FR2739305A1 - Procede de regeneration d'un absorbant granulaire et son dispositif de mise en oeuvre, par chauffage par induction electromagnetique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de régénération d'un adsorbant granulaire, dans lequel on soumet un récipient contenant un adsorbant granulaire, à une induction électromagnétique créée par un solénoïde (24) parcouru par un courant alternatif dont la fréquence est strictement inférieure à 20 kHz. L'invention concerne également un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé.

Description

PROCEDE DE REGENERATION D'UN ADSORBANT GRANULAIRE ET
SON DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE, PAR CHAUFFAGE PAR
INDUCTION ELECTROMAGNE TIQUE
DESCRIPTION
Domaine technique et art antérieur
La présente invention concerne un procédé de régénération d'un adsorbant granulaire et son dispositif de mise en oeuvre.

Le charbon actif est l'un des matériaux adsorbants le plus utilisé pour le traitement d'effluent gazeux. Cependant, bien que doté d'une forte capacité d'adsorption, sa saturation par adsorption d'un polluant en limite la durée de vie. Son coût de revient élevé a justifié le développement de divers procédés de régénération.

Les procédés de régénération connus sont basés sur une circulation de fluide caloporteur intermédiaire (vapeur d'eau surchauffée, gaz chaud) à travers le filtre de charbon saturé, pour apporter l'énergie nécessaire à la désorption. Il s'ensuit un transfert de matière solide-fluide de l'adsorbat qui est ensuite récupéré soit par simple séparation de phase, soit par distillation, soit par condensation pour un gaz.

L'inconvénient principal de l'emploi de la vapeur d'eau surchauffée est le risque de décomposition de l'adsorbat par hydrolyse. Quant au procédé au gaz chaud (air, azote) son intérêt économique est limité en raison de la faible capacité thermique des gaz de balayage, entraînant une dilution importante du produit désorbé pour un coût énergétique élevé.

Récemment, un procédé de régénération par induction électromagnétique a été proposé. Ce procédé est décrit dans le document FR-A-2 709 431. Il va être rappelé en liaison avec la figure 1.

Sur cette dernière, la référence 2 désigne un récipient, de préférence cylindrique, rempli d'un absorbant granulaire 4. Le récipient est en matériau non conducteur de l'électricité, et il est entouré d'un solénoïde 6 qui est refroidi par des canalisations 8 permettant la circulation d'un liquide de refroidissement. Des thermocouples 10 sondent la température de l'adsorbant et sont reliés à une centrale d'acquisition de données 12 qui permet de commander la régulation en température.

Le récipient ou réacteur 2 est pourvu d'une entrée 14 et d'une sortie 16 qui permettent la circulation d'un fluide à filtrer sur l'adsorbant 4.

Pour réaliser la régénération de l'adsorbant granulaire 4, ce dernier est soumis à une induction électromagnétique créée par le solénoïde 6 qui est parcouru par un courant alternatif. Dans le document
FR-A-2 709 431, la fréquence de ce courant est la plus haute possible. Elle est supérieure à 20 kHz, notamment avantageusement comprise entre 100 et 300 kHz et de préférence aux environs de cette dernière valeur.

Dans ce document, trois exemples de réalisation sont donnés, pour une fréquence de 263 kHz ou de 140 kHz, et pour un réacteur en verre de diamètre intérieur 120 mm et de hauteur 300 mm. Le chauffage obtenu dans ces conditions est homogène.

Pour les réacteurs de grande taille, que l'on rencontre dans le domaine de l'application industrielle, c'est-à-dire des réacteurs cylindriques de diamètre compris entre 0,5 m et 2 m, le procédé selon l'art antérieur s'avère inefficace. Ainsi, un essai a été réalisé avec un cylindre de diamètre 700 mm, à une fréquence de 260 kHz pour réaliser un chauffage par induction d'un lit de charbon actif. Cet essai a mis en évidence un effet de peau très marqué sur l'ensemble du cylindre, la température obtenue n'étant pas homogène. Un chauffage très localisé a été réalisé en périphérie du réacteur (sur une profondeur d'environ 3 cm), le reste du réacteur restant absolument froid. La demande FR-A-2 709 431 suggérait, par ailleurs, la possibilité d'utiliser un suscepteur, par exemple des billes d'acier introduites dans la masse de l'adsorbant granulaire.Il a été constaté que, à grande échelle (c'est-à-dire avec un grand réacteur), l'ajout de billes en acier ou en graphite ne modifie rien au résultat ci-dessus, c'est-à-dire que le chauffage reste toujours très localisé en périphérie du réacteur.

Cette situation (très mauvais chauffage au centre du réacteur) est d'autant plus problématique que le rendement de chauffage obtenu est, lui, excellent puisqu'il est de l'ordre de 90%.

Il se pose donc le problème de trouver un procédé de régénération d'un adsorbant granulaire qui soit compatible avec des exigences industrielles, c'est-à-dire qui soit efficace pour des réacteurs de diamètre relativement important, par exemple d'au moins 500 mm.

Exposé de l'invention
Pour résoudre ce problème, l'invention a pour objet un procédé de régénération d'un adsorbant granulaire, dans lequel on soumet un récipient contenant ledit adsorbant granulaire à une induction électromagnétique créée par un solénoïde parcouru par un courant alternatif dont la fréquence est strictement inférieure à 20 kHz.

Ce procédé par induction génère, in situ, le flux thermique nécessaire à la désorption des molécules préalablement fixées sur l'adsorbant. Avec ce procédé, on constate un chauffage par induction qui est nettement amélioré en termes d'homogénéité de la température à l'intérieur de la masse de l'adsorbant granulaire.

Cette amélioration est surprenante pour deux raisons
- d'abord, la fréquence a été nettement diminuée par rapport à la gamme de fréquence donnée dans l'art antérieur ; or, une telle diminution de fréquence s'accompagne d'une diminution du rendement du processus de chauffage
- ensuite, l'enseignement de la demande antérieure repose sur l'idée que le chauffage inductif est un chauffage grain par grain, c'est-à-dire par induction dans chaque grain de matière de l'adsorbant granulaire, indépendamment des autres grains. C'est ce que confirme l'amélioration qui avait été proposée dans l'art antérieur, et qui consistait à vouloir ajouter des éléments suscepteurs, par exemple des barrettes ou des billes d'acier ou de graphite, dans la masse de l'adsorbant granulaire.En fait, le chauffage inductif n'est pas un chauffage grain par grain, mais un chauffage dans la masse, le courant circulant dans l'ensemble de cette masse.

La fréquence choisie peut être supérieure à 50 Hz, elle peut aussi être inférieure à 15 kHz ou à 10 kHz.

Selon un autre aspect, la fréquence peut être choisie de manière à ce que l'épaisseur de peau p satisfasse à la relation - - 1, la dimension d étant le
p diamètre du plus grand cercle inscrit à l'intérieur des contours du récipient dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du solénoïde. Cette condition permet d'obtenir une bonne homogénéité.

Afin d'améliorer l'homogénéité du chauffage du lit d'adsorbant, des barreaux magnétiques peuvent être disposés dans le récipient.

En outre, le récipient peut être divisé en N compartiments, ce qui permet d'améliorer encore l'homogénéité en réalisant un chauffage dans la masse de matière comprise dans chaque compartiment, indépendamment du chauffage dans les autres compartiments.

L'adsorbant granulaire peut par exemple être choisi parmi les zéolithes, les polymères macroréticulés, les styrène-divinyl benzène, les silices greffées, les argiles, les polymères naturels, la chitine, des films plastiques traités pour devenir adsorbants.

Ce peut être également un charbon actif granulaire, par exemple provenant de bois ou de coques de fruits.

Par ailleurs, l'intensité du courant parcourant le solénoïde peut être réglée pour que la température moyenne de l'adsorbant soit comprise entre 50"C et 200"C. C'est dans cette gamme de températures que le procédé de régénération est en général particulièrement efficace.

L'invention concerne également un dispositif pour la régénération d'adsorbant saturable, ce dispositif comportant un récipient destiné à recevoir un adsorbant granulaire, un solénoïde entourant ce récipient et des moyens pour faire parcourir le solénoïde par un courant alternatif dont la fréquence est strictement inférieure à 20 kHz.

La fréquence de ce courant peut être supérieure à 50 Hz, elle peut être inférieure à 15 kHz ou à 10 kHz.

Des moyens peuvent être prévus ptur régler l'intensité du courant dans le solénoïde, en fonction de la température d'un adsorbant placé dans le récipient.

Des barreaux magnétiques peuvent être disposés dans le récipient afin d'obtenir un chauffage homogène de l'adsorbant.

En outre, le récipient peut être divisé en N compartiments, de manière à permettre un chauffage par induction de l'adsorbant, dans chaque compartiment indépendamment du chaufage dans les autres compartiments.

Brève description des figures
De toute façon, les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre. Cette description porte sur les exemples de réalisation, donnés à titre explicatif et non limitatif, en se référant à des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 représente schématiquement un montage d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'art antérieur,
- la figure 2 représente schématiquement un montage d'un dispositif permettant la mise en oeuvre d'un procédé selon la présente invention,
- les figures 3A à 3C représentent la répartition de la densité de courant induit dans une section d'une pièce cylindrique,
- la figure 4 représente l'évolution du facteur
F de puissance active en fonction d'un rapport d/p,
- la figure 5 représente un mode particulier de réacteur pouvant avantageusement être mis en oeuvre dans le cadre de l'invention,
- les figures 6A à 6C sont quelques exemples de disposition de barreaux magnétiques dans un lit d'adsorbant,
- les figures A et 7B représentent des simulations numériques de la densité de puissance induite, respectivement sans et avec barreau magnétique,
- les figures 8A et 8B représentent des courbes de montée en température, respectivement sans et avant barreau magnétique, en divers points d'un réacteur,
- la figure 9 représente schématiquement un dispositif permettant un travail en continu
Description détaillée de mode de réalisation de l'invention
Un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention est illustré sur la figure 2. Sur cette dernière, la référence 20 désigne un récipient, rempli d'un adsorbant granulaire 22.Le récipient peut revêtir toute forme adaptée, mais il est de préférence cylindrique. Il est en matériau non conducteur de l'électricité, par exemple un matériau plastique ou du verre. La taille du récipient peut être très grande, il peut avoir par exemple un diamètre compris entre 50 cm et 2 m et une longueur comprise entre 1 m et 10 m.

Le récipient 20 est entouré d'un solénoïde 24 qui est refroidi par des canalisations 26 permettant la circulation d'un liquide de refroidissement. Des thermocouples 28 sondent la température de l'adsorbant et sont reliés à une centrale d'acquisition de données 30 qui permet de commander la régulation en température. Ce type de régulation est bien connu par ailleurs de l'homme du métier. Il ne sera pas décrit de manière plus précise.

Le récipient ou réacteur 20 est pourvu d'une entrée 32 et d'une sortie 34 qui permettent la circulation d'un fluide à filtrer sur l'adsorbant 22.

Pour réaliser la régénération de l'adsorbant granulaire 22, ce dernier est soumis à une induction électromagnétique créée par le solénoïde 6 qui est parcouru par un courant alternatif.

Ce courant a une fréquence inférieure ou strictement inférieure à 20 kHz (par exemple : 19 kHz, 18 kHz, 17 kHz, ou encore 15 kHz, 10 kHz, 5 kHz). Comme il sera expliqué ci-dessous, une telle fréquence permet d'améliorer l'homogénéité du chauffage, en particulier dans les réacteurs de grande taille (par exemple, réacteur cylindrique de diamètre supérieur à 500 mm) mis en oeuvre industriellement.

Le solénoïde 24 peut avoir un nombre de spires choisi selon l'inductance souhaitée (par exemple 3 ou 6 spires). Il est relié à un ou plusieurs condensateurs 36 pour ajuster la fréquence du circuit électromagnétique. Son diamètre est, par exemple, de 1,1 m et sa hauteur de 2 m, pour un réacteur cylindrique de 1 m de diamètre et de 1,5 m de hauteur.

Dans le montage de la figure 2, le courant provient d'un réseau 38 et est modifié par un redresseur 40 et un onduleur 42. Un oscilloscope 44 permet le contrôle des paramètres électriques du dispositif.

L'intensité du courant parcourant l'inducteur solénoïde est de préférence réglée pour que la température moyenne de l'adsorbant, pendant le procédé, soit comprise entre 500C et 200"C. C'est dans cette gamme de températures que le procédé est le plus efficace, pour la plupart des adsorbants connus. Cette régulation est obtenue grâce aux thermocouples 28 en liaison avec la centrale 30.

L'adsorbant peut être par exemple un adsorbant direct ou indirect comme les zéolithes, les polymères macroréticulés, les styrènes-divinyl benzène, les silices greffées, les argiles, les polymères naturels, la chitine, des films plastiques traités pour devenir adsorbants, ou un charbon actif granulaire. Ce dernier peut provenir de bois, mais de préférence de coques de fruit, particulièrement de noix de coco. La granulométrie de l'adsorbant est de préférence comprise entre 0,3 et 6 mm et de préférence égale à environ 3 mm. La résistivité électrique du produit placé dans le récipient est de préférence comprise entre 0,001 Q.m et 0,1 Q.m (typiquement 0,01 n.m).

Du fait du courant alternatif parcourant le solénoïde, un champ magnétique alternatif, donc variable, est créé conformément à la loi de LENZ. Toute substance conductrice de l'électricité, si elle se trouve dans ce champ magnétique variable, est le siège de forces électromotrices d'induction, donc de courants induits. A leur tour, ces courants induits appelés courant de Foucault dissipent de la chaleur dans la substance même où ils ont pris naissance.

Après désorption, une très faible circulation de gaz (par exemple de l'azote) peut permettre de chasser les vapeurs de solvant désorbé, qui passent ensuite dans un bain cryogénique où elles sont recondensées. Le solvant peut alors être recyclé.

Une grandeur caractéristique de tout chauffage par induction est la profondeur de pénétration p, encore appelée épaisseur de peau.

Si, comme illustré sur la figure 3A, on considère un cylindre 46 entouré d'un solénoïde 48 alors, en première approximation, pour un cylindre de rayon infini, la répartition de la densité-de courant est donnée par
x
i = lo e P (1) où i0 est la densité de courant induit à la surface et x la profondeur à partir de la surface.

D'une manière générale, l'expression de p est donnée par

où p est la résistivité de la charge, > est la perméabilité magnétique de la charge, et f la fréquence du courant.

p dépend donc
- de la fréquence, et p diminue quand la fréquence augmente,
- des propriétés physiques du matériau à chauffer.

En induction, dans le cas du cylindre 46 de la figure 3A, la densité de courant i est nulle sur l'axe du cylindre 46. Par ailleurs, plus la fréquence du courant inducteur 52 (figure 3B) est basse, plus les courants induits 54 pénètrent dans la pièce 46 et atteignent le coeur de cette dernière. On s'aperçoit alors, sur la figure 3C, que les courants induits vont s'annuler, du fait de cette forte pénétration, ce qui va nuire à l'efficacité du chauffage.

Ce qui a été expliqué ci-dessus dans le cas d'une pièce cylindrique vaut également pour une pièce sphérique dans laquelle des courants seraient induits une trop grande profondeur de pénétration (donc une fréquence trop faible) nuit à l'efficacité du chauffage.

Il apparaît donc la notion de fréquence optimale (donc de p) liée au rapport entre profondeur de pénétration et diamètre de la pièce : - ne doit pas
p être trop bas pour obtenir un bon chauffage par induction.

On peut également donner l'expression du rendement électrique d'un inducteur solénoïde classique.

Le rendement électrique est le rapport de la puissance Pc, injectée dans la charge, sur la puissance totale consommée aux bornes de l'inducteur
= i =
Pi + pu
c avec Pc = puissance dans la charge
pi = puissance perdue dans les spires d'inducteur.

Ce rendement est donné par la formule suivante

avec : Pi = résistivité du métal des spires de l'inducteur (généralement en cuivre, p~2.10-8Qm) - p = résistivité du métal chauffé - F = facteur de transfert de puissance active - Ci,Cc = périmètres respectifs de l'inducteur et de la
charge - Li,LC = longueurs respectives de l'inducteur et de la
charge - k = coefficient de remplissage des spires - pr = perméabilité relative de la charge
D'après cette formule, on voit qu'il faut garder une valeur suffisante de F pour ne pas avoir de mauvais rendements.

Un autre facteur à considérer est celui de la puissance P injectée dans la charge. Elle est donnée par la formule suivante
H2
(4) P = px - xFxS,
p où H est le champ magnétique et S la surface de la charge, F est appelé facteur de transfert de puissance.

Il est fonction de d/p. L'évolution de F en fonction de - est donnée sur la figure 4 pour le cas d'une plaque p d'épaisseur d (courbe I) et pour le cas d'un cylindre de diamètre d (courbe II).

Au vu des résultats sur cette figure 4 il faut, pour augmenter la puissance injectée dans une pièce donnée (avec un courant inducteur donné), augmenter la fréquence f pour diminuer la profondeur de peau p et donc augmenter d/p. Habituellement, la fréquence est choisie de telle sorte que d/p soit égal à 4-5 (pour une charge cylindrique), le facteur F valant alors 0,7-0,8. On note alors que les courants induits (donc le chauffage) sont localisés près de la surface de la charge, et ceci est compatible avec la condition à
d réaliser sur -, exposée ci-dessus, en vue d'obtenir un
p chauffage efficace, et avec la condition sur le rendement.

Ceci est également cohérent et logique avec le modèle du chauffage par induction, grain par grain, d'un lit d'adsorbant granulaire. Ce modèle était le modèle supposé dans le cas du procédé et du dispositif exposés dans le document FR-A-2 709 431. En particulier, le fait de proposer d'ajouter des suscepteurs pour améliorer le chauffage dans le cas d'un adsorbant de mauvaise résistivité (voir FR-A2 709 431, page 5, lignes 9 à 18), n'a de sens que si on suppose un chauffage grain par grain. Dans cette hypothèse, le diamètre d à prendre en considération est le diamètre moyen d'un grain d'adsorbant, tandis que la profondeur de peau p est la profondeur de pénétration du courant à l'intérieur de chaque grain.Aucun problème d'hétérogénéité sur la masse totale de l'adsorbant n'est donc à redouter, mis à part ceux liés à la présence d'un récipient pouvant éventuellement plus ou moins s'échauffer par induction.

Par ailleurs, les essais divulgués dans ce document ont été réalisés sur des réacteurs de petit diamètre. Aucune inhomogénéité due à un chauffage en masse du lit d'adsorbant ne pouvait donc être mise en évidence puisque la taille du réacteur était suffisamment petite pour que ladite inhomogénéité soit compensée et masquée par un transfert de chaleur par conduction, depuis la périphérie du réacteur vers son centre. Par conséquent, les essais eux-mêmes ne permettaient pas de mettre en défaut le modèle du chauffage grain par grain.

L'application à des réacteurs de taille industrielle (réacteur cylindrique du diamètre 700 mm) des conditions opératoires préconisées dans le document
FR-A-2 709 431 montre que le chauffage est très inhomogène, et ceci malgré un excellent rendement de chauffage (voisin de 90%, en appliquant la formule (3) ci-dessus).

Afin d'obtenir un chauffage homogène, compatible avec les exigences industrielles, il est préparé selon l'invention
- d'une part, de remettre en cause le modèle de chauffage par induction du type "grain par grain",
- d'autre part, d'accepter de diminuer la fréquence, au prix d'une perte de rendement.

On remarquera que la deuxième condition n'a pas de sens si on conserve le modèle de chauffage grain par grain. En effet, dans un tel modèle, la diminution de la fréquence n'apporte rien du point de vue de l'homogénéité
- quelle que soit la fréquence, il n'y aurait pas eu d'influence de cette dernière sur l'homogénéité
- par ailleurs, un accroissement de la fréquence entraîne un accroissement du rendement dans le cadre de ce modèle "grain par grain".

Par conséquent, dans le cadre de la présente invention, il est établi que le chauffage est un chauffage "en masse" du lit d'adsorbant, et que la solution pour obtenir un chauffage homogène est de baisser la fréquence à moins de 20 kHz afin que les courants induits pénètrent plus au coeur de la charge.

Le choix d'une gamme de fréquence inférieure à 20 kHz présente en outre l'avantage de pouvoir disposer de générateurs meilleur marché que les générateurs aptes à fonctionner au-dessus de 20 kHz.

Par exemple, un essai a été réalisé avec un réacteur cylindrique de diamètre 700 mm, rempli de charbon actif, à une fréquence de 5 kHz environ. Au bout d'une heure de chauffage, la périphérie avait une température de 100"C, le centre une température de 40"C et le point à mi-rayon une température de 70"C. Dans
d ces conditions, le facteur - est proche de 1 et le
p rendement de chauffage d'environ 65%. A 260 kHz, le facteur - est d'environ 30 et le rendement supérieur à
p 90%, mais très inhomogène.

D'une manière générale, on cherchera à choisir
d la fréquence telle que -~1, ce qui permet d'atteindre
p une bonne homogénéité.

Par exemple, pour d=1,2 m, une fréquence
d f=1,7 kHz assure une valeur - proche de 1.

p
On remarquera, d'après la courbe II de la
d figure 4, qu'une valeur -=1 correspond à F0,2, ce qui
p n'est pas très bon pour le rendement. Ceci est en fait partiellement compensé par le rapport Ci/Cc dans l'expression du rendement n (voir formule (3)), ce rapport étant plus favorable pour les réacteurs de grand diamètre (si, par exemple, Ci=750 mm et
Cc=700 mm, alors Ci/Cc=1,07, tandis que, pour Ci=150 mm et Cc=100 mm, on obtient : Ci/Cc=1,5). Cette
Ci compensation partielle - ne suffit cependant pas à
Cc éviter une perte de rendement.

d
La condition sl s'étend à un réacteur de forme
p quelconque, la dimension d étant alors le diamètre du plus grand cercle inscrit à l'intérieur des contours du récipient dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du solénoïde.

L'hypothèse, ou le caractère, "en masse" du chauffage par induction est confirmé si on met en oeuvre un dispositif ou réacteur comme celui représenté sur la figure 5. Sur cette figure, le récipient 56 destiné à recevoir l'adsorbat granulaire est divisé en 5 compartiments 58-1, 58-2, 58-3, 58-4, 58-5 par des panneaux verticaux disposés de manière appropriée.

L'adsorbant est donc réparti entre les différents compartiments. Le chauffage dans la masse a donc lieu
d dans chaque compartiment. De plus, dans le facteur -,
p la valeur de d à considérer n'est plus- égale au diamètre de tout le cylindre mais, pour chaque compartiment, elle est de l'ordre de la plus grande dimension du compartiment considéré, dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre 56. Par conséquent,
diminue et, même si le facteur F et le rendement p diminuent, l'homogénéité du chauffage s'en trouve améliorée. Ceci se généralise à un nombre quelconque N de compartiments (N > 2) . De plus, dans une telle configuration, l'efficacité des mécanismes secondaires de diffusion de la chaleur à l'intérieur du réacteur se trouvent améliorés.

Afin d'améliorer encore l'homogénéité du chauffage à l'intérieur du réacteur, un ou des barreaux magnétiques peuvent être disposés dans le lit de l'adsorbant.

Les figures 6A à 6C présentent des exemples de disposition de barreaux magnétiques 62, 64-66, 68-71 disposés respectivement dans un récipient 61, 63, 67.

D'une manière générale, on peut disposer soit un seul barreau magnétique dans le récipient (ce qui est suffisant pour des faibles diamètres du récipient), soit plusieurs (deux, trois ou plus) pour les récipients de diamètre plus important. Le ou les barreaux sera ou seront, de manière préférée, disposés sur toute la longueur du récipient : dans le cas d'un récipient cylindrique, comme sur les figures 6A à 6C, les barreaux sont alors disposés parallèlement à l'axe de symétrie cylindrique. Pour un seul barreau, on le disposera préférentiellement au centre du réacteur sur l'axe du cylindre, comme dans le cas de la figure 6A.

Les barreaux magnétiques présentent une section comprise entre 1 cm2 et 10 cm2 : ces valeurs sont bien adaptées aux dimensions courantes des récipients que l'on peut être amené à mettre en oeuvre. Le matériau dont sont constitués ces barreaux peut être de la tôle magnétique, et, de manière préférée, de la ferrite.

En fait, il peut être nécessaire d'isoler thermiquement les barreaux : si leur température croît de manière trop importante, ils peuvent perdre leur propriété magnétique. Ainsi, des barreaux de section carrée 25 mm x25 mm ont été réalisés pour un réacteur cylindrique de diamètre 700 mm, chaque barreau étant entouré par un matériau isolant (type "Kerlan") : le diamètre total de chaque élément magnétique, avec son isolant, est alors compris entre 5 et 10 cm. Dans un tel cas, il y a une certaine distance entre la surface du barreau et la matière granulaire (du fait de la présence de l'isolant), et, du fait de cet entrefer, il peut être nécessaire de choisir un barreau de section plus importante que celle prévue initialement.

Dans tous les cas, chaque barreau attire les lignes de champ engendrées par l'inducteur solénoïde des courants induits se développent donc autour de chaque barreau.

Les figures A et 7B sont des simulations numériques qui montrent la densité de puissance à l'intérieur d'un réacteur cylindrique, avec et sans barreau magnétique.

La figure A est une vue en coupe verticale d'un réacteur cylindrique. L'inducteur solénoïde, à la périphérie du réacteur, est désigné par la référence 72, tandis que le coeur du réacteur se situe à gauche sur la figure. Par simulation numérique, on voit que la zone de plus forte densité de puissance se situe à la périphérie (zone A sur la figure 7A), les zones B, C, D, ...J ..J étant des zones de densité de puissance décroissante.

Sur la figure 7B, qui est également une vue en coupe verticale d'un réacteur cylindrique, l'inducteur solénoïde est désigné par la référence 74, et le coeur du réacteur se situe à gauche sur la figure. Les zones
A' et B' sont des zones de plus forte densité de puissance, les zones C', D', C", D" étant des zones de plus faible densité de puissance.

Ces figures montrent donc bien le renforcement de la puissance induite obtenue avec un barreau magnétique au centre d'un réacteur cylindrique. Un tel effet de renforcement serait également mis en évidence avec un nombre plus grand de barreaux magnétiques, mais la simultation numérique est alors plus lourde à mettre en oeuvre.

Les figures 8A et 8B représentent des courbes de montée en température, en divers points d'un réservoir cylindrique, avec et sans barreau magnétique.

Dans les deux cas, la température a été mesurée en périphérie du réacteur (température T1), au coeur du réacteur (température T3) et en un troisième point, situé entre la périphérie et le coeur, à une distance de la périphérie égale au quart du rayon du réacteur (température T2).

Dans le premier cas (figure 8A, pas de barreau magnétique), T1 et T2 sont sensiblement égales au bout de lh30 mn tandis que T3 s'est accrue mais n'a pas atteint le niveau de T1 et T2.

Dans le second cas (figure 8B, avec barreau magnétique au centre), les trois températures sont sensiblement du même ordre de grandeur (1000C) après environ lh15 min.

Ces résultats ont été obtenus avec un réacteur de diamètre 700 mm, un barreau en ferrite de section 2,5 cm2 entouré d'une protection thermique (en "Kerlan") réalisant un entrefer de 4 cm. La fréquence était de 4,5 kHz.

Le dispositif illustré schématiquement sur la figure 9 permet un travail en continu. Sur cette figure, les référence 76 et 78 désignent deux récipients, destinés chacun à recevoir un adsorbant.

Ils sont installés en parallèle et fonctionnent simultanément, l'un en adsorption, l'autre en désorption. Chaque récipient est entouré d'un solénoïde 80, 82, relié par exemple à une alimentation 84 en courant alternatif qui permet d'alimenter l'un ou l'autre des deux solénoïdes 80, 82. Des moyens, non représentés sur cette figure, peuvent être également prévus, conformément à ce qui a été décrit ci-dessus en liaison avec la figure 2, afin de réguler la température de chacun des solénoïdes lorsque le réacteur correspondant est en phase de désorption.

La fréquence du courant qui alimente les solénoïdes est, conformément à l'invention, inférieure à 20 kHz. Par ailleurs, chaque réacteur peut être du type représenté sur la figure 5 et/ou peut incorporer un ou plusieurs barreaux magnétiques.

Plus précisément, le dispositif de la figure 9 fonctionne de la manière suivante.

Le chauffage par induction provoque une désorption en deux étapes : l'eau présente dans la structure interne du matériau est tout d'abord libérée et éliminée au niveau du séparateur, puis le solvant, ainsi que quelques traces d'eau contenues dans la structure microporeuse du charbon sont vaporisés.

Ces vapeurs de solvant désorbé passent à travers un condenseur 86. Le solvant, sous forme liquide, est ensuite acheminé dans le séparateur 88 pour éliminer l'eau résiduelle par une simple décantation.

Le solvant récupéré (en 90) est ensuite recyclé après addition facultative d'un stabilisant.

Une circulation d'air et d'azote est également prévue.

Claims (17)

REVEND I CAT IONS

1. Procédé de régénération d'un adsorbant granulaire, dans lequel on soumet un récipient (20, 56, 61, 63, 67, 76, 78) contenant un adsorbant granulaire (22), à une induction électromagnétique créée par un solénoïde (24, 80, 82) parcouru par un courant alternatif dont la fréquence est strictement inférieure à 20 kHz.

2. Procédé selon la revendication 1, la fréquence du courant alternatif étant supérieure à 50 Hz.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, la fréquence étant inférieure à 15 kHz.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, la fréquence étant choisie de manière à ce que

d l'épaisseur de peau p satisfasse à la relation - = 1,

p la dimension d étant alors le diamètre du plus grand cercle inscrit à l'intérieur des contours du récipient, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du solénoïde.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, des barreaux magnétiques (62, 64-66, 68-71) étant disposés dans le récipient afin d'obtenir un chauffage homogène de l'adsorbant.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, le récipient étant divisé en N compartiments (58-1, 58-2, 58-3, 58-4, 58-5), de manière à permettre un chauffage de l'adsorbant dans chaque compartiment, indépendamment du chauffage dans les autres compartiments.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, l'adsorbant granulaire étant choisi parmi les zéolithes, les polymères macroréticulés, les styrènedivinyl benzène, les silices greffées, les argiles, les polymères naturels, la chitine, des films - plastiques traités pour devenir adsorbants.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, l'adsorbant granulaire étant un charbon actif granulaire.

9. Procédé selon la revendication 8, le charbon actif granulaire provenant de bois ou de coques de fruit.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, le courant parcourant l'inducteur solénoïde étant réglé pour que la température moyenne de l'adsorbant soit comprise entre 50"C et 2000C.

11. Dispositif pour la régénération d'adsorbant granulaire, comportant un récipient (20, 56, 61, 63, 67, 76, 78) destiné à recevoir un adsorbant granulaire, un solénoïde (24, 80, 82) entourant ce récipient et des moyens (40, 42, 36) pour faire parcourir le solénoïde par un courant alternatif dont la fréquence est inférieure à 20 kHz.

12. Dispositif selon la revendication 11, la fréquence du courant étant supérieure à 50 Hz.

13. Dispositif selon l'une des revendications 11 ou 12, la fréquence du courant étant inférieure à 15 kHz.

14. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 13, la fréquence étant choisie de manière à ce que

d l'épaisseur de peau p satisfasse à la relation - ~ 1,

p la dimension d étant alors le diamètre du plus grand cercle inscrit à l'intérieur des contours du récipient, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe du solénoïde.

15. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 14, comportant des moyens (28, 30) pour régler l'intensité du courant dans le solénoïde en fonction de la température d'un adsorbant placé dans le récipient.

16. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 15, des barreaux magnétiques (62, 64-66, 68-71) étant disposés dans le récipient afin d'obtenir un chauffage homogène de l'adsorbant.

17. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 15, le récipient étant divisé en N compartiments (58-1, 58-2, 58-3, 58-4, 58-5) de manière à permettre un chauffage de l'adsorbant dans chaque compartiment, indépendamment du chauffage dans les autres compartiments.