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procédé et dispositif de refroidissement de liquides, en particulier pour le déparaffinage d'huiles minérales,
La présente invention a pour objet un procédé de refroidissement de liquides, destiné en parti- culier au déparaffinage d'huiles minérales, ainsi qu'un dispositif de refroidissement permettant la mise en oeuvre de ce procédé.
On sait que l'on réélise le plus souvent le déparaffinage d'huiles minérales en faisant passer l'hui- le à travers des tubes réfrigérants horizontaux à
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refroidissement rapide, dont la paroi extérieure baigne tel que dans un agent réfrigérant,/par exemple, de l'ammoniaque liquide; la paraffine se sépare alors en cristallisant et se dépose en majeure partie sur les parois intérieu- res des tubes, On enlève cette paraffine en la détachant de la. paroi desdits tubes au moyen de râcloirs montés dans ces tubes et constitués par exemple par des vis sans fin de ràolage; la paraffine ainsi détachée est entraînée par l'huile qui s'écoule à travers les tubes et dont on la sépare ensuite dans un filtre.
Le bon fonctionnement d'une telle ins- tallation suppose que les organes de raclage se trouvent très exactement adaptés à l'intérieur des tubes de re- froidissement. Or, il est pour le moins très difficile de satisfaire à cette condition, car les tubes de ce genre qui sont fabriqués par les procédés courants pré- sentent inévitablement d'importantes variations de dia- mètre intérieur ; c'est ainsi que par exemple, pour un tube de 150 mm d'ouverture, le aiamètre intérieur peut subir des variations allant jusqu'à 3 mm. On ne saurait donc assurer un montage ajusté avec précision des or- ganes de raclage' qu'à l'intérieur de tubes alésés, mais alors il en résulterait une augmentation considé- rable du prix de revient.
Aussi est-on obligé de se con- tenter d'utiliser des tubes non usinés et l'on supporte alors leurs défauts et la défectuosité des échanges thermiques qu'ils entraînent.
La présente invention permet d'éviter ces inconvénients et de réaliser dans des conditions particulièrement avantageuses l'action et la transmis- sion du refroidissement; elle consiste à cet effet, de
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façon générale, à faire descendre l'agent réfrigérant en couche mince le long de la paroi intérieure d'un cylin- dre de refroidissement vertical entouré d'huile, tout en imprimant en même temps au dit cylindre un mouvement de rotation. En fait on dispose de préférence plusieurs cylindres de refroidissement verticaux, réunis sous la forme d'un groupe de cylindres, pourvu d'un dispositif de raclage constitué par exemple par un rouleau racleur.
La paraffine contenue dans l'huile qui entoure les cy- lindres de refroidissement se dépose sur la paroi exté- rieure de ces derniers et peut être très facilement enle- vée par raclage, ce qui permet d'éviter le formation d'une couche de paraffine qui empêcherait la transmission du froid.
Il y a intérêt à assurer un mouvement de circu- lation continu de l'agent réfrigérant et à mettre en jeu ce dernier en excès, aussi bien dans le cas oà l'on uti- lise un agent qui se vaporise, Pour renforcer l'action de refroidissement l'on peut faire circuler l'huile à déparaffiner en contre-courant par rapport à l'agent ré- frigérant qui s'écoule de haut en bas le long de la, paroi intérieure du cylindre de refroidissement;
à cet effet l'on introduit l'huile par le bas du récipient dans le- quel sont placés les cylindres de refroidissement et on l'évacué par le haut du dit récipient,
Il y a intérêt à disposer,au-dessous du récipient contenant les divers cylindres de refroi- dissement, un récipient additionnel destiné à recevoir et à fournir en complément l'agent réfrigérant liquide, et d'où. partent des conduits ou canaux verticaux, montés de préférence le long des axes de rotation des divers cylindres de refroidissement et amenant l'agent réfrigé-
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rant liquide à la partie supérieure des cylindres de refroidissement correspondants.
Les installations établies pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention reviennent, pour une même production, à un prix sensiblement moindre que les installations de refroidissement dont on se ser- vait jusqu'ici pour le déparaffinage.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réali- sée, les partioularités qui resortent tant des dessins que du texte faisant bien entendu partie de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement en vue en coupe longitudinale verticale un dispositif de refroidissement permettant la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
La figure 2 en est une vue en coupe transversale.
Les figures 3 et 4 sont des vues schéma- tiques en coupe transversale de dispositifs de refroidis- sement destinés aux grosses productions.
La figure 5 représente en vue en coupe longitudinale analogue à la figure 1 une variante du dispositif de refroidissement.
Sur la figure 1 l'on voit en 1 un réci- pient cylindrique clos, à l'intérieur duquel sont dis- posés les cylindres de refroidissement verticaux 8.
Au-dessus du récipient 1 est monté un moteur 2, qui en- traîne un rouleau de raclage ou de "brossage" 3. L'ex- trémité supérieure de l'arbre de ce rouleau 3 porte
6 7 une couronne dentée/qui, par l'intermédiaire de pignons/, actionne les cylindres de refroidissement 8. Le récipient 1 est fermé à sa partie supérieure et à sa partie infé-
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rieure au moyen d'un couvercle 10 et d'un couvercle ou fond 11 respectivement, qui sont constitués sous la forme de pièces creuses. L'agent réfrigérant est intro- duit en 12 dans le couvercle 10, traverse ensuite la chambre 13 et vient jaillir, en passant par le canal 14 du tube d'amenée 15, sur les plateaux tournants 17 que portent les cylindres de refroidissement 8 montés eux- mêmes rotatifs.
L'agent réfrigérant qui arrive à cet en- droit s'est trouvé réchauffé par l'huile et est vaporisé en partie. L'agent réfrigérant qui a ainsi passé l'état de gaz suit le canal 16 du tube d'amenée 15 pour arriver dans la chambre 18 du couvercle 10 et de là sort à l'ex- térieur par la tubulure 20. Le couvercle 10 comporte en son milieu une chambre 21, dans laquelle l'huile à dépa- raffiner est introduite par la tubulure 27, et de laquel- le elle pénètre, par les orifices 22, dans le récipient 1.
Le couvercle inférieur 11 formant le fond du récipient 1 comporte une chambre 24 dans laquelle l'a- gent réfrigérant vient s'écouler par le tube 23; il se trouve ensuite évacué par la tubulure 25, Le fond 11 comporte également en son milieu une ohambre collectrice
26 en forme d'entonnoir qui reçoit la paraffine et l'huile à filtrer, pour bien isoler l'agent réfrigérant dans les cylindres 8 de l'huile qui se trouve à l'exté- rieur de ces cylindres, ces derniers sont munis à leur par- tie supérieure et à leur partie inférieure de dispositifs de fermeture 28, 29 à mercure ou autres du même genre; ces dispositifs de fermeture agissent à la manière des obtu- être rateurs à plongeurs de type connu ou bien peuvent/consti- tués à la manière de presse-étoupes.
L'opération de déparaffinage est réali- sée de la façon suivante: L'huile est introduite par la tubulure 27 et amenée, à partir de la chambre 21, en
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passant par les orifioes 22, dans le récipient 1. L'huile peut également se trouver amenée sur le rouleau 3 entraî- né par le moteur 2 et arriver ainsi de là en couche mince sur la surface extérieure des cylindres 8 en rotation, d'où l'huile s'écoule alors en descendant suivant un trajet hélicoïdal.
L'agent réfrigérant, constitué par exemple par de l'ammoniaque liquide, de l'eau salée ou un autre agent semblable, est amené, par la tubulure
12, la chambre 13 et le canal 14 du tube 15, dans chacun des cylindres de refroidissement 8. Il arrive sur le plateau 17 qui tourne avec le cylindre 8 auquel il appar- tient et se trouve projeté sous l'effet de la force cen- trifuge sur la paroi intérieure dudit cylindre, En raison de la pesanteur et de la force centrifuge qui s'exerce en même temps qu'elle, l'agent réfrigérant s'écoule alors en descendant le long de la paroi intérieure des cylindres
8, tout en recevant la chaleur de vaporisation nécessaire de l'huile qui entoure les cylindres de refroidissement,
En donnant une valeur appropriée à la vitesse de rotation des cylindres de refroidissement l'on arrive à régler très bien le temps d'écoulement de l'agent réfrigérant mis en jeu, Quant à l'huile, elle peut également être distribuée par arrosage, sur la paroi extérieure des cylindres de refroidissement, ou bien, comme il sera supposé sur la figure 5, le récipient par en-dessous contenant ces cylindres peut être empli d'huile, Dans ce dernier cas la rotation des cylindres de refroidissement agit très efficacement pour amener l'huile à céder rapide- ment sa chaleur, étant donné alors la vitesse relative en- tre les parois de refroidissement en rotation et l'huile entraînée avec elles et le mouvement de l'huile.
La paraffine se dépose, en raison
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du refroidissement, sur les parois extérieures des cylindres 8 et en est détachée par le rouleau de raclage ou de "brossage" 3, qui est animé d'une vitesse de rotation différente de celle des cylindres 8; la paraffi- ne ainsi détachée reste en suspension dans l'huile et est par suite conduite avec l'huile au filtre-presse,
Les parties de l'ammoniaque en circu- lation qui se sont vaporisées s'échappent par le canal 16 du tube d'amenée 15 pour arriver dans la chambre 18, d'où. elles sont évacuées par la tubulure 20. L'agent réfrigé- ra.nt liquide en excès vient s'écouler au bout de sa descen- te dans la chambre 24 et est renvoyé de là, par la tubulure 25, au cycle de circulation de l'agent réfrigérant.
Pour les grosses productions il y a intérêt à utiliser une installation de refroidissement tel- le que représentée sur la figure 3 pu sur la figure 4; Les installations de ce genre comportent plusieurs groupas de cylindres de refroidissement réunis, chacun de ces groupes comprenant trois cylindres avec un dispositif de raclage: leur entraînement se commande à partir du mi- lieu de l'ensemble de oes groupes.
On dispose de cette façon d'une surface de refroidissement très étendue, sur un espace relativement peu important,
Dans l'exemple de réalisation de la figure 5 on a prévu, à l'intérieur du récipient cylindrique 1, trois cylindres de refroidissement verticaux 8 entre lesquels est disposé comme dans les exemples de réalisation décrits précédemment le rouleau de raclage ou de "brossage"3,
Les cylindres 8 sont entraînés, en même temps que le rouleau râcleur 3,-par l'intermédiaire de la couronne dentée 6 et 'le pignons 7 - à l'aide d'un moteur électrique 2, qui est monté sur le couvercle de fermeture 10 dont est muni le haut du corps du récipient 1.
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ce Le bas de/récipient 1 est obturé par le fond 11 qui sup- porte les cylindres de refroidissement 8.
Au-dessous du récipient 1 est disposé un récipient collecteur 30, pour- vu lui-même vers le bas d'un fond intermédiaire 31. Sur ce récipient additionnel 30 est branchée une tubulure
32 servant à l'amenée de l'agent réfrigérant liquide; l'orifice par lequel débouche cette tubulure 32 a sa fer- meture commandée par une soupape 34 soumise à l'action d'un flotteur 33, Le récipient 30 est muni à sa partie su- périeure d'une tubulure 35 servant à l'évacuation de l'a- gent réfrigérant vaporisé.
La partie du récipient collecteur 30 qui est située au-dessous du fond intermédiaire 31 et forma la chambre inférieure de ce collecteur est reliée par les tubes 36, qui sont dirigés verticalement vers le haut, à le partie supérieure des cylindres de refroidissement
8 ; lesdits tubes 36 débouchent à cet effet au-dessus d'un plateau de répartition 37 dont est pourvu intérieurement chacun des cylindres 8. A partir de ce plateau l'agent réfrigérant liquide va s'écouler sur et le long de la paroi intérieure des cylindres 8.
L'excès ainsi que la partie vaporisée de l'agent réfrigérant se trouvent ramenés, par le tube
38 dont est muni le fond de chacun des cylindres 8, dans la chambre supérieure du collecteur 30. Le tube 38 tourne avec le cylindre a auquel il appa.rtient et est isolé, au moyen des presse-étoupes 39 et 40, du récipient 1 et du collecteur 30 respectivement. L'agent réfrigérant vaporisé est conduit par le tube 35 au côté aspiration d'un conden- seur, pour y être liquéfié et être ramené ensuite, par la tubulure 32, au collecteur 30.
La chambre inférieure de
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ce dernier est reliée, par l'intermédiaire d'une pompe à circulation 41 et des tubes 42 entre lesquels cette pompe est interposée et sur lesquels sont montées des soupapes 43, à un tube 44 qui va déboucher dans la oham- bre supérieure dudit collecteur 30; dans ces conditions le fonctionnement de la pompe 41 permet d'aspirer l'agent réfrigérant liquide dans la chambre inférieure du réel- pient 30 et de le refouler de là dans las tubes 36.
L' huile à déparaffiner ou autre liqui- de quelconque à refroidir est introduit par la tubulure 45 au bas du récipient 1 et on la fait circuler en contre- courant par rapport à l'agent réfrigérant qui descend le long de la paroi intérieure des cylindres 8 ; elle se trou- ve ainsi amenée au haut du récipient 1, d'où elle .s'écoule.' par la tubulure 46.
L'agent réfrigérant liquide refoulé sous haute pression par la pompe 41 se trouve soumis à un mouvement de circulation continu, suivant un cycle; en effet la partie non vaporisée dudit agent réfrigé- rant est constamment ramenée dans la chambre supérieure du collecteur 30 et de là, par les tubes 44 et 42 et la pompe 41, dans la chambre inférieure de ce collecteur.
On comprend donc que le dispositif con- forme à l'invention peut être appliqué très avantageuse- ment aussi bien à des installations de refroidissement où l'agent réfrigérant ne se vaporise pas.
C'est ainsi que l'on peut, par exemple, procéder de la façon suivante pour le déparaffinage d'hui- le minérale: on soumet d'abord l'huile, dans une première phase opératoire, à un refroidissement préalable sous l'action du produit de la filtration qui est fortement refroidi et ce n'est que dans une seconde phase, ou dans
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une phase suivante, que l'on feit intervenir un agent réfrigérant qui se vaporise, comme pax exemple de l'ammo- niaque, pour le refroidissement de l'huile. Lorsqu'on se sert ainsi du produit fortement refroidi de la filtra- tion pour provoquer le refroidissement préalable de l'hui- le, on utilise le récipient collecteur 30 comme échangeur de chaleur, la pompe à circulation 41 pouvant alors être mise hors circuit.
C'est alors le produit fortement re- froidi de la filtration que l'on fait descendre, au lieu de l'agent réfrigérant soumis à la vaporisation, le long de la paroi intérieure des cylindres de refroidissement, tandis que l'on fait circuler l'huile brute de la même façon que dans les autres phases opératoires en l'intro- duisant par la tubulure 45 et en l'évacuant par la tubu- lure 46.
L'invention peut aussi être mise en oeuvre, de façon également avantageuse, pour bien d'autres applications faisant intervenir des échanges thermiques. Peu importe par ailleurs qu'il soit prévu entre les cylindres de refroidissement et les rouleaux râcleurs un accouplement positif ou que l'entraînement, des cylindres de refroidissement par les rouleaux râcleurs ou des dits rouleaux par lesdits cylindres, ait lieu par friction.
L'invention donne toutes garanties pour assurer une transmission de chaleur extrêmement rapide et la plus importante possible,comme le nécessitent certains procédés et certaines opérations. Son application permet de réaliser de fortes économies par réduction des sur-Faces d'échanges thermiques et des durées de traitements,par rapport aux procédés et dispositifs connus jusqu'ici, et permet par suite d'atteindre une grosse capacité de
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production. Les prix de revient des appareils conformes à l'invention sont très peu élevés ; une raison en est déjà que les cylindres de refroidissement et les rouleaux 'ont pas besoin d'un usinage particulier.
La purifica- tion très complète et continue des surfaces de refroidisse- ment, qui avec les dispositifs conformes à l'invention s'effectue de façon automatique, est tout particulièrement avantageuse, Il convient d'ajouter que la commande des rouleaux et des cylindres de refroidissement est montée à l'intérieur même, qui est parcouru par l'huile, du réci- pient, ce qui assure également une très bonne lubrification.
L'invention est susceptible de nombreuses applications en dehors de celle qui se rapporte au déparaffi- nage d'huiles minérales. C'est ainsi qu'elle peut être ap- pliquée très avantageusement au refroidissement de tous autres liquides qui, en se refroidissant donnent lieu à la formation, sur les surfaces de refroidissement, de dépôts en forme de croûtes,
REVENDICATIONS
1 - Procédé de refroidissement de liquides, en particulier pour le déparaffinage d'huiles minérales par refroidissement de l'huile au contact de parois refroi- dies de l'intérieur et entourées extérieurement d'huile, caractérisé par le fait que l'on fait descendre l'agent ré- frigérant, en couche mince, le long de la paroi intérieure d'un cylindre de refroidissement, auquel on imprime en même temps un mouvement de rotation.