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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET d ' I N V E N T I O N "Perfectionnements aux procédés et aux appareils pour la séparation par centrifugation"
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La présente invention est relative au procédé de séparation, par centrigugation, de mélanges de liquides et de solides, procédé conformément auquel on soumet de tels mélanges à l'action de la force centrifuge à l'effet de provoquer la formation de couches concentriques, les matières composant ces cpuches étant évacuées séparément et soustraites à l'action de la force centrifuge.
L'invention vise à la fois un appareil et un procédé; elle a été conçue pour donner une solution au problème de la séparation d'une paraffine, d'un type particulièrement difficile à séparer, d'avec
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une solution d'huile de densité supérieure à celle de ladite paraffine , Bien que l'appareil et le procédé puissent trouver d'autres applications que celle de la séparation de la paraffine de l'huile, il a eté reconnu que l'invention est particulièrement utile pour la solution des problèmes qui se posent pour les operations de séparation de ce genre et elle sera décrite en se référant spécialement à ce cas.
Dans la pratique du procédé et dans l'utilisation de l'appareil objets de l'invention pour la séparation de la paraffine d'avec l'huile, l'operation de séparation est pratiquée sur un mélange contenant des particules de paraffine précipitée en suspension dans une solution d'huile dans un agent de dilution de densité suffisamment élevée pour produire une solution d'huile ayant une densité sensiblement supérieure à celle de la paraffine en suspension, L'agent de dilution peut comprendre un solvant constitué par un hydrocarbure chloré. Un mélange que l'on a reconnu comme particulièrement utile pour servir d'agent de dilution pour les huiles renfermant divers types de paraffines est formé de dichlorure d'éthylène et de benzol.
On a reconnu que la proportion de benzol à incorporer dans le mélange de dilution dépend de la nature de l'huile à déparaffiner, les huiles les plus paraffiniques nécessitant une proportion plus élevée de benzol. :Pour des huiles fortement paraffiniques, il faut jusqu'à 35 %de benzol dans le mélange de dilution, tarais que pour des huiles moins paraffiniques on peut utiliser une petite quantité de benzol ou même supprimer complè- tement cette substance.
Si on utilise une proportion de benzol sensiblement supérieure à 35 %, la solubilité de la paraffine dans le melange dissolvant est accrue :
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il en résulte que des températures plus basses sont nécessaires pour le déparaffinage et que la densité de la solution d'huile est abaissée, ce qui empêche la séparation de la paraffine et de la solution dans l'appareil centrifuge. Il a été constaté qu'un tel mélange dissolvant est efficace pour obtenir un bon rendement en huile à "pour point" bas '(le "pour point* etant la température à laquelle l'huile placée dans un vase ne coule plus lorsqu'on incline ledit vase) dans la mise en pratique de la présente invention.
Lorsqu'on utilise un tel mélange dissolvant, la paraffine, précipitée par refroidissement, étant plus légère que la solution d'huile, elle s'écoule naturellement vers le centre du rotor, quand elle est soumise à l'action de la force centrifuge, tandlis que l'huile s'écoule radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire vers la périphérie du rotor.
Si l'on veut réaliser un travail continu, il est nécessaire d'évacuer la paraffine de la partie interne de la masse de matières soumise au traitement, tout en évacuant l'huile à partir d'une zone externe de ladite matiere. Une telle e-vacuation constitue un problème difficile à résoudre dans le traitement de certains types de paraffine en raison du défaut de fluidité de ces paraffines et les difficultés sont particulièrement grandes dans le cas de la paraffine qui se précipite da la solution d'huile sous la forme cristalline.
la difficulté que l'on éprouve pour obtenir l'écoulement de la paraffine le long du rotor s'est manifestée gravement dans les essais faits pour évacuer la paraffine d'une manière continue et à grand débit d'un rotor ordinaire non perforé du type tubulaire à grande vitesse. Des tentatives faites
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pour produire la. séparation dans un rotor ordinaire non perforé du type court pourvu de disques rapprochés s'emboîtant les uns dans les autres et déterminant un certain nombre de zones de séparation qui se recouvrent ont également rencontré de serieuses difficultés dues au fait que la grande quantité de paraffina contenue dans l'huile provoque un rapide engorgement ou encrassement de l'espace compris entre les disques, ce qui nécessite de fréquents arrêts pour le nettoyage du rotor.
Avec l'appareil et le procédé qui font l'objet de la présente invention, on remédie aux difficultés que l'on rencontre dans l'emploi des appareils ordinaires auxquels il vient d'être fait allusion.
Conformément à la présente invention, le mélange de liquide et de solides est soumis à la séparation par centrifugation dans une zone, sensiblement obstruée, d'un rotor centrifuge afin d'enlever du liquide la plus grande partie des solides, après quoi le liquide restant (qui contient des solides résiduels en suspension) est soumis à la séparation par centrifugation entre des disques tronconiques très rapprochés portés par le rotor, les solides étant évacués du rotor d'une manière continue sous l'action de l'effet d'inertie s'exerçant sur lesdits solides par suite de leur entraînement en rotation par le rotor.
L'invention a également pour obj et un séparateur centrifuge comprenant un rotor non perfore muni d'une série de dis ques tronconiques très rapprochés dont les bords circonferentiels internes sont écartés du centre du rotor, dans le sens radial,
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d'une quantité appréciable de manière à ménager une zone non obstruée de grandeur appréciable dans le sens du rayon pour la séparation par centrifugation, zone dans laquelle est amené un mélange de solides et d'un liquide de densité plus élevée et qui est comprise entre les bords circonférentiels internes précités et une zone radiale à laquelle est adaptée une tuyère "écremeuse" ou "sucette" qui extrait les solides d'une manière continue, de la zone non obstruée où se fait la séparation et grâce à l'inertie desdits solides.
Le rotor a, de préférence, un grand diamètre et une faible longueur (ou hauteur).
:pour mieux faire comprendre l'invention, on va la décrire en se référant maintenant au dessin annexé dont la figure unique montre, en coupe longitudinale par l'axe, un séparateur centrifuge comportant les caractéristiques de l'invention, en ce qui concerne l'appareil, cette figure illustrant en même temps le procédé objet de l'invention.
Ledit procédé se comprend plus facilement si on l'étudie en liaison avec .l'appareil et, pour cette raison, on décrira les particularités nouvelles de l'appareil avant d'exposer en détail les caractéris tiques du procédé.
Sur le dessin, 10 désigne le rotor de l'appareil, rotor qui est de diamètre relativement grand et de faible longueur (ou hauteur) et qui est entraîné par tout moyen approprié, par exemple par un arbre auquel il est fixé. Le rotor comprend une partie principale ou corps 11 et une partie supérieure 12 qui peut être fixée au corps par tous moyens appropriés tels que, par exemple, une bague de serrage 13. Dans le corps du rotor est fixée une série de disques
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tronconiques 20 emboîtés les uns dans les autres, ces disques se trouvant à une très petite distance les uns des autres dans le sens de la longueur (ou hauteur) du rotor et servant à diviser en un certain nombre de couches relativement minces le liquide qui les traverse .
Un tube d'alimentation 15 peut être fixé à l'intérieur du rotor ; il est destine à recevoir le mélange: à traiter provenant d'un conduit 16, qui communique avec la source de matière, et à diriger le mélange vers l'extérieur, par des canaux 23, dans le corps du rotor. le liquide plus lourd évacué du rotor passe par un ou plusieurs conduits d'évacuation 17 menagés entre la partie supérieure 12 du rotor et une pièce annulaire tronconique 18; en sortant du conduit 17, le liquide passe par dessus un barrage annulaire approprié 19 pour s' ecouler dans un couvercle 22 servant à le recueillir et d'où il se rend à un réservoir d' emnagasinage approprié.
Les disques 14 ont une dimension relativement faible dans le sens radial; leur circonférence interne se situe, dans le sens radial, à l'extérieur de la zone principale de séparation du rotor. Le constituant le plus Siéger du mélange peut être extrait du rotor dans uns sone située bien en dedans de la zone occupée par les disques, l'extraction se faisant à l'aide de moyens appropriés tels qu'une tuyère Il écrémeuse!' ou autre organe analogue, comme on l'a indiqué en 21; cette tuyère communique avec un conduit d'évacuation par lequel 1'$effluent le plus léger, par exemple la paraffine du mélange huile-paraffine dont il a été parlé plus haut, est entraîné hors de l'appareil.
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Pour l'utilisation de l'appareil qui vient d'être décrit à la séparation de paraffine precipitee, on amène par le conduit 16 au rotor et, par le tube d'alimentation 15 et par les canaux 23, à la zone non obstruée S du rotor, la suspension de paraffine dans la solution refroidie d'huile lourde. le barrage annulaire 19 et la tuyère 21 occupent des positions telles qu'il existe une zone de séparation non obstruée S de dimension appréciable dans le sens radial entre la tuyère 21 et les bords internes 20 des disques. la séparation, par différence de densités, de la paraffine et de 1'huile dans cette zone produit une masse de paraffine contenant une faible proportion d'huile entraînée et occupant la partie du rotor située, dans le sens radial, à l'intérieur de la ligne D-D de séparation de la paraffine et de l'huile;
il se forme en même temps, en dehors de cette zone, une masse d'huile de laquelle la plus grande partie de la paraffine a été extraite, On voit ainsi que la zone principale de séparation de la paraffine et de l'huileese trouve à l'intérieur de la zone occupée par les disques 14 et qu'une très petite quantité de paraffine vient en contact avec ces disques.
Si on comptait seulement sur l'action séparatrice du rotor dans la zone S pour séparer la paraffine de 1'huile, le rotor ,serait relativement ineffocace, car un rotor- ayant le grand diamètre 'nécessaire pour l'obtention d'un débit raisonnablement élevé de cette paraffine visqueuse ne pourrait pas être mis en rotation avec sécurité @ à une vitesse suffisante pour la pro- duotion de la force centrifuge élevée nécessaire pour réalis.er le degré désiré d'extraction de la
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paraffine.
la paraffine résiduelle qui passe aveu l'huile au-delà de la zone de partage S est, en conséquence, soumise à l'action des disques 14 qui produisent une extraction plus poussée de la paraffi- ne, l'huile qui passe entre ces disques etant divisée en un certain nombre de couches concentriques parallèles qui sont soumises à l' action de la force cen- trifuge en vue de l'extraction de la paraffine des minces couches d'huile passant entre les disques.
La paraffine extraite dans cet espace se rassemble sur les faces supérieures des disques correspondants et, sous l'action de la force centrifuge, elle se rend, vers l'intérieur, au@delà de la zone des disques de séparation ( comme l'indique la ±lèche %) , tandis que l'huile poursuit son mouvement vers l'extérieur (.comme 1'indique la flèche 0) et sort du rotor après avoir passé autour des circonférences externes des disques 14 et de la pièce annulaire 18.
Les disques 14 servent,.aussi à maintenir la paraffine à une vitesse de rotation qui ne soit pas sensiblement inférieure à celle du rotor.
Il résulte clairement de l'expose qui vient d'être fait que l' appareil centrifuge objet de la présente invention possède plusieurs des avantages combinés des séparateurs centrifuges du type tubulaire et de ceux du type à disques. Les avantages des séparateurs à disques sont obtenus en raison de la forme genérale @ du rotor, grâce au rait que ce dernier est relativement court, ce qui fait que l'effluent le plus léger, tel que la paraffine, n'a pas à s'écouler sur une distance longitudinale importante et que l'huile (Qui a été soumise à l'extraction préalable de la paraffine) passe entre une série de disques séparateurs, une extraction importan-
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te de paraffine ayant lieu au cours de ce passage.
les avantages des rotors du type tubulaire sont obtenus grâce au fait que la majeure partie de la paraffine ou autre effluent léger est séparée de l'huile dans une zone non obstruée par des disques et dans laquelle, par suite, il n'y a pas à craindre l'encrassement des passages compris entre les disques à la suite de l'opération de séparation.
Il est évident pour tout homme de l'art que des modifications peuvent être apportées à l'appareil et au procédé sans que l'économie de l'invention en soit altérée.
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1. Un procédé pour la séparation de solides en suspension, tels que la paraffine,, d'avec un liquide de densité plus grande, procédé @ carac- t erisé par le fait que le mélange d'un liquide et de solides est soumis à la séparation par centri- fugation dans une zone, sensiblement non obstruée, d'un rotor centrifuge, à l'effet d'enlever la majeu- re partie des solides contenus dans le liquide, après quoi le liquide restant (lequel renferme des solides résiduels en suspension)
est soumis à la séparation par centrifugation entre des disques tronconiques très rapproches portés par ledit rotor, les solides étant evacués d'une manière continue du rotor par l'effet d'inertie dû à lactation desdits solides avec le rotor.
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