BE429237A - - Google Patents

Description

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    MEMOIRE   DESCRIPTIF déposé à   l'appui     dtune     demane   de BREVET D'INVENTION 
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 BERFEOTICNNEMENT A LA DISTILLATION BRACTIONNSE. 



   La présente invention a pour objet, d'une manière générale, l'obtention d'un contact intime entre deux fluides non miscibles de densités différentes pour assurer l'échange calorifique entre les deux liquides et en particulier pour faciliter le refroidissement né- cessaire dans la distillation du pétrole et cela par contact direct avec l'eau,   Bien   entendu   Inapplication   de l'invention n'est pas limitée à la distillation du pétrole mais elle peut   attendre   également à toutes autres opérations industrielles, comme la distillation en gênerai, le refroidissement ou la dissolution des gaz, la rectification. la purification des huiles,  etc...   



   Le procédé conforme à l'invention consiste à faire   circuler   en même temps les deux fluides dans un mime 

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 conduit en provoquant fréquemment un changement de la position relative des deux! fluides de   manière à.   obliger ceux-ci à se croiser et à venir par suite au contact, Ce procédé s'applique particulièrement bien aux échanges calorifiques nécessaires dans la distillation fractionnée à effets multiples notamment dans celle du pétrole, telle qu'elle s'effectue d'après les procédés antérieurs du demandeur exposés dans ses brevets belges 422.

   272 du 24/6/37 et 425.000 du 3/12/37, Ces procédés consistent à faire parcourir au pétrole ou autre liquide une série de réservoirs fonctionnant à des températures et pressions on plus en plus hautes de manière   à   évaporer les hydrocarbures dans l'ordre de leurs 
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 volatil1 téé décroiesan te, ces réservoirs étant chauffés,; sauf ledernier ou les deux derniers,par les condensations des vapeurs du réservoir suivant dans le sens du mouvement    du pétrole ; utilise ainsi la chaleur latente d'évapo-   ration d'une fraction pour le chauffage d'une autre fraction, tandis que pour utiliser également la chaleur des produits liquides, des résidus et des condensats, on se sert de réchauffeurs disposés entre deux réservoirs successifs. 



   Dans un premier mode d'exécution de la présente in- vention, on fait circuler les deux fluides dans un serpen- tin   hélicordal   où la force centrifuge opère leur   classe-   ment, l'eau par exemple étant projetée à l'extérieur et l'huile restant à l'intérieur tandis que l'injection de cette huile et de cette eau se fait inversement   pour l'eau   

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 à l'intérieur et pour l'huile à l'extérieur.

   La force centrifuge oblige les fluides à changer leur position relative et par suite à ne traverser et à entrer en contact intime ce qui assure l'échange calorifique désiré.' pour augmenter la durée de contact, on effectue l'injection en direction du mouvement   o'est-à-dire   tan-   gentiellement   au serpentin; on obtient ainsi pour chaque injection un seul contact et un seul croisement. Comme généralement un seul contact ne permettra pas un échange de chaleur suffisant, l'opération devra être effectuée dans une seconde spire   comme'11   sera expliqué ci-après. 



   Aux dessins ci-joints donnés à titre d'exemple les figures 1 à 8 représentent différentes formes de serpentin permettant l'application de l'invention. 



   Les figures 9 à 18 représentent différents appareils utilisant les serpentins et tubes ondulés conformes à l'invention. 



   Comme il a été dit, on peut assurer dans un serpentin plusieurs croisements entre les deux fluides. Ainsi en figure 1 on voit que le fluide extrait à la partie inté- rieure de la première spire par le tube a est injecté à l'extérieur de la deuxième spireet que le fluide extrait à l'extérieur de la première spire par le tube b est injecté à l'intérieur de la seconde spire. On peut rem- placer cette disposition par une contre-courbe   à   l'in- térieur du serpentin qui change l'emplacement de la concavité. Ce changement de concavité fait   naître   une 

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 force centrifuge de sens opposé qui   déplate   les fluides l'un par rapport à l'autre; ainsi à chaque changement de concavité les fluides se traversent en échangeant leur chal eur. 



   Les figures 2 et 3 représentent en élévation et en plan un serpentin à courbes et contre-courbes permettant le refroidissement par contact direct. 



   Le tube ondulé suivant figure 4 fonctionne comme un serpentin composé de courbes et de contre-courbes. 



  Les ondulations successives produisent alternativement une concavité et une convexité sur une paroi donnée du tube et chacune d'elles change de 1800 la direction de la force   centrifuge}   par suite le fluide dense tend à se placer dans les ondulations successives tantôt d'un coté du tube et tantôt de l'autre, le fluide léger se tenant du   coté   opposé. On a ainsi à l'intérieur du tubeun mou- vement ondulant de sens contraire pour chacun des fluides, ce qui provoque pour chaque ondulation un ohoo entre les deux courants avec pénétration et contact intime produi- sant ainsi une véritable émulsion et par suite un bon échange de chaleur. 



   L'application des procédés ci-dessus nécessite une quantité importante de fluide parce que les fluides doivent   s'écouler à   grande vitesse pour produire une force   centrifuge   suffisante et de plus les tubes ne peuvent être de dimensions trop petites si l'on veut éviter un frottement trop grand du fluide dans le tube; 

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 par suite le procédé ne peut slappliquer avec une quantité de fluide à refroidir trop faible.

   Quand   l'ins..   tallation est prévue pour une petite quantité de fluide, on pourrait procéder comme il a été dit en refroidissant d'une manière intermittente et en un temps relativement court les produits obtenus après plusieurs heures, mais il est préférable d'appliquer l'invention d'une manière un peu différente en utilisant un tube entièrement ou partiellement curviligne ou de forme brisée dont les éléments horizontaux successifs soient de direction opposée. 



   Les figures 5 et 6 représentent des serpentins prévus à cet   effet,, dont   le premier est enroulé en g hélice autour d'un axe horizontal tandis que le second est constitué par des tubes droits raccordés par des courbes. Dans les parties horizontales de ces serpentins la pesanteur amène l'eau à la partie inférieure et fait surnager l'huile. En raison de la courbure donnée aux tubes entre deux positions horizontales successives, le second élément se trouve à 180  de la première de sorte que la partie de la section droite qui se trouvait à la partie    inférieure et baignée par l'eau,revient à la position supérieure et est au contact de l'huile.

   Par suite dans   chaque demi-circonférence le changement de direction du tube provoque ,à l'intérieur de ces tubes un changement de position de l'eau qui passe de l'extérieur à l'intérieur pendant que l'huile d'abord à l'intérieur vient au contact 

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 de la partie extérieure., A chaque changement de position relative, il y a donc mélange et échange de chaleur. 



   Les appareils de refroidissement d'huile par contact entre l'huile et l'eau que l'on y injecte peuvent présen- ter soit dans le cas d'un serpentin soit dans le cas de tubes ondulés toute forme appropriée de section droite ; il est cependant préférable d'allonger la section suivant la direction de croisement des fluides   c'est-à-dire   suivant la résultante des forces agissant sur ces fluides en donnant à ces tubes une forme ovale. 



   Dans le cas d'un serpentin hélicoïdal la dimension maxima de la section droite doit se trouver à peu près suivant la résultante de la force centrifuge et de la pesanteur. Dans le cas des tubes ondulés la section droite doit s'allonger dans le plan des ondulations,   c'est-à-dire   dans le plan contenant le centre de. courbure de ces dernières. 



   Quant aux tubes et serpentins agissant seulement sous l'action de la pesanteur sans force centrifuge notable, la dimension maxima doit se placer suivant la verticale. 



   Tous les dispositifs de refroidissement par contact direct peuvent servir à la production d'eau chaude ou de vapeur d'eau lorsque l'huile   à   refroidir se trouve à température suffisamment élevée; cependant pour aboutir à ce résultat, on doit alimenter en eau chaude la partie des refroidisseurs qui produit la vapeur. Il est bon de subdiviser le refroidissement et d'extraire après chaque 

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 opération partielle l'eau chaude ou la vapeur produite en injectant à.nouveau de l'eau servant au refroidissement. 



  Sous cette forme l'eau chaude produite dans une opération peut servir comme eau d'alimentation pour une opération antérieure au début de laquelle elle est injectée dans le tube. 



   La figure 7 représente un dispositif de refroidisse- ment constitué par un tube ondulé à trois effets succes- sifs de refroidissement utilisable pour l'obtention d'eau chaude; l'huile pénètre par A dans le tube et est re- froidie par l'eau chaude provenant de la seconde opé- ration de refroidissement et prélevée en C1 par la pompe B qui la refoule en F. Cette eau achève de se réchauffer dans cette première opération de   refroidisse-   ment de l'huile et est extraite en 0 pour être utilisée de toute manière désirée.

   L'eau extraite est remplacée immédiatement par de l'eau plus froide extraite, du   même   tube, produite par la troisième opération de refroidis- sement et sortant en C2 pour être refoulée par la pompe Bl en Fl aussitôt après l'extraction de l'eau chaude en C et du côté opposé de la section du   tube.'   Cette injection fait commencer la deuxième opération de re- froidissement. A la fin de cette seconde opération   c'est-   à-dire en C1 on extrait l'eau chaude obtenue que l'on   réinjecte   en F au commencement de la première opération oomme il a été expliqué. L'extraction effectuée est compensée par injection d'eau   fraîche   en F2 du   coté   du 

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 tube opposé à C1 et juste après ce point.

   L'opération se répète pour la troisième fois en   F   et l'eau chaude est comme précédemment extraite en C2 et refoulée par la pompe B1 en F1. L'huile refroidie sort en S et s'avance dans un séparateur ou purificateur qui la purge de l'eau entraînée. 



   La figure 8 représente un dispositif de refroidisse- ment à serpentin fonctionnant sous l'action de la pesanteur et assurant trois refroidissements successifs sous une forme analogue à celle décrite en se référant à la figure 7, les références des figures 7 et 8 étant les mêmes pour les points correspondants. La figure 8 est purement schématique et on y a supposé que chaque opération de refroidissement occupe une seule spire alors qu'en pratique elle en occuperait plusieurs. 



   Les figures 9 et 10 représentent en élévation et en plan un dispositif de production de vapeur d'eau au moyen de tubes ondulés de refroidissement en cinq stades succes- sifs. Comme dans le cas   précédent   l'eau chaude d'une opération partielle! est injectée par pompe peur servir d'eau de refroidissement du stade antérieur. 



   L'eau froide injectée en F4, chauffée par la dernière opération de   refroidissement, est   extraite en 04 après cette opération pour être injectée par la pompe B3 au point F3 où commence le quatrième stade de refroidissement; elle En ressort en C3 pour être injectée par la pompe B2 au début de la troisième opération en F2; elle ressort de même en C2 pour être injectée par B1 en F1 et une dernière fois elle ressort en C1 pour être injectée en B au commencement 

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 F de la première opération de refroidissement, c'est-à- dire à l'entrée de l'appareil où une bonne partie de l'eau se transforme en vapeur au cours de ce premier stade de refroidissement. 



   L'huile pénètre dans l'appareil par A et produit la vapeur d'eau que l'on extrait en V au cours du premier stade de refroidissement. La section du tube va en crois- sant de A en V en raison de l'augmentation du volume des fluides produit par la vaporisation partielle de l'eau de refroidissement. La vapeur d'eau extraite en V passe par le purgeur P qui sépare l'eau et l'huile qui ont pu   être   entrainées par la vapeur. Cette eau et cette huile sont extraites en E pour être envoyées par la pompe B1 au refroidisseur en F1. Le purgeur P fonctionne de préfé- rence sans protection contre le refroidissement de manière qu'il se produise une légère condensation de vapeur d'eau dans le purgeur, ce qui facilite la séparation de l'huile entraînée. 



   La figure 11 représente en élévation un dispositif de refroidissement fonctionnant par'la pesanteur avec le même fractionnement des opérations de refroidissement et la même production de vapeur d'eau au cours de la première opération que dans le cas précédent; les références de la figure 11 reproduisent celles de la figure 10. 



   La production de vapeur d'eau dans les appareils de refroidissement d'huile par contact direct peut s'effectuer basse pression lorsque la température de l'huile le permet et à cet effet on injecte les deux fluides àbasse 

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 pression dans le dispositif de refroidissement. 



   Les appareils applicables au refroidissement de l'huile par contact direct avec l'eau de refroidissement peuvent servir également à la condensation des vapeurs de pétrole produites par la distillation. Dans ce cas la section du tube ou du, serpentin doit se réduire progressi- vement pour maintenir la vitesse du fluide en circulation en raison de la condensation qui réduit fortement le volume du fluide. 



   La condensation permet comme le refroidissement l'utilisation de la chaleur contenue dans les produits qui se refroidissent, en produisant de l'eau chaude ou de la vapeur, même si l'extraction de la vapeur d'eau est assez délicate en ce sens qu'il faut éviter l'entraînement avec elle des vapeurs de pétrole non condensées. 



   La figure 12 représente en plan un appareil de condensation à tube ondulés utilisant la chaleur contenue dans les vapeurs de pétrole à la production d'eau chaude. 



  Dans cet appareil le refroidissement se subdivise en quatre fractionnements; dans le premier l'eau chauffée pendant le second refroidissement est extraite en C1 par la pompe B pour être   réinjectée   en F; ce premier fractionne- ment reçoit en A la vapeur condensée et l'eau chaude est extraite en 0 pour être utilisée; le second fractionne- ment commence à la fin du premier et reçoit comme eau de refroidissement l'eau extraite en C2 après chauffage au cours du troisième fractionnement, cette eau étant 

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 refoulée par B1 pour être réinjectée en F1; ce troisième fractionnement commençant en C1 reçoit  t l' eau   chauffée au cours du quatrième fractionnement, qui en est extraite en C3 et est réinjectée en F2 par B2;

   enfin le quatrième fractionnement commençant en 02 reçoit l'eau froide en F3. 



   On peut de même adapter à la condensation des vapeurs avec production d'eau chaude des appareils où le contact entre fluides est assuré par la pesanteur, 
Quand il s'agit d'utiliser la chaleur contenue dans la vapeur de pétrole pour la production de vapeur d'eau, l'extraction de la vapeur se heurte aux difficultés dues à l'entraînement possible de vapeurs de pétrole.

   On ne peut espérer que   laibroe   centrifuge produite par une courbure du tube détermine un classement par densités des fluides dans la section droite du tube de manière à per- mettre l'extraction de la majeure partie de la vapeur d'eau sans entrainement notable de vapeurs de pétrole; par' suite, pour pouvoir être utilisé dans la pratique, il faut ajouter à l'appareil un purificateur qui purge la vapeur de la vapeur de pétrole et des liquides qu'elle peut   entrainer .    



   Les figures 13 et 14 représentent en élévation et en plan un appareil de condensation des vapeurs de pétrole à   ..,tubes   ondulés où la chaleur contenue dans les vapeurs sert à la production de vapeur d'eau. La condensation et le refroidissement se font en quatre stades;le premier      occupe la première partie du tube depuis l'entrée de la vapeur à condenser en A jusqu'à la sortie de la vapeur 

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 d'eau produite en C. Le liquide de refroidissement utilisé est l'eau chaude du second stade, extraite en C1 et réinjectée par la pompe B à l'entrée du condenseur en F. 



  Le second fractionnement commence immédiatementaprès la fin du premier par injection en F1 de l'ea,u chaude du troisième stade, extraite de l'appareil en C2 et réinjectée par la pompe B1 dans l'appareil en F1; le second stade ou fractionnement se termine en C1 où   commence   le stade ou troisième stade par injection en F2 de l'eau du quatrième / fractionnement séparé à l'extrême fin de l'appareil en C3 pour être réinjectée par   B   en F2; le quatrième stade commence à la fin C2 du troisième par injection d'eau froide en F3, ce   quatrième'   stade occupant le reste de l'appareil.

   L'huile condessée et refroidie sort en S pour se rendre à un séparateur qui extrait   7¯'eau   entraînée; la vapeur d'eau est produite dans le premier stade en augmentant le volume du fluide en circulation tandis qu'en même temps la condensation des vapeurs de pétrole produit une diminution de ce volume.

   Si toute la chaleur transmise du pétrole à l'eau était limitée   à   la chaleur latente d'évaporation des hydrocarbures et étaitutilisée en totalité à l'évaporation de l'eau de refroidissement, la contraction en volume produite par la condensation du pétrole serait supérieure à son augmentation sous l'action de l'évaporation de l'eau de telle sorte que le volume total du fluide en circulation diminuerait en nécessitant une diminution progressive de la section du tube le long de la partie occupée par le premier stade si l'on voulait      

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 conserver la vitesse du fluide en circulation.

   Mais en réalité   la;   vapeur de pétrole traitée est constituée par plusieurs hydrocarbures qui se condensent à des tempé- ratures différentes. par suite, pour la production successive des condensais, il faut réduire la température, c'est-à-dire transmettre à l'eau la chaleur contenue dans les hydrocarbures à l'état de vapeurs ou déjà liqué- fiés sous forme de chaleur spécifique; de même si l'eau n'arrive pas en F à la température de la vapeur produite dans ce stade (ce qui est impossible; si la vapeur est produite à basse pression), il sera nécessaire de chauffer l'eau avant de produire son évaporation. Ces deux phénomènes modifient en sens opposés le résultat final en ce qui concerne la variation de volume de l'ensemble du fluide en circulation dans la première partie du tube c'est-à-dire pendant le premier stade.

   Il faut   tenir compte@@ de ces   phénomènes pour déterminer les variations de sec,tion le long de cette partie du tube pour conserver la vitesse de circulation à peu prèsconstante. La vapeur d'eau est extraite à la fin du premier stade c'est-à-dire en C. 



  Elle entraine des quantités notables de vapeurs de pétrole que l'on doit séparer. Le dispositif de séparation de la figure, 13 comprend un tube ondulé P vertical dans lequel circule de bas en haut la vapeur d'eau à purifier et qui reçoit à sa partie supérieure L une injection d'eau chaude. l'eau On utilise comme eau chaude/d'alimentation du refroidisse- ment du premier stade et cette eau est plus froide que la vapeur d'eau et surtout plus froide que la vapeur de 

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 pétrole; il s'ensuit une condensation des vapeurs favorisées par les facilités de contact offertes par la forme du tube et le courant vertical de vapeur qui repousse et pulvérise le liquide qui descend;

   la forme du tube   *et     fréquemment   en contact la vapeur de pétrole avec les particules d'eau et avec la vapeur d'eau plus froide qui monte en   mené   temps que ladite vapeur, ce qui entraine sa condensation. En même temps l'eau de refroidissement injectée en L s'évapore partiellement en augmentant la quantité de vapeur d'eau. Le pétrole liquéfié est entrainé en grande partie par le courant de liquide qui descend, à travers le courant de vapeur, le long du tube et retourne à l'appareil en C. Le reste   entrainé   par la vapeur d'eau   à l'état   liquide est finalement extrait de cette vapeur dans le séparateur centrifuge H dont   les   tubes de drainage font passer le liquide dans la pompe Bl qui le renvoie à l'appareil de condensation en Fl. 



   Le séparateur de vapeur de pétrole p peut être modifié de manière   à ce   qu'on effectue, sur toute sa hauteur, différentes injections d'eau à même température ou à des températures de plus en plus froides à mesure que l'on monte. Le séparateur peut être remplacé par tout laveur de gaz de type connu ou par un appareil du type effectuant une simple rectification dans les opérations de distillation,. 



   D'autrepart, le séparateur les fluides peut être utilisé pour le but envisagé ou bien pour les opérations de séparation de certains mélanges de gaz par dissolution 

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 de   l'un)   de ses constituants dans certains liquides, 
La figure 15 représente un appareil de condensation des vapeurs de pétrole où les contacts entre fluides en circulation sont produits sous l'action de la pesanteur avec utilisation de la chaleur des vapeurs traitées pour la production de vapeur d'eau. Les dispositions générales sont les mêmes que précédemment. Le premier fractionnement du refroidissement des vapeurs arrivant en A utilise comme liquide de refroidissement l'eau chauffée dans le second fractionnement, extraite en C1 et réinjectée par la pompe B en F.

   La vapeur d'eau est   cextraite   en 0 à la fin de ce premier fractionnement. Le second fractionnement commence à la fin du premier par refroidissement par l'eau du troisième fractionnement, extraite en C2 et   réinjectée   par la pompe B1 en F1. Le troisième fractionnement qui suit immédiatement le second utilise l'eau extraite du quatrième fractionnement en C3 et   réinjectée   par la pompe B2 en F2. Le quatrième fractionnement qui suit immédiatement le troisième utilise l'eau froide injectée En F3. 



   L'huile condensée et refroidie sort' en S pour se rendre à un séparateur où est extraite l'eau   entrainée.   



  La vapeur d'eau sort de l'appareil en 0 et doit être purgée des vapeurs de pétrole entraînées. Le séparateur représenté en fig. 15 pour séparer ces vapeurs de pétrole diffère de celui des figures 13 et 14 et se prête mieux aux vitesses relativement faibles des fluides dans les appareils du type décrit. 



   Ce séparateur comprend un tube T qui s'enroule   en,   forme de spires circulaires ou ovales E, F1, E2, E3 

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 de plus en plus hautes et parcourues successivement de bas en haut par   lapeur     d' eau.   Le tube est parcouru d'autre part de haut en bas par l'eau chaude injectée à la partie supérieure. Cette eau chaude pénètre dans la spire supérieure E3 qu'elle remplit partiellement et quand elle atteint un certain niveau dans cette spire elle passe dans un tube de trop plein   R   partant du point N3 qui l'amène à la partie inférieure   1{.2 de   la spire immédiatement inférieure E2.

   De même quand l'eau arrive à un certain niveau dans la :pire E2, un tube de trop plein R2 partantde N2 conduitl'excédent à la spire inférieure El en son point le plus bas M1 et quand l'eau atteint un certain niveau dans cette spire El le tube de trop plein R1qui part de N1 amène l'excédent   'à   la spire E au point le plus bas de cette spire M. Enfin lorsque l'eau atteint un certain niveau dans cette dernière spire E elle passe dans le tube R partant du point N et aboutissant à la naissance du tube T en P pour y amener l'excèsd'eau et la réunir au courant de fluide en circulation. Le cas échéant d'autres dispositions pourraient être adoptées pour faire arriver   cette   eau en excèsde E dansle conden- seur, par exemple en la mettant en communication avec la pompe B ou la pompe B1 par exemple. 



   Lorsque la vitesse de la vapeur dans le tube est notable, il convient de répéter dans chaque spire le prélèvement de liquide pour éviter son entrainement par la vapeur et à cet effet il est prévu un second 

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 tube de prélèvement de préférence à la sortie D,D,D Q ... de la spire. Ce tube de prélèvement sort tangentiellement de la spire et s'incurve ensuite pour se réunir au tube de trop-plein R,R1,R2 ... Au débouché de ce tube, il est bon que la section droite de la spire immédiatement sui- vante dans le sens du mouvement de la vapeur soit rendue plus étroite de manière que la paroi extérieure du tube forme vers l'intérieur une saillie qui ferme le passage aux fluides qui circulent le long de la paroi pour les forcer à pénétrer dans le tube d'extraction. 



   La section droite du tube T dans les spires peut présenter toute forme appropriée mais on préfèrera la forme ovale avec allongement dans le sens du rayon de courbure de la spire. 



   L'appareil que l'on vient de décrire servant à la séparation des vapeurs de pétrole entrainées par un courant de vapeur d'eau s'inspire des colonne de rectification classiques à plateaux utilisées'pour la distillation et il   peut,être   utilisé lui-même à de telles opérations de distillation ou à toute autre opération semblable, 
L'appareil peut être remplacé comme séparateur des vapeurs d'eau et de pétrole par un second appareil de condensation plus petit., par l'un des appareils de refroidissement des gaz par eau comme la colonne Habierschy ou par des colonnes de rectification telles qu'elles ont été décrites dans les brevets antérieurs déjà 
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 (-}) notaunent .. aecond cites et no tarnmen t adle3 'des figures 4,7 et 12 du second de ces brevets. 

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   La condensation des vapeurs de pétrole par contact direct avec un liquide de refroidissement peut être subdivisée quant à la condensation proprement dite et à chaque opération on peut extraire la vapeur liquéfiée ce qui assure une classification des produits successifs condensés. Ces opérations n'ont par elles-mêmes aucune nouveauté en dehors de l'application des procédés qui viennent   d'être   décrits. 



   Les colonnes de rectification décrites dans le deuxième brevet rappelé ci-dessus permettent l'application des tubes ondulés pour provoquer les contacts de deux fluides non miscibles de densités différentes circulant ensemble dans les tubes. 



   La figure 16 représenté en plan une spire de   serpen-   tin utilisant des tubes ondulés et susceptible d'être appliquée à la colonne de la fig. 3 du deuxième brevet antérieur, Cette spire comprend deux tubes ondulés 0 et 
O1 suivis de deux tubes cintrés A et A1. Le tube cintré 
A réunit letubeondulé   0   au tubeondulé O1 etle tube cintré A1 réunitle tube ondulé O1au tubeondulé occupant dans la spiresuivante   la   position du tube 0. Le serpentin est parcouru par de la vapeur à rectifier avançant dans la direction des flèches. En I s'effectue à l'intérieur du serpentin une injection du liquide de rectification.

   Ce liquide parcourt le serpentin avec la vapeur en circulation et les ondulations successives du tube 0 provoquent le 
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 croisement fréquent des deux fluides.:LeE; pulvérisations du 

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 liquide par la vapeur et le contact intime des particules assurant l'échange de chaleur et la substitution d'une partie de l'alcool qui se vaporise par une quantité équivalente de vapeur d'eau qui se condense, ce qui dé- termine la rectification de la vapeur. 



   A la sortie du tube 0, le liquide entrainé est séparé par le tube cintré A dont la section droite présente une des formes décrites antérieurement et il est recueilli par un oanal formé dans le tube cintré d'où il est extrait par le tube E aboutissant à ce oanal. 



   La connexion du tube ondulé O1 avec le tube ointré A1 agit   de' la   même manière que la connexion entre les tubes 0 et A aveo injection en O1 du liquide extrait en E1 après rectification. 



   La figure 17 représente en plan une autre spire de serpentin du même type applicable à la colonne de recti -   fication   de la figure 3 du second brevet antérieur rappe- lé ci-dessus. Cette spire se distingue de la précédente seulement par une extension plus grande des tubes   ointré   A et A1. 



   La figure 18 est une coupe horizontale d'un étage de la colonne de distillation du type des figures 4 et 7 du même brevet rappelé   ci-dessus.   La vapeur à rectifier provenant de l'étage inférieur pénètre dans l'étage considé- ré par le triangle A B C qui est ouvert et elle entre par la section droite verticale A B dans la spire extérieure de la spirale formant l'étage; elle parcourt toute la spi- rame dans le sens de la flèche pour sortir par S et suivre 

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 à l'étage supérieur un parcours analogue. 



   Le liquide de rectification provenant de l'étage supérieur est injecté en 1 pour être pulvérisé et entrain6 par le courant de vapeurs à rectifier ce qui produit une rectification de la vapeur dans le tube ondulé F1 D1 ; la séparation se fait sur l'aro D1 E1 avec nouvelle injeotion en E1 dans la spire extérieure suivante, nouvelle   pulvéri-   sation par le fluide en circulation à la sortie de E1 et entraînement par ce fluide. On obtient ainsi dans le par- cours El M1 un effet de rectification pour ce fluide avant la rectification opérée par le même liquide de rectification le long de I Dl comme il a été décrit. 



   Le liquide de rectification continue son trajet et est séparé sur l'aro M1 F1 pour être injecte   en ?   dans la spire immédiatement extérieure à la spire de première injection I D1 et on retrouve dans cette spire et dans les spires successives de l'intérieur à l'extérieur le même cycle d'opérations de manière que le liquide de rectification circule de   l'intérieur   vers   l'extérieur   à travers les spires successives tandis que la vapeur à rectifier circule de l'extérieur vers l'intérieur sur toute la longueur de la spirale et à chaque nouvelle spire ces fluides à contre- courant sont mis en contact deux fois pour assurer deux rectifications nouvelles.

   Enfin le liquide de rectification recueilli par la cuiller E5 est amené et injecté dans l'étage inférieur comme il a été décrit. 

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   Chaque nouvelle rectification de la vapeur se fait aveo un liquide chaque fois plus riche tandis que la vapeur présente une pureté de plus en plus grande avec appauvrissement constant du liquide de rectification dans son parcours en sens opposé en rectifiant suc - cessivement des vapeurs de plus en plus pauvres. La suite des opérations s'effectue suivant la marche classique du fonotionnement des colonnes de rectification)' .

Claims (1)

1. REVENDICATIONS Ayant ainsi décrit mon invention et me réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui me parai traient nécessaires, je revendique comme ma propriété exclusive et privative: 1 - Prooédé pour assurer le contact entre deux fluides non miscibles de densités différentes pendant un temps suffisant, caractérisé par le fait que l'on fait circuler ces fluides mélangés à l'intérieur d'un tube de manière que sous Inaction du mouvement du fluide et de la forme du tube lesdits fluides changent fréquemment de po - sition relative à l'intérieur de la section droite du tube ce qui les oblige à se traverser l'un l'autre, les croisements mutuels fréquents ainsi produits assurant un contact intime et répété entre les deux fluides.

   2 - Dispositif pour l'obtention d'un contact permanent entre deux fluides :non miscibles de densités différentes caractérisé par le fait qu'il est constitue par un tube disposé de manière que l'action des forces agissant différentiellement sur les deux liquides pro - duise à intervalles rapprochas le changement de leur position relative à l'intérieur du tube et assure sLnsi leur contact intime.

   3 - Procédé suivant la revendication 1 caractérisa par le fait que les fluides sont animés d'une grande vitesse dans des tubes ondulés présentant successivement des courbures de sens différents pour que la force oentri- fuge modifie à chaque changement de courbure la position relative des deux fluides, <Desc/Clms Page number 23> 4 - Dispositif suivant la revendication 2 caracté- risé par le fait que la section droite des tubes est allongée approximativement suivant la résultante des forces agissant sur les fluides.

   5 - Dispositif suivant la revendication 2, caracté- risé par le fait que les tubes affectent la forme d'un serpentin comportant plusieurs éléments horizontaux de directions opposées allongés en seotion droite suivant la verticale, les fluides circulant d'un élément à l'autre changeant leur position relative sous Inaction de la pe- santeur.

   6% - Procédé suivant la revendication 1, appliqué au refroidissement des produits de distillation du pétrole, caractérisé par l'injection simultanée de ces produits et de l'eau de refroidissement à l'entrée du tube sous la pression nécessaire pour obtenir la vitesse voulue.

   7 - Procédé suivant la revendication 1 appliqué à la condensation des vapeurs produites au cours des frac- tionnements du pétrole, caractérisé par l'injection si- multanée de ces vapeurs et de l'eau de refroidissement à l'entrée du tube, dont la section droite se réduit progres.:. sivement pour maintenir la vitesse du courant malgré la diminution du volume due à la condensation.

   8 - Procédé suivant les revendications 1,3,6 oa- ractérisé par le fait que l'on subdivise l'opération en plusieurs stades correspondant à des éléments successifs du tube, chaque stade se terminant en une partie courbe du tube avec extraotion vers l'extrémité de cette courbe <Desc/Clms Page number 24> à la partie extérieure par rapport au centre de courbure de l'eau de refroidissement chauffée, le stade suivant com- mençant immédiatement âpres,-sous l'action de l'injection de nouvelle eau de refroidissement à la partie opposée de la section droite, c'est-à-dire du côté du centre de courbure* 9 - Procédé suivant les revendications 1,

   3 et 6 appliqué au dispositif suivant les revendication 4 et 5 caractérisé par le fait que l'on subdivise l'opération en plusieurs stades dont chacun se termine au point où le tube prend une direction horizontale avec extraction en ce point et à la partie inférieure du tube de l'eau de refroidissement réchauffée pendant le stade qui vient de se terminer, le nouveau stade de refroidissement étant assuré par une injection d'eau de refroidissement oompensant oete extraction et effectuée à la partie supérieure du tube au voisinage immédiat du point considéré.

   10 - Procédé suivant les revendications 1,6 et 8 en vue de l'obtention d'eau chaude, caractérisé par le fait que l'on utilise la même eau sucoessivement à plusieurs stades du refroidissement, l'eau chauffée au cours d'un des stades du refroidissement étant injectée comme eau de refroidissement d'un stade antérieur du refroidissement.

   11- Procédé suivant les revendications 1 et 6 dans un dispositif suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que l'on subdivise l'opération en plusieurs stades dont chacun se termine au moment de pénétrer dans une partie <Desc/Clms Page number 25> cintrée du,tube aveo extraotion à ce moment à l'extérieur du tube par rapport au centre de courbure de la majeure partie de 1?eau de refroidissement réchauffée par contact aveo les vapeurs, après quoi l'extraction est oompensée par infection d'eau de refroidissement en un point voisin à la partie intérieure par rapport au centre de courbure* 12 - Prooédé suivant les revendications 1,3,6 et 8 dans un appareil suivant las revendications 8 et 5,

   oaractéri- sé par le fait que l'on subdivise l'opération en plusieurs stades dont chacun se termine au moment de l'extraction de l'eau de refroidissement circulant dans une partie horizon,* fais du tube et prélevée à la partie inférieure de celui-ci, cette extraction étan compensée aussitôt après par une nouvelle injection à la partie supérieure du tube. EMI25.1

   13 - Prooédé suivant l#revendioatioDS10 ,11 et l.2 caractérisé par l'utilisation successive de la même eau de refroidissement pour plusieurs stades partiels de manière que l'eau chauffée dans l'un des stades serve à refroidir le fluide chaud au cours d'un stade antérieur de son re - froidissement.

   14 - Procédé suivant les revendications 1,3,6 et 8 appliqué à la produotion de vapeur d'eau, caractérisé par le fait que l'on utilise comme eau de refroidissement des premiers stades où soit possible la production de vapeur d'eau, l'eau chauffée au cours des stades ultérieurs, la vapeur d'eau étant extraite après séparation dans une courbe appropriée du côté intérieur par rapport au centre de cour- bure, après quoi la vapeur d'eau est purgée du liquide <Desc/Clms Page number 26> entraîne dans un serpentin centrifuge qui amène ce liquide à l'appareil de refroidissement en utilisant l'aspiration produite par le moufement du fluide,

   chaque élément du tube ayant une section progressivement oroissante depuis le début du stade considéré jusqu'à la première extraction de la vapeur à partir de laquelle la seotion droite revient à peu près à sa dimension privative.

   15 - Procédé suivant las revendications 1,6 et 9 dans un dispositif suivant las revendications 2 et 5 pour 1'-obtention de vapeur d'eau, caractérisé par le fait que les premiers stades de fonctionnement où peut se produire de la vapeur d'eau sont refroidie par l'eau chaude des stades ultérieurs, la majeure partie de la vapeur produite étant extraite à la fin de ce stade par la partie supérieure de la section droite, après quoi la vapeur d'eau traverse un séparateur centrifuge où elle se purge du liquide entratné qui est ramené en un point antérieur du tube de refroidisse- ment,

   chaque élément correspondant à un stade de production de vapeur d'eau présentant une section droite progressivement croissante jusqu'à la première extraotion de vapeur où.la section revient sensiblement à ses dimensions primitives.

   16 - Prooédé suivant les revendications 1,3,6 caractérisé par le fait que les premières opérations se font à basse pression avec pompage des fluides pour obtention de vapeurs à haute pression.

   17 - Procédé suivant les revendications 3,6 et 11 caractérisé par le fait que l'on utilise la chaleur contenue dans la vapeur de pétrole condensée à la production de vapeur d'eau en alimentant les premiers stades producturs de vapeur d'eau en eau chaude provenant des stades ulté - <Desc/Clms Page number 27> rieurs, la majeure partie de la vapeur produite dans un stade étant extraite par un tube du côté intérieur par rapport au centre de courbure pour traverser ensuite un purgeur des vapeurs de pétrole entraînées et ensuite un séparateur à action centrifuge qui renvoie le liquide entraî- né dans le tube de refroidissement sous l'aotion de l'as- piration produite par le mouvement des fluides dans oe dernier;

   la section droite variant de dimension suivant la contraction ou la dilatation du fluide en circulation aveo brusque réduotion après l'extraction de la vapeur pour tenir compte du volume des fluides en circulation afin de maintenir une vitesse constante pour les fluides, 18 Procède suivant les revendications 1,3,8 et 12 caractérisé par le fait que l'on utilise pour le re- froidissement au cours des stades de production de vapeur d'eau, de l'eau chaude provenant des stades ultérieurs, la vapeur d'eau étant extraite à la fin des stades de pro- duction par prélèvement à la partie supérieure du tube de refroidissement,

   la vapeur d'eau passant ensuite dans un purgeur qui sépare les vapeurs de pétrole entraînées et dans un séparateur à action centrifuge'retournant le liquide entraîné au tube de refroidissement sous l'action de ltaspi- ration produite dans ce tube, la section droite du tube de refroidissement étant modifiée suivant la longueur des tra- jets correspondant à chaque stade de manière à conserver la vitesse du fluide malgré les contractions et dilatations du fluide aveo réduction brusque de cette seotion au point d'extraction de la vapeur d'eau pour tenir compte du volume de fluide restant en circulation. <Desc/Clms Page number 28>

   19 - Dispositif suivant la revendication 2 pour Inexécution du procédé suivant les revendications 1 et 7 caractérisé par l'emploi d'un tube ondulé vertical par- oouru par la vapeur d'eau entraînant les vapeurs de pétrole dans le sens de bas en haut, l'extraction des vapeurs de pétrole se faisant par un courant d'eau chaude injectée à la partie supérieure et descendant le long du tube* 20 - Dispositif suivant la revendication 2 pour Inexécution du procédé suivant les revendications 1 et 7 oaraotérisé par un tube vertical qui présente par inter- valles des parties enroulées formant des spires assez grandes, le tube reprenant à la sortie des spires la di- rection verticale précédente,

   chaque spire comportant un tube de trop-plein limitant le niveau du liquide de reoti- fioation rempli tant le fond de la spire considérée et ramenant le liquide à la partie inférieure de la spire immédiatement inférieure, le tube étant paroouru de bas en haut par les vapeurs d'eau et de pétrole.

   21 - Dispositif suivant la revendication 2 pour l'exécution du procédé suivant les revendications 1,7 et 20 caractérisé par le fait qu'outre le tube de trop-plein il est prévu à l'extrémité de la spire un autre tube d'extraction sortant tangentiellement de la sire et se cintrant ensuite pour retrouver le tube de trop-plein aveo rétrécissement sensible de la section de la spire au point de sortie de cet autre tube d'extraction pour former une saillie qui fasse pénétrer dans le tube d'extraction les fluides oirou- lant le long de la paroi extérieure en raison de la direction prise par lesdits fluides.

   Office des Brevets, Bruxelles.

   Messieurs, Mon correspondant étranger me prie.de voua signaler ce qui suit ! Page 9, avant-dernière ligne et dernière ligne, ainsi que dans la revendication 16, du texte dépose., il y a. une erreur de traduction; le texte espagnol porte en effet "bajc presion c'est-à-dire sous pression et non kaon baja presion" ou basse pression comme il est dit par erreur, Il est évident que pour obtenir des vapeurs à haute pression (revendication 16) il faut opérer tous pression.

   Je puis, si vous le désirez, vous présenter une copie certifiée du brevet aubain d'origine pour justifier la présente demande de correction, EMI29.1 Revendication 9, ligne OP .prend" devrait so liret -présente" pour se conformer au texte espagnol. Il est évident que chaque stade de séparation sous l'action de la pesanteur ne peut se terminer au point où le tube commence à être horizontal, mais bien un peu plus loin pour donner à l'eau le temps de passer à. la. partie inférieure du tube, J'ai l'honneur de vous prier de bien vouloir permettre que la présente lettre reste annexée au dossier de la. demande.

   Le demandeur autorisa l'Administration a délivrer copie de la présente lettre, Veuillez croire, Messieurs, à mes sentiments de haute considérât ion.