BE464050A - - Google Patents

Description

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  Procédé et installation pour séparer des matières. 



   La présente invention se rapporte à un procédé pour séparer des matières, dont l'une au moins est volatile, en soumettant ces matières à un enlèvement de chaleur. 



   On connaît de nombreux procédés servant à séparer un corps volatil d'avec un mélange. Ces procédés consistent d'ordinaire à faire passer und courant d'air sur l'ensemble des matières de façon à extraire le composant volatil. 



  Dans ces procédés, par exemple dans le séchage de corps humides, il faut opérer avec de grandes quantités d'air qui exigent un grand débit d'air pour leur mise en mouvement. En outre, la dessiccation est en général très lente. De nombreuses substances sont séchées en les abandonnant simplement à elles-mêmes. C'est ainsi p.ex. que le bois fraîchement coupé est mis en piles et exposé plusieurs années au courant d'air naturel. 

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  Si l'on veut accélérer le séchage par élévation de   température, il   se produit facilement des fissures et le oois estrendu impropre à la plupart de ses usages.   Dans   la concentration de solutions par vaporisation, il s'agit souvent ae substances sensibles   1. la   chaleur. Alors, on a recours à des procédés utilisant le vide, dans le but   d'abaisser   la   température   d'extraction du constituant volatil. 



  Lais ces procédés ne sont pas économiques. 



   En   somme,   tous les procédés techniques connus jusqu'à ce jour pour l'extraction de substances volatiles contenues dans oes mélanges opèrent avec de l'air en mouvement dont la saturation par rapport au corps volatil à extraire est relativement faible, celui-ci étant emporté et éventuellement séparé en un endroit   éloigné.   Des essais prolongés ont montré qu'il est possible de réaliser la séparation de telles substance: sans mouvement d'air.

   D'après le procédé suivant la présente invention, ce résultat est obtenu en plaçant les matières entre deux éléments ou deux groupes d'éléments de température différente, dont au moins un élément ou un groupe d'éléments possède une température égale au point de rosée au corps volatil, et en réchauffant les autres éléments ou groupes d'éléments à une   tempé-   rature supérieure, p.ex. en les reliant par l'intermédiaire d'une pompe à chaleur. De cette manière, il est possible d'effectuer au choix une séparation complète ou partielle des matières avec une dépense d'énergie notoirement minime. 

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   Le procédé est conduit de manière que les éléments de chauffage agissent sur un seul côté des matières à séparer, soit par contact direct soit à une petite distance. Par contre, les éléments refroidisseurs ne doivent pas toucher la matière à sécher, ils doivent toujours en être écartés de façon à ménager un espace libre, par exemple de 2 à 3 mm. Sous l'influence unilatérale de la chaleur, le corps volatil est chassé du côté opposé et vient saturer l'air contenu dans l'espace intermédiaire, provoquant   la   condensation du dit corps volatil contre les éléments refroidisseurs. 



  De la'sorte, l'équilibre est constamment rompu dans l'espace intermédiaire et de nouvelles quantités du corps volatil se vaporisentpuis se condensent. Par suite, le séchage s'effectue rapidement et à basse température, donc sans endommager la partie sensible à la chaleur des matières à séparer. 



   Les dessins annexés représentent, simplement à titre d'exemple non limitatifs, quelques dispositifs de réalisation du procédé selon l'invention. 



   La fig. 1 est une coupe horizontale à travers une première forme d'exécution, qui est représentée en vue latérale à, la fig. 2 . 



   La fige 3 montre en coupe horizontale une seconde forme d'exécution. 



   La fig. 4 montre une 3eforme d'exécution en coupe horizontale. 

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   La fig. 5 est une variante de la fig. 1, et la fig. 6 représenta un détail. 



     Dans la     or:ne d'exécution     aes   fig. 1 et 2, les parois conductrices 1   et 2   limitent deux récipients 15 et   16   réunis avec les   échangeurs   11 et 13 par des connuites 17 et   18.   Ces récipients sont   renipli,,,   de liquide qui circule   constamment   pour   uniformiser   autantque possible leur tempérautre. 



   La paroi 1 est séparée de la paroi 2 par une bande d'étoffe ou de grillage métallique 3, tendue et  déplacée   par deux galets 4 et 5. Le dispositif est destiné à. concentrer une solution qui est amenée par un robinet 6 etrecueille à, l'état concentré dans un bac 7. Les parois 1 et  2   sontmaintenues à leur température, p.ex. au moyen d'un système rempli de gaz ammoniac et comportant une pompe 9 dans laquelle débouche la conduite 14   d'arrivée   du gaz détendu, tandis que la conduite de départ du gaz comprimé 10 va à l'échangeur 11, puis à la tuyère 12. Le gaz se détend dans cette dernière, puis passe à l'échangeur 13 et retourne par la conduite 14 à la pompe 9. 



   La compression du gaz dans la pompe 9 en élève la température et le rend apte à échauffer le liquide venant du récipient 15 et se trouvant dans l'échangeur 11. ensuite le gaz se refroidit  en   se détendant dans la tuyère 12, puis il refroidit le liquide qui se trouve dans l'échangeur 13 en provenance du récipient 16. 

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   Alors que la différence de température est maintenue entre les parois 1 et 2, on fait arriver lentement entre ces deux parois la bande 4 chargée de la solution   à.   traiter. L'eau contenue dans la solution est évaporée et le produit résiduel appauvri en eau est recueilli dans le bac 7. 



   Le procédé suivant l'invention s'applique fort bien au séchage de corps solides, p.ex de produits coulés ou de bois. S'il s'agit de bois, on le place directement entre les parois 1 et 2. Dans le cas de substances granuleuses, on peut les convoyer par une bande de transport qui circule entre les dites parois. 



   Pour travailler économiquement dans le cas de grands échanges de chaleur entre les éléments chauds et les éléments froids, il est avantageux d'utiliser plusieurs pompes à chaleur, comme indiqué schématiquement en fig. 5. 



  Ces pompes sont couplées ensemble, l'évaporateur de l'une étant en relation de transmission thermique avec le condenseur de l'autre pour constituer l'échangeur lla, 13. Les compresseurs 9 et 9a fournissent chacun la moitié de la puissance totale de l'installation. 



   D'ailleurs, pour réaliser d'importants échanges calorifiques entre les éléments chauds et les éléments froids, suivant la nature des matières à sécher, on peut coupler en série un nombre quelconque de pompes   2, chaleur.   

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  1e plus, au liju uts soupapes au u Ldl1 L", on peut utiliser, pour détendre le fluide circulant,   autant  de   machines     à     expansion,   que l'on   peut     coupler pour   
 EMI6.2 
 seconder la C.1 .rGrle aes cOfre8surs. 



     ..'exploitation   du rocédé   selon     l'invention   peut aussi être   basée   sur   l'emploi   de machines   frigorifiques   à absorption sans   compresseur     recevant     l'énergie   
 EMI6.3 
 n:cos2è.tire par chaunag électrique ou au gaz. Ces   machines   peuvent aussi être couplées pour produire de grands   échanges     calorifiques   entre les éléments 
 EMI6.4 
 tetupératura Gi il'érente. 



  Pour <.,üütî2ùûr 16 a#bit cie matière volatile extraite, il est   opportun   de   réaliser   le   bande   3 comme   corps   de 
 EMI6.5 
 Gri::LIJde suri'ace et porosité, ce lJui peut se faire par des   moyens     connus   déjà   appliqués   avec succès   dans   des   installations   de   séchage   par   vaporisation   ou par le   vicie.   



  La   surface   du corps de   séchage   ou bande peut être établie p.ex. avec des ailettes, des rainures, des plis, des roches, des   parties   étendues de formes analogues à des cônes ou à des éventails, etc. On peut   amplifier     aussi   la surface en   réalisant   les paroiset la bande en plusieurs couches d'une matière poreuse, p.ex. avec un grillage métllique et  aes   tissus. 



   Afinj   d'intensifier     l'échange   calorifique des éléments chauds   avec   la   bande   3, on peut munir les   premiers   d'une   grande   surface, comme les ailettes de raoiateurs pour le chauffage central. 



   Pour accroître   l'absorption   de   chaleur   par les éléments froids et par conséquent élever leur pavoir de séparation, on peuten   augmenter   la surface. 

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   Dans tous les cas, tant pour les éléments de chauffage que pour les éléments refroidisseurs et les porteurs des matières à séparer, on peut faire usage de copeaux de métal disposés en une ou plusieurs couches pour augmenter la surface active. Les copeaux peuvent être retenus par une couche d'étoffe disposée à, l'extérieur. 



   Pour la surface de condensation, il y a lieu de placer dans la couche de copeaux ou derrière, des rainures servant à recueillir et à. enlever la matière volatile condensée, p.ex. de l'eau. Les rainures peuvent communiquer avec des rigoles ou des tuyauteries. 



   Les fig. 3 et 4 montrent schématiquement que, pour simplifier, on peut brancher directement les éléments de chauffage et les éléments refroidisseurs sur la pompe à chaleur. Le fluide qui circule dans cette pompe est alors comprimé directement dans les espaces creux des éléments chauffants 15 et il est détendu dans les espaces creux des éléments refroidisseurs 16. Par là, les échangeurs sont supprimés. Mais, dans ce cas, il faut dimensionner ces éléments d'après la pression à l'extérieur ou la pression à l'intérieur. 



   La fig. 3 représente schématiquement une installation sans échangeur, avec ses éléments de chauffage 15 et ses éléments refroidisseurs 16. Les conduites 10 et 14 qui partent du compresseur ou y aboutissent débouchent en haut des éléments 15 et 16. Les tuyaux de raccordement 19 et 20 sont logés au bas des éléments, ainsi que la tuyère 12. 

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  La matière à sécher   3   se trouve entre les éléments 15 et 16 dans leur champ d'activité. Dans cette installation, le fluide de la pompe à chaleur passe 
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 directement dans les éléments de ciuuff;4ge et re-   froi@@/isseurs.   



   La fig. 4 représente une installation dans laquelle la transmission de chaleur sur les éléments 15 et 16 s'effectue par les serpentins 21 et  22,   par l'intermédiaire d'un fluide qui remplit les espaces libres des récipients. 



  Le fluide actif de la pompe 9 circule à trafers les tuyaux de raccordement 10 et 14, 19 et 20, ainsi que les serpentins 21 et   22;   il est comprimé dans les serpentins des éléments ue   c@auffage et   détendu dans les serpentins aes éléments refroidisseurs. Cet agencement permet l'emploie de pressions particulièrementélevées sans fatiguer outre mesure les parois aes   éléments.   



   La matière à sécner 3 se trouve dans l'espace utile entre les parois conductrices 1 et 2. La tuyère 12 est montée   entre les   tuyauteries 19 et 20. 



   La fig.   6   représente un élément de chauffage ou un 
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 élément refroiéii2scmr, 15 ou 16, avec un tube 21, ±2 pour les mêmes buts qu'à la fig. 4. L'espace compris entre le tuyau 21, 22 et les parois de   l'élément   15, 16 est rempli d'un corps conducteur de la   chaleur   non représenté.

Claims (1)

1. Revendications.

   -------------- 1). Procédé pour séparer des matières, dont l'une au moins est volatile, dans lequel on soumet lesdites matières à une chute de température, caractérisé en ce que la séparation de la partie volatile est effectuée en plaçant les dites matières entre des éléments à température différente, dont l'un: au moins possède la température du point de rosée de la partie volatile et qui sont maintenus à leur différence de température par au moins une pompe à chaleur.

   2). Procédé suivant 1), dans lequel on intercale au moins,,.deux pompes à. chaleur couplées en cascade entre les éléments à température différente, pour créer un grand échange de chaleur.

   3) Procédé suivant 1), dans lequel la détente du fluide comprimé de circulation est réalisée par des machines à expansion qui contribuent à l'entraînement des compresseurs.

   4). Procédé suivant 1), dans lequel l'échange de chaleur entre les éléments chauds et les éléments froids est produit par des machines à absorption sans compresseur.

   5) Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1) à 4), dans laquelle les éléments chauds et les éléments froids entre lesquels sont placées les matières à séparer sont des récipients clos dont la température est maintenue par un fluide conducteur de la chaleur qui traverse les récipients et qui vient en contact dans des échangeurs avec les parties chaudes et les parties froides du groupe des pompes à chaleur. <Desc/Clms Page number 10>

   6).Installation suivant 5), comportant des éventails entre les éléments chauds etfroids, qui sont chargés par les matières à séparer.

   7) Installation suivant 5), comportant au moins une paroi poreuse absorbantles matières à séparer et qui est en mouvement relativement aux éléments chauds et froids.

   8) Installation suivant 7), dans laquelle la paroi poreuse est une bande sans fin qui passe sur au moins deux galets tendeurs.

   9) Installation suivant 7),dans laquelle la paroi poreuse est à grande surface.

   10) Installation suivant 8), dans laquelle la bande est 'CI, grande surface.

   11) Installation suivant 7), dans laquelle les éléments froids sont à surface amplifiée du côté des surfaces de condensation.

   12) Installation suivant 7) dans laquelle les éléments chauds sont à grande surface active.

   13) Installation suivant les revendications 7) à 12), dans laquelle les surfaces actives sont agrandies par des copeaux de métal formant au moins une couche.

   14) Installation suivant 13), dans laquelle les couches de copeaux sont retenues sur les surfaces par des coucnes d'étoffé.

   15) Installation suivant 14), dans laquelle aes rainuras sont pratiquées dans les couches de copeaux.

   16) Installation suivant 15); dans laquelle le fluide de la pompe chaleur traverse directement les éléments chauds etfroids, qui sont constitués par des récipient fermés sauf aux deux bouts. <Desc/Clms Page number 11>

   17) Installation suivant 5), dans laquelle les échangeurs sont logés directement dans les espaces.libres des éléments chauds et froids.

   18) Installation suivant 17),comportant des serpentins logés dans les éléments chauds et froids et traverses directement par le fluide conducteur de la chaleur.

   19) Installation suivant 18), dans laquelle les serpentins sont des corps de grande résistance à la pression.

   20) Installation suivant 18), dans laquelle les serpentins forment bloc avec les surfaces actives des éléments chauds et froids.

   21) Installation suivant les revendications 19) et 20), dans laquelle les serpentins sont remplacés par un tuyau unique qui passe longitudinalement dans les éléments chauds et froids. <Desc/Clms Page number 12>

   R ES U E.

   L'invention a pour objetun procédé etune installation pour séparer des matières dont l'une au moins est volatile. cet effet, les matières sont placées entre des et éléments chauds des éléments froids. L'un au moins de ces derniers est à une température égale au point de rosée de la partie volatile.

   Les températures convenables sont obtenues par un fluide conducteur de la chaleur dont la circulation est assurée par une seule ou une pluralité de pompes à chaleur.

   La détente du fluide nécessaire pour créer une chute de température dans le circuit peut être réalisée par tuyères ou par machines d'expansion contribuant à l'entraînement des compresseurs. Comme variante, on peut provoquer les échanges de chaleur par l'intermédiaire de machines à absorption.

   Les éléments sont susceptibles de recevoir la forme de récipients clos, sous réserve des sections libres indispensables à la circulation du fluide, les échangeurs pouvant être logés diréctement dans ces éléments.

   Les matières à séparer sont absorbées en particulier par une bande poreuse sans fin passant sur des galets tendeurs.

   Les surfaces actives sont amplifiées par leur forme ou aussi au moyen de copeaux de métal retenus p.ex. par des pièces d'étoffe. <Desc/Clms Page number 13> Des rainures débouchant dans les copeaux servent à capter la partie volatile une fois condensée.

   Des serpentins, traversés par le fluide conducteur, peuvent être placés dans les espaces libres des éléments, avec les surfaces desquels ils peuvent former bloc. D'ailleurs, il est loisible de substituer à ces serpentins un simple tuyau unique traversant longitudinalement les divers éléments.