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"Procédé et appareil pour la concentration on la pu- rification de la soude caustique ou de tous autres produits" @
L'invention a pour objet un procédé et un appareil pour chauffer des substances, chauffage qui sert à épurer, à évaporer , à concentrer, à distiller ou à décomposer di- verses substances. Il existe de nombreux exemples de tels traitements thermiques qui peuvent être exécutés très avantageusement et très économiquement en utilisant la flamme d'un brûleur immergé.
Mais dans ces traitements il est désirable que les substances traitées ne puissent venir au contact des produits de la combustion et il peut être aussi désirable d'effectuer les traitements en vase clos ou tout au moins en protégeant la matière traitée
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da contact de l'atmosphère extérieur.
Les substances auxquelles s'applique le traitement suivant l'invention sent, par exemple, les solutions concentrées de soude caustique, les huiles, le goudron, la poix, des solides sous fonae concassée ou pulvérisée tels que la sciure, les Minerais métalliques, le charbon de bois, la tourbe, des matières végétales et des matières de rebut.
En particulier, dans le cas d'une solution de sonde caustique, il n'est pas possible de concentrer cette solution en plon- geant directement 1& flamme dans le liquide parce que l'acide carbonique qui se trouve dans les produits de la combustion transformerait immédiatement la soude caustique en carbonate de sodium.
Suivant l'invention, on fait suivre à la matière à traiter un parcours sur la surface d'une masse liquide chaude, chauffée directement par la flamme eu par les gaz d'un brûleur à flamme immergée. Les produits de la combustion sont éliminée sur une partie de la surface du liquide qui n'est pas recouverte par la matière à traiter dans son parcours sur cette surface.
En général on utilise corne masse liquide chaude un bain de métal fondu tel que du plomb, eu un alliage approprié. L'espace qui se trouve au-dessus du métal fondu et d'en sortent les produits de la combustion est de préférence fermé et protégé contre le contact de l'atmos- phère et la matière à chauffer parcourt un chemin allongé, tortueux, ou. fermant des méandres à la surface de la masse chauffée, ce chemin étant séparé de l'atmosphère et des gaz de la combustion par un couvercle étanche dont la fermeture est assurée par la masse liquiéfiée. On prévoit des dispo- sitifs peur la sortie des vapeurs et des gaz qui s'échappent de la matière à traiter de sorte que ces vapeurs peuvent être ,le cas échéant,
utilisées comme sous-produits et
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- @ récupéras. Dans le cas du traitement par la chaleur d'une solution de soude caustique, solution qui peut être préala- blement chauffée si on le désire, on commence par évaporer l'eau, pais la masse anhydre obtenue fond et est reçue à l'extrémité de son parcours dans des récipients appropriés tels que des bidons ou des tonnelets que l'on forme herméti- quement.
On peut utiliser des décanteurs, des barrages ou des râcloirs, pour éliminer les impuretés de la surface de la matière à traiter ou de la surface du bain de plomb.
La figure 1 est une coupe verticale, par l'axe, d'une chaudière ou d'un récipient construit et équipé suivant l'invention et particulièrement adapté au traitement de la soude caustique.
La figure 2 est une coupe horizontale par la ligne 11- 11 de la figure 1.
La figure 3 est une coupe horizontale partielle par la ligne 111-111 de la figure 1.
La figure 4 est une coupe verticale brisée et partielle par la ligne IV-IV de la figure 2.
La figure 5 montre la partie supérieure d'une chaudière ou d'un récipient tel que celui représenté dans les figures , cette chaudière étant montée au-dessus d'une grille de foyer tournant et munie de dispositifs mécaniques qui permettent d'élever et d'abaisser le couvercle et les parties voisines. Le bâti du foyer présente un arrachement montrant une portion de la grille du foyer.
La figure 6 montre,plus ou moins schématique- ment, on coupe verticale, un dispositif modifié dans lequel le liquide est traité dans une partie latérale de la chaudière et
La figure 7 est une coupe horizontale de ce dernier dispositif.
En se reportant aux dessins, on voit en a
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une chaudière ou un récipient dispose de r.1t.nie:r'{; ±., contenir une charge de liquide chaud tel que du plomb fonda, le niveau de la charge arrivant approximativement à la ligne X-X( figure 1).
On remarquera que la partie supérieure de la chaudière est de diamètre plus grand que la partie inférieure . La charge peut être fondue ou maintenue à l'état de fusion par un foyer extérieur, auquel cas on munit la chaudière d'ailettes exté-
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rieures a1 pour répartir la chaleur. Le chauffage ,pendant l'opération proprement dite, est effectué par un brûleur inter- ne, qui sera décrit plus loin, et qui sert à produire des
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courants dans la Masse en fusion. Un tube de circulation est soutenu verticalement et au centre de la chaudière a
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par un anneau e fixé sur un rebord et par des nervures radiales conv"ena J'les 2.,1 , disposées dans l'anneau j3 .
La partie sapé- rieure du tu'be b traverse un plateau d supporté par les nervures c1, ce plateau étant placé à une distance convena- ble au dessus du fond de la partie du plus grand diamètre de la chaudière. Sur le plateau d se trouve une parai cylin- drique a placée verticalement et portant des ouvertures f
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autour de sa partie inférieure.Le semmet de la chaudière est firme par un couvercle portant une partie centrale jg i araorilble. Ce couvercle porte en outre un rebord ± a dirigé vers le bas qui vient lui-nea s'appuyer sur les épaaleitents de nervures faisant saillie vers l'intérieur h disposées à la partie supérieure de la paroi de la chaudière.
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Le couvercle comprend enfin une paroi jg intérieur*, dirigé* vers le bas, et concentrique au couvercle. lilltre les deux paroisr' .,.ff3 se trouve une paroi intermédiaire 4, ces diverses parois étant venues de fonderie avec le 0 ouverale ou rapportées.
25n examinant la figure , on voit qu'une extré- mité de la paroi intermédiaire jaj4 se raccorde en 5 ares
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la paroi intérieure ¯g et que son autre extrémité se rao- 6 corde en.& avec la paroi extérieure iS.. En supposant que, sur la figure 2 on introduise en,1 la soude caustique ou le produit que l'on veut concentrer on déshydrater et que;
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ce produit sorte en Jfe, on remarquera, en suivant les flèches, que la paroi combinée avec les parois ± et g3 forme une sorte de conduit en spirale allant de l'arrivée 1 à la sor-
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tie!. Ce conduit couvre pratiquement la totalité de l'aire annulaire comprise entre les parois concentriques R 3 et JS.5.
Il est bon maintenant, et avant d'entrer dans des détails complémentaires, de décrire d'une manière géné- rale la marche d'une opération.
On supposera que la surface du bain se trouve au niveau X-X, que cette surface est recouverte d'une couche de soude caustique jusqu'au niveau Y-Y et que des dispositifs convenables permettent de faire arriver la soude caustique en j et de l'évacuer en k . On supposera également qu'on
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utilise un brlâleur quelconque approprié, à buse immergée, pour le chauffage de la chaudière et pour maintenir le
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plomb à l'état de ftision. Les gaz qui se dégagent de la combustion soulèvent la colonne de métal fondu qui se trouve dans le tube entourant le brûleur, et le plomb fonder circulai en s'élevant le long du tube central b en s'écoulant par dessus le bord de ce tube et en descendant sur le plateau!.
Le courant de plomb fondu passe donc régulièrement par les
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orifices t percés dans la paroi cylindrique 1 de sorte qu'une couche calme de plomb fondu se trouve continuellement au- dessus do la partie extérieure du plateau..! , le plomb fondu
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3'éooulaht constamment au de3sus>.da rebord de ce plateau; vers le bas, et descendant dans la partie rétrécie de. la chaudière d'où le courant remonte par le tube! ainsi qu'on l'a dit précédemment. La soude caustique arrive en.1 sous
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forme d'une solution à 50 ,,: obtenue par exemple par électro- lyse.
Les parois j , l2 f.5 qui plongent dans le plomb
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fondu obligent la solution de soude caustique à couler au- dessus de la surface oaloe du plomb qui s'étend au dessus
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d.lp18teAIJ. et à suivre le circuit en spirale allant de l'arrivée l à la sortie k , Dans ce trajet li. soude oaaatiqtt* parcourt une grande partie de l'aire de la surface calme du plomb. On peut régler la concentration finale dans le traitement en donnant SI! trajet la longueur voulue ou en réglant, à la manière voulue, le. vitesse d'écoulement de la matière à traiter le long du trajet.
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La chaleur du plomb conrioncft par déshydrater la soude caustique, puis lu fond. De la sorte, la soude caas- tique arrive à la sortie k b. l'état fondu. C'est dans cet é- tat qu'elle s'écoule et qu'elle est mise dans des récipients appropriés. La Tapeur et les gaz qui s'échappent de la solu- tion de sonde caustique suivent le même chemin que cette
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solution et s'échappent par un orifice représenté en n (figuire 2). Cet orifice est disposé juste avant l'orifice de sortie k de la soude caustique déshydratée.
Sur les dessins on voit en.2 le tube du brû-
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leur immergé qui est rauni sur son pourtour d'une partie 1±1 for#.nt couvercle et qui possède une longueur suffisante pour lui perraettre de plonger dans le- brtim bien 4u dessous de sa surface . On X'fJrJ<lrqI1Urè, que 1; t,;.ri; i ;" (¯Ill i 1'C 1±1 cornant une sorte de cloche, recouvra :'. ire limitée par lu p. roi cylindrique e= . Sur l'un des cotés ou sur trois. cotés de 1,, chaudière a, (comao on le voit figure ;4) on a disposé une tuyauterie 1 d'oh part un. oonduit m qui pénètre à l'intérieur de la chaudière et qui est recourbé de façon à passer verticalement par une ouverture p ménagée dans le
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plateau it . Les extrémités supérieure et inférieure du con- duit m débouchent am dessous de la partie 1 du couvercle en forme de cloche.
En face de chacun de ces trois points, la paroi intérieure jg forme on repli ¯% ( figure 2) permettant
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le passage du conduit a . On voit donc 11- les produits et
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les gaz de la combustion provenant du Tarai or immergé . s'élèvent par le tube b avec lo courant de plomb fonde. ou d'auttre liquide et s'en séparent à l'intérieur de la paroi cylindrique ± . Puis ces gaz et produits s'élèvent dans la cloche formée par le couvercle g1 et s'échappent par le conduit m et par la canalisation qui lui est relié on 1.
Comme les parties inférieures des cloisons etev g3 sont fermées par la masse liquide, les gaz et les produits de la combustion ne peuvent avoir accès à la couche de soude caus- tique qui flotte sur la surface du 'bain.
Autour du tube c se trouve une sorte de déflecteur r qui e.st destiné à renvoyer vers le bas toutes les éclabous- sures ou particules qui pourraient être entraînées vers le haut par le courant gazeux. Ceci évite toute perte de liquide chaud ou de plomb fonda qui tendrait à s'échapper avec les gaz de la combustion.
Sur la figure 1 on voit en s les dispositifs de verrouilla permettant d'appliquer la partie g1 médiane et amovible du couvercle sur la partie ± de ce couvercle.
Sur la figure 5 on remarquera que la chaudière a est placée au dessus d'un foyer à grille tournante t et Que, le long de la chaudière et de la grille, se trouve un dispositif clévateur u qui permet de soulever ou d'abaisser le couver- cle g g 1.
On va maintenant décrire les dispositifs qui permettent d'amener et d'évacuer la soude caustique en se reportant aux figures 2 et 4.
On voit que il ( figure 2) désigne un orifice qui se trouve à l'extrémité (l'un conduit recourbé v ( fi- gure 4) venant de l'extérieur et passant à travers le fond. de la partie large de la chaudière a Ca conduit v a une hauteur telle que l'orifice: 1 se trouve à l'intérieur de l'extrémité d'admission du conduit en spirale limité par
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les eloisons g3 g4 et au-dessus du niveau; normal de la soude caustique représenté par la ligne Y-Y.
On remarquera aussi que le plateau d' porte une ouverture w munie de rebords et permettant le passage du conduit v
La sonde caustique arrive au. conduit v sous une pression ou charge suffisante pour qu'elle s'élève dans ce eon- duit et déborde à son extrémité en j On voit que k ( figures 2 et 4) est l'orifice supérieur d'un conduit recourbe x qui traverse également le fond de la partie de grand diamètre de la chaudière a et qai s'élève égale- ment d'une quantité suffisante pour que l'orifice k soit plaeé dans l'extrémité de sortie du trajet en spirale et à peu près au.
niveau normal de la soude eaustique
L'orifice du conduit x peut 'être muni d'au revê- tement y en un métal ou en une matière non attaquable. Ce revêtement peut s'élever ou s'abaisser sur le conduit * au moyen d'une, vis de réglage .! de manière à pouvoir faire varier la hauteur du. rebord formant trop-plein afin de s'adapter aux diverses conditions de fonctionnement.
Dans les figures 1 et 2 on voit en 10 un ori- fice pour l'échappement des produits de combustion du foyer à grille tournante.
Dams la variante des figures 6 et 7, la chaudiè- re a porte une partie latérale constituant une sorte de sur* 2 ouverte à une de ses extrémités.Une cloison horizon- tale 3 partant de la paroi cylindrique e va presque Jusqu' au bord externe de la cuve 2.A travers la cloison 3, pas- se un tuyau 4 qui permet l'arrivée de la soude caustique ou de la matière à traiter. Le liquide chaud ou le métal fondu, chauffé dans la chaudière a de la manière qui a été décrite, déborde à la partie supérieure du tube b et se rend.par un ou plusieurs orifices 5 percés dans la paroi , dans l'espace situé au dessus de la cloison
3.
Le liquide chaud s'écoule vers le bord de cette eloi- son et revient, an-dessous de cette dernière, à la
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chaudière a et au tube b ainsi qu' on le comprendra aisé- ment.
Dans la cuve 2, se trouve un couvercle 6 portant une cloison verticale 6a Ce couvercle est placé de telle manière que les bords inférieurs de la cloison 6a descendent au-dessous du niveau X-X du liquide. Le couver- cle porte un conduit 7 pour l'évacuation de la soude causti- que ou du produit après qu'il a été traité pendant son par- cours au-dessus de la masse liquide depuis l'arrivée 4 jus- qu'à la sortie 7. Ainsi la soude caustique ou le produit ana- logue est soumis à un traitement prolongé pendant son par- cours de l'entrée à la sortie.
Le couvercle 6, la cloison 3 on les deux peu- vent être ma.nis de chicanes pour obliger la soude caustique ou. tout autre produit traité à. circuler en zig-zag suivant un trajet tortueux à travers la cuve.
L'appareil qui vient d'être décrit peut fonc- tionner d'une manière continue pour produire de la soude caustique déshydratée et un seul appareil de petite dimen- sion a une production supérieure à celle d'une batterie de plusieurs grandes chaudières ordinaires, ouvertes, qui ne peuvent fonctionner que par intermittences.