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Dispositif pour la dissociation continue de graisses @ animales et végétales en acides gras et glycérine, sans addi-
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------------------------------------------------------------ ¯¯¯¯¯¯¯ tion de produits chimiques --------------------------
La présente intention a pour objet un dispositif pour dissocier de façon continue des graisses végétales et ani- males en acide gras pur et en glycérine concentrée, sans addition de catalyseurs chimiques, en trois étages de pression montés en série.
Pour dissocier les graisses végétales et animales en acide gras et en glycérine, on a disposé jusqu'à présent d'une série de procédés connus et de dispositifs correspon- dants, Tous ces procédés connus de dissociation de la grais- se impliquent toutefois une addition dtagents chimiques de dissociation ou de catalyseurs.
Dans la dissociation connue en autoclaves, les graisses sont décomposées à l'aide de vapeur à haute tension avec addition d'oxyde de zinc ou d'autres agents chimiques de dissociation. Dans la dissociation Twitohell, on utilise, outre la vapeur de l'acide sulfurique, ce qu'on appelle des dissociateurschimiques de Twitchell. La dissociation
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fermentative rend également nécessaire, outre ltemploi de vapeur, l'addition de matières chimiques.
Pour obtenir un degré de dissociation suffisamment élevé, il faut amorcer dans les procédés connus de dissociation, différentes dissociations se suivant ltune l'autre. Comme la capacité de dissolution de lteau recule rapidement après le commencement de la dissociation par suite de la glycérine sé- parée, il est nécessaire après l'obtention d'un degré déter- miné de dissociation, d'interrompre la dissociation, d'évacuer les eaux glycérinées et d'effectuer une ou plusieurs autres opérations de dissociation avec la même graisse.
Ces procédés de dissociation sont non seulement coûteux et exigent des dispositifs volumineux, mais ils fournissent, en outre, des produits de dissociations fortement souillés.
Les agents de dissociation chimiques doivent être extraits, des acides gras, par des procédés de lavage compliqués.
Il en résulte des pertes qui peuvent devenir très élevées lorsque les appareils ne sont pas desservis avec un soin ex- trême.
Il est, en outre, connu que la dissociation de graisses végétales et animales en acides et en glycérine peut être effectuée sans produits chimiques lorsqu'on dispose de vapeur d'eau à au moins 30 atm. Cette dissociation à haute pression exige toutefois des autoclaves à haute pression volumineux et des chaudières à vapeur à haute pression. Ces dispositifs sont relativement coûteux. Dans ce cas également, il faut réaliser plusieurs opérations de dissociation lorsqu'on veut obtenir un degré de dissociation suffisamment élevé.
L'eau de glycérine s'obtient dans ce procédé en forte dilu- tion.
On peut supposer connue également la dissociation in- interrompue de graisses végétales et animales dans un systè- me de tubes à haute pression chauffé directement, en présen-
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.ce d'eau. Dans ce procédé de dissociation, les graisses sont émulsionnées avec de l'eau et refoulées à l'aide d'une pom- pe de pression dans un système de tubes chauffé directement.
La pression est ici choisie suffisamment élevée pour qu'à la température de dissociation l'eau ne se vaporise pas.
Pendant l'opération de dissociation, l'eau doit, comme on le sait, agir comme agent de dissolution de la glycérine et doit se trouver, par conséquent, à l'état liquide. Après avoir parcouru la zône de dissociation, la matière de dissociation fortement chauffée passe dans une soupape de réduction de pression et se détend dans un évaporateur se trouvant sous une basse pression. Par la diminution de pression, il se produit une vaporisation spontanée d'eau de glycérine et d'acide gras. Il ne peut toutefois s'évaporer du produit de dissociation qu'une quantité correspondant à la chaleur de surchauffe disponible.
Si on exécutait par exemple la dissociation à une tem- pérature de 250 C, il devait régner, dans la zône de disso- ciation, une pression d'au moins 41 atmosphères pour empê- cher l'évaporation de l'eau. Si on laissait alors la matière de dissociation entrer dans la zône de vaporisation se trou- vant sous une basse pression ou sous un vide, la températu- re de vaporisation se trouverait notablement en-dessous de la température de dissociation. La matière dissociée se trouvait donc à l'état surchauffé dans la zône de vapori- sation. Il s'évaporait d'abord alora autant d'eau de gly- aérine et d'acide gras qu'il y avait de chaleur de surahauf- fe en excès dans la matière de dissociation.
Si l'acide gras et l'eau de glycérine devaient être portés complète- ment jusque la vaporisation, il fallait apporter dans l'é- vaporateur de nouvelles quantités de chaleur. Il fallait, par conséquent, au moins deux endroits de chauffage.
L"adjonction de nouvelles chaleurs de vaporisation dans l'é-
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vaporateur se trouvant sous une basse pression ou sous le vide provoquaient toutefois le plus souvent une ébullition relativement tumultueuse. Ceci conduisait souvent à des débordements d'écume et à l'entrainement de gouttes de li- quide. Ce dispositif de dissociation exigeait une surveil- lance soigneuse. Le personnel de service devait surveiller non seulement l'opération de dissociation mais également l'amenée de la chaleur supplémentaire de vaporisation dans l'évaporateur. Il devait y avoir, en outre, une seconde sour- ce de chaleur de température appropriée.
Tous ces inconvénients sont évités par la présente in- vention.
Il s'agit d'un dispositif de dissociation de la graisse fonctionnement continu dans lequel les graisses sont dé- composées sans addition de produits chimiques, directement, en acide gras pur et en glycérine concentrée et il ne faut qu'une seule source de chaleur.
Le dispositif de dissociation est subdivisé en trois zones de pression montées en série. Les z6nes de pression supérieure et moyenne sont établies sous la forme de sys- tèmes tubulaires. Elles sont logées dans la zone de ohauf- fage par rayonnement d'un four chauffé directement. La dis- position du nouvel agencement de dissociation peut se voir aux dessins annexés. Elle comprend les détails suivants :
1.) Un appareil à émulsion.
2.) Une pompe à haute pression.
3.) Un système de dissociation à haute pression.
4. ) Une soupape de réduction de haute pression.
5. ) Une zone d'évaporation à pression moyenne.
6. ) Une soupape de réduction de pression moyenne.
7.) Un évaporateur à basse pression.
8.) Une allonge à huile neutre avec dispositif de transport incorporé.
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9.) Condenseur à basse pression pour acides gras à point d'ébullition élevé.
10.) Une allonge collectrice pour acides gras à point d'ébullition élevé.
11.) Un condenseur à basse pression pour acides gras à bas point d'ébullition.
12.) Une allonge collectrice pour acides gras à bas point d'ébullition.
13.) Un condenseur à basse pression pour la glycérine concentrée.
14.) Une allonge collectrice pour la glycérine concen- trée.
15.) Un condenseur à basse pression pour l'eau de dis- sociation.
16.} Une allonge collectrice pour l'eau de dissociation avec dispositif de transport incorporé.
17.) Une aspiration de gaz ou d'air pour le fonctionne- ment µ basse pression.
16.) Des verres de regard pour les produits s'écoulant.
La graisse à dissocier est. amenée par la conduite !. à l'appareil d'émulsion 1. Par la conduite B on amène dans l'appareil d'émulsion de l'eau fraîche. La graisse brute et l'eau fraîche sont mélangées en une émulsion par des agitateurs placés dans l'appareil. Par la pompe à haute pression 2, le mélange est amené dans la z8ne de dis- sociation à haute pression 3. Suivant les graisses à traiter, on travaille dans la zône à haute pression avec des pressions comprises entre 30 et 100 atmosphères.
La température de dissociation est comprise, suivant la qua- lité des huiles à traiter, entre 200 et 280 C, La,pression de travail doit être choisie suffisamment élevée pour qu'à la température de dissociation à employer, l'eau ne se vaporise pas mais reste liquide. Dans la zone de dissooia- @
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tion se produit la décomposition de la graisse en acide gras et en glycérine. La glycérine se mélange à l'eau de disso- ciation pour donner de l'eau de glycérine. Après le passa- ge par la zône de dissociation 3, la pression de travail est réduite au moyen d'une soupape 4 de réduction de haute pres- sion dans une mesure telle que l'eau de glycérine et une partie des acides gras inférieurs s'évaporent dans la z8ne subséquente 5 de vaporisation à moyenne pression.
La pres- sion de travail dans la zone de pression moyenne est, sui- vant la qualité des huiles, comprise entre 2 et 20 atm.
En concordance, la température varie entre 120 et 210 C.
La vaporisation des produits de dissociation et de l'eau, se fait après la réduction de pression dans la z8ne de pression moyenne en partie par la vaporisation spontanée, la chaleur de surchauffage en excès étant consommée. Pour l'autre par- tie, la vaporisation se fait par apport de nouvelles masses de chaleur venant des gaz de fumées.
Comme la température de travail dans la zone de vapori- sation à pression moyenne est plus basse que dans la zone de dissociation à haute pression, l'incorporation dans le four de chauffage se fait de telle manière que la zone de dissociation à haute pression se trouve dans la partie la plus chaude du four et la zone de vaporisation à moyenne pression dans le carneau de fumées. Il se produit ainsi une meilleure utilisation des gaz chauds.
Dans la zône de vaporisation à moyenne pression, la to- talité de l'eau de glycérine et la plus grande partie des acides gras sont vaporisées sous pression. Comme la vapori- sation se fait dans un système tubulaire, on a toute garantie quant au guidage forcé de la vapeur. A la sortie de la zone de vaporisation sous pression moyenne 5 se trouve la soupape de réduction de pression moyenne 6. Par celle-ci les produits de dissociation parviennent dans la zone de
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basse pression ou de vide. Les vapeurs parviennent en courant complètement uniforme dans l'évaporateur à basse pression dans lequel les acides gras restants à point d'é- bullition élevé sont mis sous la forme de vapeur par vapori- sation spontanée.
Comme la température de vaporisation dans la z8ne de basse pression est beaucoup plus basse en compa- raison de la zone de pression moyenne, il y a une chute de température suffisamment grande disponible pour la vaporisa- tion des acides gras restants. Comme l'eau de dissociation avec les acides gras entre sous la forme de vapeur dans l'évaporateur à basse pression, la tension de vapeur d'eau abaisse la température d'ébullition des acides gras à point d'ébullition élevé.
Les constituants huileux neutres non vaporisables de la matière de dissociation descendent dans l'évaporateur à basse pression 7 vers le fond et parviennent finalement dans l'allonge B collectrice des huiles neutres. De là l'huile neutre non dissociée dans le premier passage retourne comme graisse en circulation par la conduite C dans l'appareil d'émulsion 1 et participe de nouveau à l'opération de disso- ciation en commun avec lq graisse brute arrivant de façon continue.
Les produits vaporisables consistant en des acides gras et en eau de glycérine s'élèvent dans l'évaporateur à basse pression 7 et parviennent dans le condenseur à basse pression 9. Ioi se produit par refroidissement au moyen d'air, de graisse brute ou d'eau, la précipitation des acides gras à point d'ébullition élevé. Ceux-ci quittent la partie inférieure du condenseur à basse pression et parviennent dans l'allonge collectrice 10. Les vapeurs restantes se rendent de la partie supérieure du oondenseur à basse pres- sion 9 dans la partie inférieure du condenseur à basse pression 11. Ici, les acides gras à bas point d'ébullition
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sont amenés à se condenser par un refroidissement approprié.
Ces acides gras sont recueillis dans l'allonge collectrice 12. Les vapeurs restantes se rendent au condenseur à basse pression 13. Dans celui-ci la glycérine est séparée sous une forme concentrée par refroidissement fractionné. Elle est rassemblée dans l'allonge 14. Les vapeurs d'eau restan- tes qui contiennent encore des traces de glycérine sont pré- cipitées dans le condenseur à basse pression 15 et parvien- nent comme eau douce dans l'allonge collectrice 16. De là l'eau est envoyée à nouveau par la conduite D dans l'ap- pareil d'émulsion 1 et est employée pour la suite de la dis- sociation des graisses. Les gaz et les vapeurs inconden- sables sont aspirés par le dispositif d'aspiration d'air et de gaz 17. Par ce dispositif, la basse pression ou le vide est maintenu dans la zone de basse pression de l'agen- cement de dissociation.
Les condensats peuvent être observés à la sortie des appareils par les verres de regard 18.
L'avantage de la présente invention par rapport aux dispositifs de dissociation aotuels consiste en ce qu'il ne faut qu'une seule source de chaleur et en ce que la vapori- sation est effectuée par l'utilisation des chaleurs perdues des gaz de fumées de telle manière qu'une vaporisation brus- que ou une formation d'écume et un débordement de liquide sont impossibles; comme le dispositif de dissociation est subdivisé en trois zônes à pressions de fonctionnement dé- croissantes, l'opération de dissociation peut être conduite de telle façon que dans la zone à haute pression tous les produits se trouvent à l'état liquide, tandis que dans la zone de vaporisation à pression moyenne les substances à bas point d'ébullition, qui ont une tendance à produire de l'écume à basse pression ou. dans le vide, sont vaporisées sous une certaine surpression.
Dans la seconde zône, la
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zone de pression moyenne 5, les produits se trouvent donc partiellement à l'état liquide et partiellement à l'étape vapeur. Lors de l'entrée de la matière de dissociation dans la zone de basse pression 7, de loin la plus grande partie du travail de vaporisation est déjà fournie. L'eau qui, comme on le sait, possède la plus grande chaleur latente de vaporisation a donc déjà été transformée en vapeur dans la zone de moyenne pression par l'utilisation des chaleurs per- duea des gaz de fumées. L'évaporateur à bas pression 2:. est donc considérablement déchargé car dans celui-ci il ne faut vaporiser encore que les derniers restes des acides gras à point d'ébullition élevé, par vaporisation spontanée avec consommation dès chaleurs de surchauffe.
Comme dans l'é- vaporateur à basse pression, l'huile neutre non dissociée se sépare, il est d'une grande importance pour la pureté des distillats que le travail de vaporisation dans l'évapo- rateur à basse pression soit aussi petit que possible et s'effectue sans ohoo, sans l'apport de nouvelles quantités de chaleur.
La condensation fractionnée des produits de dissocia- tion dans les condenseurs à basse pression 9, 11, 13 et 15 est connue, de sorte qu'une description particulière est superflue.
L'importance de la présente invention réside dans le fait que les graisses végétales et animales peuvent de fa- çon continue, sans addition de produits chimiques, à l'aide d'une source de chaleur, être dissociées et décomposées en leurs produits de dissociation individuels, de telle manière qu'on évite tout travail accessoire prenant du temps. Cet avantage est obtenu par le fait que le-disposi- tif de dissociation est subdivisé en trois zones, de pres- sion ayant des pressions et des températures de travail allant chaque fois en s'abaissant. La présente invention
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assure, en outre, la production de distillats plus purs, directement à partir des matières de base, que ce n'était possible jusqu'à présent. En outre, le service est simpli- fié car le surveillant ne doit s'occuper que d'une source de chauffage.