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PROCEDE POUR LA. CONCENTRATION DE LIQUIDES.
La concentration de solutions, en particulier de celles ayant des propriétés corrosives, rencontre souvent des difficul- tés du fait que ces solutions. déposent des croûtes sur les orga- nes de chauffage sur lesquels se forment les bulles de vapeur,- en outre, ces solutions attaquent plus au mains fortement la ma- tière de l'appareil évaporateur à la plupart des températures d'ébullition élevées.
On a. essayé de vaincre ces difficultés:, par exemple en pulvérisant dans un courant de gaz chauds les solutions à aanaen-. trer ou encore en faisant passer des gaz chauds de combustion sur ou !travers la solution à concentrer, ces gaz chauds- étant des** tinéa à chauffer cette solution jusqu*au point d'ébullition.
Le premier de ces' procédés exige- une assez grande quantité d'énergie pour la pulvérisation des solutions et présente l'incon- vénient, comme d'ailleurs le deuxième de ces procédés, que les gaz s'échappant de l'appareil entraînent toujours des parcelles de la solution sous forme de brouillards.. En outre, la corrosion de l'appareillage est très forte, car l'évaporation a lieu au point d'ébullition de la solution en traitement. Enfin, tous ces
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modes opératoires exigent une pression élevée pour les gaz de chauffage et des organes de distribution délicate, s'obturant facilement.
Dans le procédé suivant l'invention, dans lequel les gaz sont insufflés au-dessous du niveau dit liquide,, ces difficultés sont complètement éliminées par le fait due les gaz sont intro- duits dans le liquide à chaud et non saturée du constituant à. vaporiser,, à une pression n'excédant pas 500 mm. de colonne d'eau, par des ajutages circulaires, au de préférence à fente, dont la. section présente un diamètre au une largeur d'au moins 5 mm., mais de préférence davantage; en même temps, par un réglage de la quantité et de la température des gaz. Impression partielle et la température du liquide sont augmentées de fa.gan que son évaporation s'effectue au-dessous du point d'ébullition de la. solution.
La concentration des solutions dans le cadre du présent procédé a donc lieu. à des températures situées ait-dessous du point d'ébullition. Dans ce but, la température des gaz est en général choisie inférieure à 500 C., et de préférence inférieure à 300 C.
Dans ces conditions, il est surprenant qu'une transmis- sion suffisante de @haleur des gaz chauds au- liquide puisse stef- fectuer, en particulier pendant le court laps de temp conditionné par la faible hauteur de liquide qu'on doit de préférence mainte- nir, si on travaille avec une contrepression inférieure à 300 mm. de colonne d'eau et en tout cas inférieure à la limite supérieure de 500 mm. de colonne d'eau, et ce, avant l'introduction des gaz dans le liquide.
Suivant la présente invention, il est donc partie culièrement caractéristique qu'on puisse insuffler les gaz chauds dans une couche de liquide de faible épaisseur et que la trans- mission de la chaleur du gaz au liquide sait malgré cela assez rapide pour que les gaz puissent sortir de la solution à une
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température qui ne soit pas sensiblement supérieure à la, tempéra- ture propre de la solution. De aette façon, il est possible de procéder à la.. concentration arec des souffleries très simples-, par exemple des souffleries centrifuges., n'exigeant qu'une fai- ble dépensa d'énergie, ce qui n'est pas seulement économique au point de vue industriel, mais influe très favorablement sur la température des gaz à transporter.
La forme circulaire ou en fen- te des organes d'injections indiquée ci'*dessus., offre en outre l'avantage, que ces organes n'Apposent pas une résistance consi- dérable au courant gazeux, ce qui serait le cas, si on employait comme organes d'introduction et de distribution des plaques fil- trantes à fins pares.
Le présent procédé d'évaporation convient particulièrement bien pour la concentration de l'acide phosphorique etc., des li- quides caustiques et/ou boueux.. Pour la concentration de l'acide phosphorique à une température plus- élevée, il fallait au aan- traire jusqu'à présent vaincre la difficulté de trouver une ma- tière convenable pour la construction de l'appareillage, le plomb utilisa ordinairement ne pouvant supporter que des températures faibles..
Ces difficultés, qui se présentent au point d'ébullition sont particulièrement grandes dans le cas de la concentration de l'acide phosphorique étant donné que cet acide, obtenu en partant du phosphate brut et de l'acide sulfurique, contient toujours une certaine quantité d'acide sulfurique et d'acide fluorhydrique, c'est-à-dire des constituants particulièrement corrosifs. Dans le cas d'une concentration suivant le présent procédé, par exemple à une température de 60 - 80 C, au aontraire, les appareils peu- vent être construits en plomb sans crainte, même pour ce genre de fabrication. il en est de même pour la concentration de solutions, comme celles du sulfate d'ammonium, qui contiennent toujours de l'acide sulfurique en faibles quantités.
La transmission de la chaleur dans le présent procédé étant particulièrement favorable, on peut disposer d'une grande
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partie de la capa@ité calorifique des gaz pour l'évaporation de l'eau dans les solutions. Mais, en marne- temps, il se produit une saturation partielle des gaz avec de la Tapeur d'eau. L'évapora- tion totale exige alors une quantité de chaleur assez grande pour que la température de la solution, en équilibre. arec la tempéra- ture des gaz., tombe au-dessous du point d'ébullition.
Pour atteindre un rendement de concentration élevé du pro- cède, il convient de faire passer de grandes quantités de gaz. dans le sein de la solution, c'est-à-dire d'opérer avec des vites- ses de passage élevées. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire que la saturation des gaz avec la Tapeur d'eau soit considérable; au contraire, une saturation par exemple d'environ 10 à 20 % peut suffire. Au point de vue thermique, on atteint malgré cela.des rendements élevés, car on a trouvé qu'en procédant suivant l'in- vention, on obtient une très bonne transmission de la chaleur des gaz aux liquides malgré la courte durée de contact.
Un autre avantage du présent procédé réside dans. le fait qu'on peut faire passer de grandes quantités, de gaz dans le sein du liquide sans dépense considérable d'énergie.
Une diminution de la vitesse de passage du gaz, dans. le but d'augmenter leur degré de saturation en vapeur d'eau n'offris rait aucun avantage. Une augmentation du degré de saturation oc- casionnerait une augmentation de dépense de chaleur d'évaporation par unité de volume de gaz. Il faudrait donc augmenter la tempé- rature du gaz proportionnellement à l'augmentation du degré de saturation, pour ne pas avoir à tenir compte d'un abaissement de la température d'équilibre et d'une diminution consécutive de la pression de vapeur de la solution.
Mais, une augmentation de la¯ température des gaz entraîne d'autres inconvénients relatifs à la construction des tuyauteries, de la soufflerie et de la tem- pérature de concentration.
Conformément à ce qui vient d'être dit, il convient de maintenir élevée la quantité des gaz chauds. De préférence, on la
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limite vers. le bas à environ 100 m3 par minute e,t par m de sec- tian des orifices d'admission ce qui correspond à une vitesse de passage des gaz de 100 m à la minute. Vers le haut, on peut l'aug- menter jusqu'à 1000 m à la minute et plus.
La hauteur de liquide au-dessus des orifices d'admission est de préférence choisie de façon que les gaz puissent creuser une sorte de canal et ne forment pas seulement des bulles sépa- rées dans le liquide. Le liquide est alors entraîne par les gaz et il en résulte une circulation intense. Malgré cela le liquide est pulvérisé, d'après les conditions du procédé, sous forme de fines gouttelettes que les gaz d'échappement peuvent entraîner sous forme de brouillard.
La hauteur préférable du liquide au-dessus des orifices d'admission des gaz chaude varie d'environ 50 à 300 et 400 mm, maie bien entendu, on peut également choisir une hauteur infé- rieure ou supérieure suivant la constitution du liquide et le made d'introduction des gaz, Les contrepressions qui s'opposent à l'admission des gaz. sont dans le présent procédé en général inférieures à 300 mm. de colonne d'eau; elles permettent par con- séquent l'utilisation de souffleries très simples, n'exigeant du'une faible quantité de force motrice.
On peut, suivant l'invention, obtenir une autre améliora- tion de l'effet de concentration, en projetant les gaz contre des surfaces fixes, ou surfaces de choc-, après leur admission dans le sein du liquide, ces surfaces de choc étant complètement ou par- tiellement immergées dans le liquide, on réalise ainsi une durée de contact plus grande entre le gaz et le liquide et par consé- quant une meilleure évaporation, sans avoir besoin d'augmenter la hauteur de liquide. De cette façon, il est d'autre part possible d'obtenir le même effet de concentration tout en diminuant la. hau- teur de liquide, en prévoyant une surface de chas horizontale, par 'exemple cintrée, à quelque distance: au-dessus de l'orifice
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d'admission des gaz.
Ces surfaces de choc peuvent cependant être plus au moins verticales; elles peuvent Être constituées par des tubes ou cheminées verticales, placées au-dessus des orifices d'admission des gaz, ces derniera circulant alors dans ces tubes ou cheminées.
Il sera éventuellement avantageux d'obtenir lea rapporta de pression partielle et rapports de températures désires du li- quide, soit par chauffage indirect de ce liquide, soit par un chauffage préalable moins pousse des gaz introduite,
On peut récupérer la chaleur des gaz d'échappement en les faisant circuler par exemple dans un échangeur de température ou un condenseur, dans lesquels ces gaz cèdent leur chaleur soit aux liquides à concentrer, soit aux gaz fraie, tout en produisant un chauffage préalable des liquides ou des gaz. quelques exemples d'exécution de l'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention ont été représentés schématiquement sur les. figures 1 à 5 du dessin annexé.
Toutes ces formes d'exécution offrent l'avantage commun à d'autres appa- reils de concentration, que leur disposition est facile à véri- fier et facilement accessible et que le nettoyage peut être ef- featué rapidement, Il n'est pas nécessaire de prévoir des disposa tifs: spéciaux pour la captation de jets de brouillard, quelques tales déflectrices dans la partie supérieure des appareils suffi- ront.
La fig. 1 montre schématiquement l'introduction des gaz chauds dans le liquide suivant le nouveau procédé. L'organe d'ad- mission a prés.ente par exemple un orifice de sortie b circulaire au en farme de fente; cet orifice se trouve placé' dessous du niveau c du liquide. Les gaz sortant de cet orifice forment un canal en forme d'entonnoir dans le liquide et entraînent ce der- nier avec violence.
Le liquide frais est aspiré au niveau de l'or@ fiée même. 1
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La fige 2 montre le même dispositif pour l'introduction des gaz chauds, 'mais, dans ce cas, on a prévu, au-dessus de l'ori- fice, des surfaces de choc en forme d'une plaque de tale bombée, dont la face oonvexe est tournée vers l'orifice et se trouve par conséquent dans le sein du liquide.
La fig. 3 montre une surface de choc constituée par une plaque ayant sa. face concave tournée vers l'orifice d'admission des gaz, cette plaque se trouvant placée partiellement au-dessus du niveau du liquide. Cette disposition convient particulièrement bien pour le transport, du liquide: à concentrer, par exemple dans le cas d'une concentration en plusieurs phases distinctes..
La fige 3! montre en plaît le dispositif suivant la- fige S pour le cas ou l'introduction des gaz chauds s'effectue par un ajutage en forme de fente.
La fig. 4 montre une disposition Jumelée d'après la fig. 2 et qui s'est montrée particulièrement avantageuse et peu encorna brante.
Enfin la fig. 5 montre un autre exemple d'un appareillage, dans. lequel un tube vertical, ou une cheminée ont été prévus au... dessus de l'orifice d'introduction des gaz, suivant que cet ori- fice est circulaire ou en forme de tenter Dans ce cas, on peut également procéder au transport du liquide comme dans le cas de la fig. 3.
Dans tous les dispositifs où l'organe d'admission des gaz a une. forme circulaire, il est naturellement nécessaire de pré- voir plusieurs tubes, juxtaposés; si on désire réaliser des suis** sances de production assez considérables. Dans le. cas d'un orifi- ce en forme de fente, il suffit au contraire dans la. plupart des cas de prévoir un seul organe d-admission de langueur convenable.