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Pli cacheté : adsorbant intégrant un matériau à changement de phase

IP.com Disclosure Number: IPCOM000125605D
Publication Date: 2005-Jun-09
Document File: 8 page(s) / 85K

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Pli cacheté : adsorbant intégrant un matériau à changement de phase

Auteurs : P. Pullumbi, V. Guéret, E. Vidal-Prado

I - Etat de l’art

Les PSA ou VSA permettent de séparer des gaz par cyclage en pression du gaz à traiter à travers un lit d’adsorbant (zéolithe, charbon actif…). L’adsorption est un phénomène exothermique. Les effets thermiques qui résultent de l’enthalpie d’adsorption ont deux conséquences sur la température dans le lit :

·         Stabilisation, en régime établi, d’un profil de température moyen, avec un point froid en entrée

·         Propagation, à chaque cycle, d’une onde de chaleur à l’adsorption limitant l’adsorption et d’une onde de froid à la désorption limitant la désorption.

Sur les technologies actuelles, le profil moyen de température est optimisé. L’effet thermique limitant est le phénomène cyclique local de battements en température (EP 1.188.470, Praxair, 20/03/2002).

Une des solutions pour diminuer l’amplitude de cette onde est d’augmenter la capacité calorifique volumique de l’adsorbant en rajoutant des inertes comme des polymères ou des métaux. Or une bille de zéolithe agglomérée contient usuellement entre 15 et 20% de liant. Rajouter des inertes revient donc soit à faire jouer à l’inerte un rôle de liant, soit à amener l’inerte en plus du liant déjà présent. Le premier cas est difficile à réaliser car les liants argileux ont généralement une capacité calorifique de l’ordre de celle de la zéolithe. Le deuxième cas a l’inconvénient, si le liant est externe aux particules d’adsorbant, de limiter l’échange de chaleur entre adsorbant et inerte, à cause du mauvais contact thermique, ce qui oblige à en mettre des quantités importantes et donc à faire diminuer la quantité de zéolithe, ce qui se traduit par une baisse de la capacité d’adsorption et, si le liant est incorporé à la particule, de diminuer en plus la résistance mécanique et de créer des risques d’enrobage de la zéolithe. Souvent, la baisse de performance due à la diminution de la capacité d’adsorption annule le gain réalisé par la hausse de la capacité calorifique.

Une autre solution consiste à ajouter dans le lit un matériau à changement de phase (MCP). De cette manière, la chaleur d’adsorption et de désorption, ou une partie, est absorbée sous forme de chaleur latente par le MCP. Cependant, le saupoudrage de MCP pulvérulent sur les billes agglomérées pose des problèmes de mélangeage (US 4,971,605, Institute of Gas Technology, Chicago). De plus, le matériau dans ce cas est soumis aux flux de gaz et peut donc peu à peu sortir du système. Enfin, on ne contrôle pas la répartition du MCP dans le lit alors q’une dispersion homogène est importante pour garantir l’efficacité de l’effet thermique recherché.

II – Description de l’invention

La solution thermiquement efficace consiste donc à mélanger de manière très intime la zéo...