FR3044236A1 - Dispositif de colonne de decantation - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) d'épuration de fluide, comprenant au moins un canal d'écoulement (5) s'étendant longitudinalement entre au moins une entrée (3) de fluide à épurer (30) et au moins une sortie (4) de fluide épuré, remarquable en ce que la surface de la section transversale dudit canal (5) d'écoulement augmente entre l'entrée (3) de fluide à épurer et la sortie (4) de fluide épuré et en ce qu'elle comprend en outre au moins une sortie (8) des éléments indésirables (7) comprenant au moins un moyen (81, 82, 83) de prélèvement disposé transversalement à l'intérieur dudit canal (5) d'écoulement.

Description

Domaine de l'invention

La présente invention entre dans le domaine de la production d'énergie par combustion ou gazéification de matière organique. L'invention concerne particulièrement un dispositif d'épuration de gaz ou fumées mais également le procédé d'épuration de gaz ou fumées utilisant ledit dispositif.

Etat de la technique

Lors d'une combustion de matière organique en chaudière, par exemple pour une production d'énergie de chauffage ou pour une production de vapeur d'eau dans un procédé de cogénération d'énergie, des fumées sont émises à l'issue de la transformation de la matière première. Ces fumées ne sont pas évacuées en l'état dans l'environnement pour des raisons économiques, sanitaires et de protection de l'environnement.

Parmi les traitements qui sont appliqués à ces fumées, la filtration est une étape incontournable afin de capter et d'éliminer les particules en suspension dans les fumées.

Un autre traitement possible implique l'utilisation de cyclones d'épuration qui centrifugent les fumées afin d'extraire du flux gazeux les particules plus lourdes que les gaz, par le jeu de la force centrifuge appliquée.

Un autre traitement possible concerne le lavage des fumées par douchage avec de l'eau éventuellement additionnée d'agents collecteurs, afin de réduire les matières en suspension qui seraient sinon rejetées à l'atmosphère. Les eaux s'écoulent en bas du réacteur et sont évacuées pour subir un traitement d'épuration.

Pour l'élimination des composés chimiques indésirables, comme par exemple les Oxydes d'Azote (communément dénommés NOx), un ajout de réactif chimique liquide ou solide permet de capter les molécules indésirables ; il s'agit alors de séparer les additifs du flux de fumées rejeté à l'atmosphère.

Durant un procédé de production de gaz de synthèse, nommés syngaz, par gazéification de matière première organique, de nombreux éléments indésirables sont en suspension dans les gaz produits. Leur captation et leur élimination dépendent aussi des outils listés ci-dessus, à savoir filtration, cyclonage, lavage, captation par additifs solides ou liquides, etc.

Les solutions traditionnelles énumérées ci-dessus ont notamment pour défaut de n'être pas facilement exploitables au-delà de 300°C, aussi bien pour des raisons économiques que techniques.

Les manches des filtres à manches, généralement en polytetrafluoroethylene (PTFE), risquent de fondre ou de prendre feu ; les lavages sont inenvisageables car l'eau serait vaporisée. Les électrofiltres ne sont pas conçus pour des températures de plus de 300°C et les filtres à cartouche céramique se révèlent d'autant plus coûteux que les gaz chauds ont une densité faible, ce qui impacte à la hausse les débits à traiter et donc la taille des équipements. Seuls les cyclones fonctionnent à haute température avec des rendements acceptables, mais ils induisent une consommation importante d'énergie pour assurer une grande vitesse d'injection du gaz à traiter dans le cyclone.

De plus, ces solutions ne permettent pas de trier les éléments indésirables par catégories, car ils sont éliminés en un seul flux contenant, par exemple, les très grosses particules et les plus fines. Les rejets du procédé peuvent contenir à la fois des particules de sable de taille supérieure à 1mm et des poussières de cendres très fines de taille inférieure à 10 microns. Il est alors le plus souvent obligatoire d'évacuer l'ensemble des cendres dans une installation spécialisée de traitement des déchets industriels alors que le sable seul pourrait être valorisé à moindre coût, d'autant qu'il représente souvent la plus grande masse rejetée.

Description de l'invention

La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant un dispositif et un procédé d'épuration des flux de gaz et de fumées issus des opérations de combustion et/ou gazéification de matière première organique.

Ainsi, la présente invention concerne notamment, un dispositif d'épuration de fluide, comprenant au moins un canal d'écoulement s'étendant longitudinalement entre au moins une entrée de fluide à épurer et au moins une sortie de fluide épuré, remarquable en ce que la surface de la section transversale dudit canal augmente entre l'entrée de fluide à épurer et la sortie de fluide épuré et en ce qu'elle comprend en outre au moins une sortie des éléments indésirables comprenant au moins un moyen de prélèvement disposé transversalement à l'intérieur dudit canal d'écoulement.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit moyen de prélèvement comprend une canalisation creuse comprenant au moins une perforation reliant l'intérieur et l'extérieur de ladite canalisation.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ladite sortie de fluide épuré est disposée à une altitude supérieure à ladite entrée de fluide à épurer.

Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, ladite entrée de fluide à épurer est disposée à une altitude supérieure à ladite sortie de fluide épuré.

Selon un mode de réalisation encore plus préféré de l'invention, ladite sortie de fluide épuré est disposée à une distance comprise entre 0.5 m et 6 m de ladite entrée de fluide à épurer.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit canal d’écoulement est compris dans une enceinte.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit dispositif comprend en outre un moyen apte à générer un champ magnétique et/ou un champ électrique à l'intérieur dudit canal d’écoulement.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit dispositif comprend plusieurs moyens de prélèvements, inclus dans la sortie des éléments indésirables, répartis en plusieurs étages.

Selon un mode de réalisation encore plus préféré de l'invention, chacune des étages comprend plusieurs canalisations creuses disposées parallèlement de sorte à former une nappe.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit dispositif comprend en outre un bipasse, implanté en aval de la sortie de fluide épuré, comprenant deux connexions vers l’aval du dispositif, l’une appelée sortie de fluide finale, et l’autre appelée sortie de purge.

Selon un mode de réalisation encore plus préféré, ladite sortie de fluide épuré et ladite sortie de purge s’excluent mutuellement.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit dispositif comprend en outre au moins un moyen de pulvérisation disposé de manière à pulvériser dans le canal d'écoulement.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit dispositif comprend en outre un moyen de condensation disposé à l'intérieur du canal d'écoulement.

La présente invention concerne également, un procédé d'épuration d'un fluide, remarquable en ce qu'il comprend une étape consistant à faire circuler ledit fluide dans un canal d'écoulement d'un dispositif d'épuration entre une entrée de fluide à épurer et une sortie de fluide épuré, et en ce que le canal d'écoulement guide le fluide à épurer et les éléments indésirables depuis l'entrée jusqu'à la sortie dans l'espace compris entre ses parois et en ce que la surface totale de la section transversale du canal augmente entre l'entrée et la sortie, de sorte que la vitesse d'écoulement du fluide à épurer diminue lors de sa progression dans le dispositif d'épuration et en ce qu'une force de freinage des éléments indésirables est appliquée dans les canaux, de sorte qu'au moins une partie des éléments indésirables ne peut plus être entraînée par la force décroissante d'entrainement du fluide et s'immobilise dans le canal d'écoulement dans une zone d'immobilisation.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit procédé comprend en outre une étape consistant à prélever dudit canal les éléments indésirables présents dans ladite zone d'immobilisation.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit procédé comprend en outre une étape consistant à condenser tout ou partie du fluide circulant dans ledit canal d'écoulement.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la force de freinage est due à la gravitation terrestre.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la force de freinage est créée par le phénomène de poussée d'Archimède.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit fluide est un liquide et les éléments indésirables sont des particules solides.

Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, ledit fluide est un gaz et les éléments indésirables sont des particules liquides.

Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, ledit fluide est un gaz et les éléments indésirables sont des particules solides.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la force de freinage est créée par un champ électrique et/ou magnétique appliqué dans le canal d'écoulement.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ledit procédé met en œuvre un dispositif selon l'invention.

Avantages de l'invention L'avantage de l'invention consiste en ce que les fluides du procédé peuvent être utilement épurés quelle que soit leur température ou leur charge en éléments indésirables.

Un autre avantage est qu'il est possible d'éliminer séparément différentes catégories d'éléments indésirables, ce qui rend possible une valorisation spécifique des différentes catégories de rejet. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention sont décrits ci-après selon des solutions possibles de réalisation de l'invention.

Les descriptions font référence aux figures suivantes en annexe : - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation du dispositif selon l'invention équipé de 3 sorties d'éléments indésirables, selon 3 étages. - la figure 2 représente une variante de l'invention dans laquelle plusieurs canaux d'écoulement de fluide sont indiqués. la figure 3 représente une autre variante de l'invention dans laquelle les prélèvements d'éléments indésirables sont répartis sur un même étage. la figure 4 représente une autre variante de l'invention dans laquelle un moyen de pulvérisation est installé. la figure 5 représente une autre variante de l'invention dans laquelle un moyen de condensation de vapeur est installé.

Exposé d'un mode de réalisation

La présente invention concerne un dispositif d'épuration de fluide, qu'il soit sous forme liquide ou gazeuse, reposant sur le principe d'immobilisation d'éléments indésirables dans un écoulement du fluide. Les particules immobilisées s'accumulent dans une zone de l'enceinte du dispositif jusqu'à ce qu'une opération d'évacuation soit réalisée.

De façon générale, dans la description qui suit, les termes longitudinal et transversal seront utilisés avec la signification suivante : un fluide qui circule d'un point A vers un point B tout en étant guidé dans un canal suit un écoulement dit longitudinal, même si cet écoulement n'est pas rectiligne mais courbe ou en zigzag. Un équipement placé dans ce canal à une certaine distance des points A et B et qui occupe une portion du canal à cette position et qui a vocation à agir sur cette section perpendiculaire à la ligne AB sera défini comme agissant transversalement. Si l'équipement n'est pas parfaitement perpendiculaire à la ligne AB, il sera quand même défini comme transversal, car il agit ponctuellement sur une section de canal.

Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le fluide est un gaz et les éléments indésirables sont des particules plus denses que le gaz, ces dernières sont solides ou liquides et sont mélangées en suspension dans ce gaz.

Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le dispositif 1 d'épuration utilise une enceinte 2, de préférence étanche, qui est alimentée en fluide 30, qui est de préférence du qaz, que l'on souhaite épurer, depuis une entrée 3 jusqu'à une sortie 4. Entre ces deux connections, le fluide 30 circule préférentiellement de bas en haut dans un canal 5 d'écoulement à une vitesse déterminée par la surface de la section transversale dudit canal 5 et le débit du fluide 30. L'enceinte 2 et le canal 5 peuvent être fusionnés en un seul élément si tout le fluide 30 circule dans un seul canal 5.

La surface de la section transversale du canal 5 est croissante entre l'entrée 3 et la sortie 4 de l'enceinte 2 pour un même débit de fluide. Ainsi, au fil de sa proqression dans le canal 5, la vitesse du fluide 30 est de plus en plus faible.

De plus, la contamination contenue dans le fluide 30 est entraînée dans l'enceinte 2 par celui-ci. Les éléments indésirables ciblés par l'opération d'épuration sont alors soumis à deux forces de sens opposé : une force d'entraînement 101 vers le haut entretenue par la vitesse de l'écoulement de gaz 30 et une force de freinage 102 vers le bas par l'effet de la gravitation.

En bas de l'enceinte 2, la vitesse du gaz 30 est la plus élevée et est telle que tous les éléments indésirables introduits dans l'enceinte 2 sont entraînés par 1'écoulement.

Un moyen de vidange 50 permet de purger le bas du canal 5 ou de l'enceinte 2 si des éléments indésirables sont si denses qu'ils tombent en bas de l'enceinte 2, même dans la zone de l'entrée 3 où la vitesse du fluide 30 est maximale.

Lors de la montée du fluide 30 dans l'enceinte 2, sa vitesse diminue et certaines particules assez denses, par exemple, les particules 7 ou 71, s'immobilisent dans la zone d'immobilisation 9 ou 91 car les deux forces de sens opposé, force d'entraînement et force de freinage, ont alors la même intensité. Les particules moins denses ne s'arrêtent pas et suivent le flux de gaz 30 plus haut. Ensuite, comme la vitesse baisse encore, il existe une nouvelle zone d'immobilisation 92 dans l'enceinte où la force d'entraînement baisse assez pour immobiliser aussi des éléments indésirables moins denses 72, et ainsi de suite, par exemple en zone 93 avec des éléments indésirables 73. En sortie 4, les gaz 30 épurés sont évacués même s'ils peuvent encore contenir quelques éléments indésirables qui n'auraient pas une densité suffisante pour être immobilisés dans l'enceinte 2.

Pour la clarté de la description, il est décrit 3 zones distinctes, mais selon la population initiale d'éléments indésirables et la répartition des élargissements de canaux 5 induisant des ralentissements du fluide 30, les zones d'immobilisations peuvent être bien plus nombreuses, voire même non distinctes si un nuage continu de particules est immobilisé dans le flux de fluide 30.

Les particules immobilisées s'accumulent au cours du temps et il est nécessaire de les évacuer régulièrement ou continûment par le biais de moyens de prélèvement, afin d'éviter que ces éléments indésirables immobilisés aient le temps de se disloquer et de repartir dans l'écoulement ou de causer un bouchage du dispositif 1. A cette fin, l'invention propose de placer un ou plusieurs moyens de prélèvement 81, 82 ou 83 à proximité immédiate des zones d'immobilisation 91, 92 ou 93. Ces moyens peuvent être des tubes creux pourvus de perforations 86 permettant de prélever le fluide dans ces zones enrichies en éléments indésirables et de l'évacuer séparément hors de l'enceinte par une sortie 8 spécifique et étanche.

Selon une solution préférée, les moyens de prélèvement sont des tubes cylindriques creux de diamètre extérieur égal à 60 mm et de diamètre intérieur égal à 50 mm. Ces tubes sont implantés transversalement dans l'enceinte 2 de façon à traverser toute la zone dans laquelle circule le fluide 30 à épurer.

Des perforations de diamètre 20 mm environ sont disposées le long de ces tubes afin de leur permettre de prélever du fluide présent dans l'enceinte 2.

De plus, ces tubes sont régulièrement disposés sous forme de nappe afin de permettre un prélèvement homogène de toute une zone d'immobilisation 9. Par exemple, une nappe complète est composée de plusieurs moyens de prélèvement disposés à une même altitude et chacun étant distant des autres d'une distance de 200 mm environ. Ces tubes d'une même nappe sont connectés à un collecteur général, de sorte que le fluide qui sort par ces tubes soit regroupé en un seul débit de fluide.

Selon une variante de l'invention, ces moyens de prélèvement peuvent prendre la forme d'un ou plusieurs caissons installés de façon transversale dans le canal. Chaque caisson est étanche sauf au niveau de perforations 86 qui assurent le prélèvement des éléments indésirables immobilisés et leur écoulement vers l'extérieur du dispositif 1.

De façon générale, toute forme de canalisation creuse permettant le prélèvement et l'évacuation des éléments indésirables convient.

La forme du canal 5 est adaptée par conception au débit du fluide afin de garantir que l'écoulement du fluide 30 se fasse de façon stable, c'est-à-dire selon un profil de vitesse régulier qui assure l'absence de vortex ou de recirculations locales qui dégraderaient l'efficacité de 1'épuration.

Par exemple, si le fluide est un liquide, sa vitesse d'écoulement sera préférentiellement comprise entre 0.1 m/s et 10 m/s ; et s'il s'agit d'un gaz sa vitesse d'écoulement sera préférentiellement comprise entre 0.5 m/s et 30 m/s.

Selon une variante avantageuse de l'invention, le canal 5 présente un axe longitudinal vertical et comprend 4 parois qui sont disposées de façon à former une section carrée en partie basse et qui s'écartent progressivement les unes des autres, selon un angle de 30° par rapport à la verticale. La section haute du canal 5 est encore carrée mais bien plus large.

De façon générale, dans le cas d'un élargissement de canal 5 continu, l'élargissement de canal 5 ne doit pas être trop prononcé et pour cela l'angle 60 formé par l'écartement des parois des canaux 5 est préférentiellement inférieur à 30°.

De plus, dans le cas d'un élargissement de canal 5 discontinu, l'augmentation de la surface de la section transversale du canal 5 est préférentiellement inférieure à 50%, encore plus préférentiellement inférieure à 20% pour limiter le risque d'introduire des turbulences dans l'écoulement de fluide.

Selon une variante de l'invention, il est possible de disposer plusieurs canaux 5 alimentés en parallèle par la même entrée de fluide 30. Cela permet de traiter un grand débit de fluide 30 tout en conservant une section de canal 5 unitaire optimisée pour imposer une vitesse d'écoulement garantissant l'absence de vortex parasite dans l'écoulement de fluide.

Comme indiqué sur la figure 2, il est possible de combiner l'élargissement des canaux 5 et l'ajout de nouveaux canaux 5 alimentés en parallèle. La paroi 61 crée deux canaux 51 ; les parois 62 créent quatre canaux 52 et les parois 63 créent six canaux 53. Ainsi, chaque canal 51, 52, 53 conserve une section unitaire optimisée mais la section totale de l'enceinte est augmentée en deux étapes: de 51 à 52 et de 52 à 53.

Le débit de prélèvement fait l'objet d'une régulation de débit afin de maîtriser la performance de l'épuration.

Le prélèvement par les moyens de prélèvement 81, 82, 83 des éléments indésirables immobilisés peut être effectué d'une première façon à débit continu ce qui permet d'évacuer les éléments indésirables dès qu'ils sont immobilisés dans l'écoulement sans qu'ils n'y stagnent ; mais cela occasionne une sortie de fluide 30 non épuré importante.

Une seconde façon consiste à actionner le prélèvement de manière discontinue, ce qui a l'avantage de limiter la perte de fluide 30, mais crée le risque qu'entre 2 séances de prélèvement des éléments indésirables repartent dans l'écoulement et contaminent à nouveau le fluide 30.

Ces moyens de prélèvement peuvent être télescopiques et être introduits régulièrement dans l'enceinte 2 lors des opérations de prélèvement et en être retirés entretemps afin de ne pas perturber l'écoulement du fluide 30 entre deux prélèvements.

Lorsque ces moyens sont retirés de l'enceinte 2, il est avantageux de procéder à leur nettoyage éventuel. L'invention s'applique dès qu'il est possible de séparer le fluide 30 et les éléments indésirables par l'introduction d'une force qui s'oppose à l'entraînement des éléments indésirables par le fluide 30.

Par exemple, si le fluide est un liquide ou un gaz et que les éléments indésirables sont des éléments solides ou liquides de plus grande densité que le fluide, alors les canaux 5 seront disposés de façon sensiblement verticale avec un écoulement de fluide organisé du bas vers le haut afin de garantir l'opposition entre la force d'entraînement par le fluide et la force de sédimentation par densité.

De façon symétrique, si les éléments indésirables sont de plus petite densité que le fluide, notamment un liquide, alors l'écoulement sera organisé du haut vers le bas, la poussée d'Archimède s'opposant alors à l'écoulement vers le bas.

Dans tous les cas l'écoulement du fluide 30 sera organisé de façon sensiblement verticale, c'est-à-dire que le vecteur vitesse moyen du flux de fluide 30 aura préférentiellement une composante verticale d'au moins 70% de sa norme. Le vecteur vitesse moyen du flux est le vecteur qui représente la moyenne mathématique de chaque vecteur vitesse de chaque molécule de fluide 30.

Le sens de l'écoulement, du bas vers le haut ou du haut vers le bas, se détermine simplement par la différence d'altitude entre le point d'entrée 3 et le point de sortie 4, sous réserve que l'écoulement s'effectue alors de façon la plus directe, à tout le moins sans changement de direction impromptu.

Ainsi, dans le cas d'un écoulement du bas vers le haut, il est avantageux de prévoir une différence d'altitude de 1 m, ce qui représente un temps de séjour dans le dispositif de 1 s si l'écoulement s'effectue à une vitesse moyenne de 1 m/s. Il en est de même dans le sens du haut vers le bas. L'invention s'applique aussi pour des éléments indésirables sensibles à l'action d'un champ électrique ou magnétique. Ainsi, ce champ sera appliqué selon une intensité variable dans différentes zones de l'enceinte 2, afin de créer des zones d'immobilisation séparées. Ces zones sont aussi équipées de moyens de prélèvement.

Dans ce cas, la direction des écoulements peut ne pas être verticale si les champs appliqués sont adaptés afin que chaque élément indésirable soit soumis à une force de freinage 102 opposée à la force d'entraînement 101.

Selon une variante de l'invention, l'évacuation des éléments indésirables immobilisés dans l'enceinte 2 peut être effectuée de façon discontinue par une purge totale. Comme indiqué sur la figure 1, la sortie 4 est connectée à un moyen de répartition de flux 4 0 : en fonctionnement normal, ledit moyen de répartition de flux 40 communique avec la sortie de fluide finale épuré 41 ; en fonctionnement de purge, ledit moyen 40 communique avec une sortie de purge 42 qui évacue alors l'ensemble du flux vers un moyen de traitement des rejets. En même temps, en fonctionnement de purge, le débit de fluide est momentanément augmenté d'au moins 20%, de façon à rendre les forces d'entrainement par le fluide 30 supérieures aux forces de freinage régnant dans l'enceinte 2 et ainsi évacuer tous les éléments indésirables 7 précédemment immobilisés vers la sortie de purge 42.

Dans le cas de force de freinage obtenue par champ électrique ou magnétique, la purge recherchée par la réduction ou la suppression de force de freinage peut être obtenue par un changement du réglage (réduction de l'intensité du champ ou arrêt complet) des moyens de génération de champ, éventuellement en complément d'une augmentation du débit de fluide 30 à épurer.

Selon une variante de l'invention, comme représenté sur la figure 3, le moyen de prélèvement peut être séparé en plusieurs zones d'action. Ainsi, le tube est divisé en deux parties 84 et 85 qui prélèvent une portion différente de la zone d'immobilisation où il agit. Ici, la partie 84 prélève la portion gauche de la zone d'immobilisation et la partie 85 prélève la portion droite de la zone d'immobilisation. Cela permet de contrôler de façon plus précise l'homogénéité des prélèvements dans la zone d'immobilisation, notamment pour les dispositifs de grande taille dans lesquels les écoulements sont facilement perturbés et non homogènes.

Selon une variante de l'invention, comme indiqué sur la figure 4, il est possible de combiner un moyen d'injection de réactif avec le dispositif. Ainsi, l'injection 10 sous forme de douche pulvérise un réactif dans une partie de l'enceinte. Ce réactif capte les éléments indésirables 7 et stagne dans la zone d'immobilisation 9, de sorte qu'un moyen de prélèvement évacue les éléments indésirables capturés par le réactif.

Ce réactif peut être de l'eau pure, mais également tout autre produit de captation d'éléments indésirables, sous forme liquide ou solide peut convenir. De même, le fluide à épurer peut être un gaz ou un liquide.

Par exemple, une pulvérisation de poudre de charbon actif dans un syngaz de gazéification pollué par des vapeurs de chlore peut avantageusement permettre de capter le chlore présent dans le gaz dans un premier temps, puis de collecter la poudre utilisée avant que le gaz traité ne sorte du dispositif 1. Ainsi un seul dispositif permet de purifier le syngaz de ses vapeurs de chlore, sans émettre de la poudre de charbon en aval.

Selon la force de freinage qui s'applique à ce réactif, la zone d'immobilisation après captation des éléments indésirables sera soit en-dessous du point d'injection 10 de réactif, soit dans la même zone, soit au-dessus, dès lors que la vitesse du fluide 30 devient assez faible pour immobiliser le réactif et les éléments indésirables.

Selon une variante de l'invention, comme indiqué sur la figure 5, il est possible d'utiliser un moyen 11 de condensation de vapeur d'eau ou tout autre produit, à placer dans le canal 5.

Si le fluide à épurer est un gaz, il peut être avantageux de solliciter le phénomène physique de condensation de vapeur. Par exemple, si le gaz contient de la vapeur d'eau et qu'il a une température suffisamment élevée, cette vapeur est gazeuse. Si le gaz est refroidi en-dessous de la température de rosée de la vapeur d'eau, celle-ci devient liquide et ne peut plus être contenue sous forme de vapeur dans le gaz. On assiste alors à un phénomène de condensation de la vapeur d'eau. Si ces condensats sont évacués sous forme liquide et que le gaz est alors réchauffé au-dessus de la température de rosée, alors son contenu en vapeur d'eau gazeuse sera plus faible qu'au début de l'opération. Le gaz a ainsi été "épuré" totalement ou partiellement de sa vapeur d'eau.

Par exemple, si le gaz est de l'air à 20°C à pression atmosphérique et qu'il contient 8 g d'eau par kg d'air, alors son refroidissement au-dessous de 11°C permet d'atteindre le point de rosée et de condenser une partie de l'eau contenue dans le gaz.

De la même façon, un gaz de gazéification contient des éléments vaporisés qui peuvent faire l'objet d'une condensation par le franchissement de la température de rosée.

Ainsi, selon une variante de l'invention, un ou plusieurs moyens 11 de condensation, du type réseaux d'échangeur de chaleur, sont installés dans l'enceinte 2, soit sur la périphérie de l'enceinte 2, soit directement au cœur des canaux d'écoulement pour une plus grande efficacité. Ils sont alimentés avec un fluide caloporteur froid qui capte la chaleur du fluide à épurer. Ce fluide est alors volontairement refroidi au-dessous du point de rosée recherché et les vapeurs qu'il contient se condensent alors. Cela génère des gouttes de liquide qui vont être collectées et évacuées par des moyens de prélèvement d'éléments indésirables.

Selon une amélioration de l'invention, ces gouttes sont aussi utilisées pour former un brouillard capable de capter des éléments indésirables ciblés lorsque ceux-ci entrent en contact et adhèrent aux gouttelettes du brouillard.

Ensuite, le prélèvement de ces gouttes, pures ou chargées d'éléments indésirables collectés, sera effectué en-dessous, au-dessus ou à l'altitude du point de refroidissement en fonction du sens de l'écoulement de gaz et de la force de freinage appliquée.

Selon une autre variante de l'invention, un produit spécifique est volontairement introduit dans le gaz avant son épuration afin de lui faire jouer le rôle de vapeur collectrice. Cette solution peut évidemment être combinée avec la solution de pulvérisation de réactif.

Selon une variante de l'invention, les parois dudit dispositif 1 sont chauffées, afin de favoriser la captation et l'évacuation des éléments indésirables. Le chauffage permet de favoriser la mise en fusion d'éléments indésirables ciblés. Le chauffage pourra se faire par des résistances électriques, ou bien par le passage d'un fluide thermique au contact de parois du dispositif.

Selon une autre variante de l'invention, les parois dudit dispositif 1 sont refroidies, afin de favoriser la captation et l'évacuation des éléments indésirables. Le refroidissement permet de favoriser la condensation d'éléments indésirables, qui viendraient au contact des parois du dispositif 1, et leur évacuation consécutive.

Selon une variante de l'invention, notamment dans l'objectif de minimiser la dépense énergétique dans le principe de refroidir et/ou réchauffer le fluide 30, l'enceinte 2 est calorifugée. L'invention concerne également un procédé d'épuration utilisant le dispositif, les moyens et les configurations décrits ci-dessus.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS

   1- Dispositif (1) d'épuration de fluide, comprenant au moins un canal (5) d'écoulement s'étendant longitudinalement entre au moins une entrée (3) de fluide à épurer (30) et au moins une sortie (4) de fluide épuré, caractérisé en ce que la surface de la section transversale dudit canal (5) d'écoulement augmente entre l'entrée (3) de fluide à épurer et la sortie (4) de fluide épuré et en ce qu'elle comprend au moins une sortie (8) des éléments indésirables (7) comprenant au moins un moyen de prélèvement (81, 82, 83) disposé transversalement à l'intérieur dudit canal (5) d'écoulement.
2. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de prélèvement (81, 82, 83) comprend une canalisation creuse comprenant au moins une perforation (86) reliant l'intérieur et l'extérieur de ladite canalisation.
3. 3- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite sortie (4) de fluide épuré est disposée à une altitude supérieure à ladite entrée (3) de fluide à épurer (30).
4. 4- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite entrée (3) de fluide à épurer est disposée à une altitude supérieure à ladite sortie (4) de fluide épuré.
5. 5- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen apte à générer un champ magnétique et/ou un champ électrique à l'intérieur dudit canal (5) d'écoulement.
6. 6- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs moyens de prélèvements (81, 82, 83), inclus dans la sortie (8) des éléments indésirables, répartis en plusieurs étages.
7. 7- Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chacun des étages comprend plusieurs canalisations creuses disposées parallèlement de sorte à former une nappe.
8. 8- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un bipasse (40), implanté en aval de la sortie (4) de fluide épuré, comprenant deux connexions vers l’aval du dispositif (1), l’une appelée sortie de fluide finale (41), et l’autre appelée sortie de purge (42).
9. 9- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen de pulvérisation (10) disposé de telle sorte à pulvériser dans le canal (5) d'écoulement.
10. 10- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de condensation (11) disposé à l'intérieur du canal (5) d'écoulement.
11. 11- Procédé d’épuration d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à faire circuler ledit fluide dans un canal d’écoulement (5) d’un dispositif d’épuration (1) entre une entrée (3) de fluide à épurer (30) et une sortie (4) de fluide épuré, et en ce que le canal (5) guide le fluide à épurer (30) et les éléments indésirables (7) depuis l'entrée (3) jusqu'à la sortie (4) dans l'espace compris entre ses parois (6) et en ce que la surface totale de la section transversale du canal (5) augmente entre l'entrée (3) et la sortie (4), de sorte que la vitesse d'écoulement du fluide à épurer diminue lors de sa progression dans le dispositif d'épuration (1) et en ce qu'une force de freinage (102) des éléments indésirables (7) est appliquée dans les canaux (5), de sorte qu'au moins une partie des éléments indésirables (7) ne peut plus être entraînée par la force décroissante d'entrainement (101) du fluide (100) et s'immobilise dans le canal (5) dans une zone d'immobilisation (9).
12. 12- Procédé d'épuration d'un fluide selon la revendication précédente, caractérisé en qu'il comprend une étape consistant à prélever dudit canal (5) d'écoulement les éléments indésirables (7) présents dans ladite zone d'immobilisation (9).
13. 13- Procédé d'épuration d'un fluide selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en qu'il comprend une étape consistant à condenser tout ou partie du fluide circulant dans ledit canal (5) d'écoulement.
14. 14- Procédé selon l'une des revendications 11 à 13 caractérisé en ce qu'il met en œuvre un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10.