espacé du module voisin par un volume (17) et comprenant au moins 1 contacteur à passages parallèles,  - M modules ((3), (4), (5) ...) in parallel, with M> 2, each module being spaced from the neighboring module by a volume (17) and comprising at least one parallel-path contactor,

- une section d'entrée (6), et  an input section (6), and

- une section de sortie (7), et  an outlet section (7), and

caractérisé en ce que le ratio du volume d'adsorbant compris dans les M modules sur le volume libre accessible au fluide, entre la section d'entrée et la section de sortie du dit élément, est supérieur à 0.75. characterized in that the ratio of the volume of adsorbent included in the M modules to the free volume accessible to the fluid, between the inlet section and the outlet section of said element, is greater than 0.75.

2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide est un flux gazeux. 2. Element according to claim 1, characterized in that the fluid is a gas stream.

3. Elément selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque module comprend au moins 2 contacteurs à passages parallèles disposés en série dans le sens du trajet du fluide à adsorber. 3. Element according to one of claims 1 or 2, characterized in that each module comprises at least 2 parallel passage switches arranged in series in the direction of the fluid path to be adsorbed.

4. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque module présente des parois étanches. 4. Element according to one of claims 1 to 3, characterized in that each module has sealed walls.

5. Elément selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les sections d'entrée et de sortie présentent entre chaque module des éléments d'étanchéité. 5. Element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inlet and outlet sections have between each module sealing elements.

6. Elément selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le volume (17) est au moins partiellement rempli par un garnissage limitant ou excluant la présence d'un flux gazeux. 6. Element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the volume (17) is at least partially filled by a lining limiting or excluding the presence of a gas stream.

7. Elément selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les modules sont essentiellement cylindriques. Element according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the modules are essentially cylindrical.

8. Elément selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les contacteurs comprennent un matériau adsorbant fixé sur une feuille support plissée, ladite feuille étant enroulée en spirale seule ou associée à une feuille plane. 8. Element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the contactors comprise an adsorbent material fixed on a folded carrier sheet, said sheet being wound spirally alone or associated with a flat sheet.

9. Elément selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les contacteurs comprennent un matériau adsorbant fixé sur une feuille enroulée en une spirale dont les passages sont maintenus ouverts par des espaceurs. 9. Element according to one of claims 1 to 8, characterized in that the contactors comprise an adsorbent material attached to a sheet wound in a spiral whose passages are kept open by spacers.

10. Elément selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'épaisseur du matériau adsorbant est inférieur à 500 microns, de préférence inférieure à 250 microns. 10. Element according to one of claims 1 to 9, characterized in that the thickness of the adsorbent material is less than 500 microns, preferably less than 250 microns.

11. Dispositif de séparation ou de purification d'un fluide comprenant au moins un élément d'adsorption selon l'une des revendications 1 à 10. 11. Device for separating or purifying a fluid comprising at least one adsorption element according to one of claims 1 to 10.

12. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 11 pour sécher, décarbonater ou arrêter des impuretés secondaires d'un flux gazeux. 12. Use of a device according to claim 11 for drying, decarbonating or stopping secondary impurities of a gas stream.

13. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 1 1 pour capturer le C0₂ contenu dans un flux gazeux. 13. Use of a device according to claim 1 1 to capture the C0 ₂ contained in a gas stream.

14. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 11 dans une unité TSA dont l'étape d'adsorption est de durée inférieure ou égale à 30 minutes, préférentiellement d'environ 15 minutes. 14. Use of a device according to claim 11 in a TSA unit whose adsorption step is of less than or equal to 30 minutes, preferably about 15 minutes.

15. Utilisation d'un dispositif selon la revendication 11 dans un cycle PSA H₂, PSA 0₂ ou VSA 0₂. 15. Use of a device according to claim 11 in a PSA cycle H ₂ , PSA 0 ₂ or VSA 0 ₂ .