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" Perfectionnements apportés aux procédés et appareils pour traiter un gaz par un liquide ".
La présente invention est relative à un procédé et un appareil pour traiter un gaz par un liquide et elle a pour objet des perfectionnements apportés aux appareils du genre de ceux spécifiés dans le brevet belge n 387.522 déposé le 15 septembre 1931 au m'orne nom.
Comme indiqué dans ce brevet antérieur, les appareils du genre en question servent à produire un contact inti- me entre un gaz et un liquide en vue d'obtenir des inter- sections chimiques ou mécaniques . De contact intime,agis- sant par lavage, convient tout particulièrement et par exemple à l'enlèvement de particules solides qui se trouvent dans un gaz, en étant à l'état finement divisé et qui ne peuvent en %tre séparés, par les procédés usuels, qu'au prix de difficultés sérieuses. Dans cet appareil antérieur on donne au gaz entrant une vitesse angulaire ou tourbillon
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naire dans une chambre au centre de laquelle est projeté un jet de gouttelettes finement divisées du liquide utilisé pour le traitement.
A cause de la vitesse tourbillonnaire du gaz, les gouttelettes projetées sont obligées à partici- per au mouvement de rotation et à semouvoir à travers le gaz vers les parois de la chambre à cause de la force centrifuge qui se manifeste dans le tourbillon ou le mouve- ment anguàaire.
Pendant que le jet traverse la chambre depuis le centre vers les parois, un contact de lavage intime a lieu entre les gouttelettes et le gaz et qui donne lieu à une interac- tion chimique ou mécanique très efficace . Au cas où le gaz admis contient en suspension de matières telles que des cen- dres volantes, les particules sont interceptées par les gouttelettes et entraînées vers les parois. Le contact inti- me entre le gaz et le liquide provoque également un échange de chaleur effectif entre les fluides de manière à abaisser sensiblement la température du gaz au cas où l'on utilise un jet refroidisseur.
Alors que la disposition générale et le mode opératoi- re de cet appareil antérieur peuvent être utilisés pour di- verses applications, les conditions de fonctionnement peuvent varier considérablement suivant que l'on se sert, par exem- ple, de l'appareil pour débarrasser le gaz de matières en suspension, comme dans le cas où l'on veut enlever les cendres volantes hors des fumées ou gaz de combustion,où si l'on veut refroidir un gaz tout en le nettoyant,Ainsi on a constaté que lorsqu'on nettoie et prépare les gaz pour des haut-fourneaux, le degré voulu du refroidissement néces- site l'intervention de quantités importantes d'eau sous forme d'un jet liquide déchargé dans le courant gazeux tourbillonnant.
Les quantités d'eau utilisées sont telle- ment grandes que des masses considérables atteignent les parois de la chambre et s'écoulent au bas de celles-ci sur
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le fond, A cause dz la, vitese angulaire élevée du gaz, la présence de ces quantités d'eau sur les parois et le fond gênent le fonctionnement convenable de l'appareil,une partie importante de l'énergie contenue dans les gaz tour- nants, étant absorbée à la formation de vagues ou ondulation pour l'eau s'écoulant au bas des parois.
Par suite de cette absorption de l'énergie, contenue dans les gaz tournants, par l'eau se trouvant sur les pa- rois de la chambre, la vitesse angulaire au voisinage de ces parois est notablement réduite ce qui diminue l'efficacité du lavage. Des essais, faits pour des conditions contrôlées, ont montré que lvvsqu'on augmente le débit de l'eau déchargé sous forme d'un jet, alors que la vitesse du gaz admis reste constante, le frottement sur les parois augmente notablement ce qui se manifeste par une diminution très nette de la com- posante de vitesse horizontale ou tangentielle du tourbillon gazeux.
En même temps on a constaté que la composante verti- cale de la vitesse, le long de l'axe du tourbillon, augmente avec le débit de l'eau. ceci indique que le frottement sur les parois a pour résultat que de grandes quantités d'eau, qui se trouvent sur ces parois, ont une tendance à former une colonne relativement dense ou un cylindre de gaz tour- nant et dont le mouvement axial est tellement rapide que le levage et le nettoyage du gaz ne puissent se faire de la manière voulue à moins qu'on travaille avec des partes de charge relativement élevées.
Afin que l'appareil et le procédé, selon le dit bre- vet antérieur, puissent être utilisés avec leur effet complet pour des applications pour lesquelles il est dé- siraole de faire intervenir des quantités d'eau relative- ment élevées pour obtenir un refroidissement ou pour d'autres usages, la présente invention a pour but d'amé- liorer lesdits procédé et appareil, de manière que les par- tes de rendement, résultant normalement d'un fonctionnement /.
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avec des débits d'eau élevés, puissent être effectivement évitées.
Plus spécifiquement, l'invention a pour but de rendre tel un appareil, pour le lavage et le nettoyage du gaz, qu'il puisse fonctionner avec des débits d'eau relativement élevés et de lui faire comporter des moyens propres à empêcher l'accumulation de quantités notables d'eau dans la chambre servant au traitement du gaz et faisant par- tie de l'appareil, pendant que celui-ci fonctionne d'une manière continue.
Le procédé pour réaliser un contact :il time entre un liquide et un gaz, en introduisant des gouttelettes de liquide finement divisé dans toute une région s'étendant axialement dans le courant gazeux rotatif, les gouttelettes étant en prédominance, à l'état tellement divisé qu'elles puissent être sollicitées par les forces centrifuges dé- veloppées dans le tourbillon gazeux peur traverser le cou- rant gazeux vers la périphérie de celui-ci, le liquide étant intercepté, à cette périphérie par des parois le long des- quelles il s'écoule vers une décharge, lequel procédé présente la caractéristique suivante et qui consiste à enlever le liquide ruisselant intercepté en des endroits espacés sur lesdites parois, pour empêcher une absorption substantielle de l'énergie, contenue dans le gaz rotatif,
par le liquide accumulé qui s'écoule à la périphérie dudit courant quand le liquide est utilisé en quantités telles qu'un volume important du liquide, par unité desurface, puisse atteindre les parois délimitant le courant gazeux.
L'invention consiste également en un appareil pour réaliser un contact intime entre un liquide et un gaz et qui comporte une chambre de traitement ayant une section transversale généralement circulaire, avec une entrée et une sortie pour le gaz, des moyens pour animer le gaz/sui-
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vant un mouvement de rotation depuis l'entrée vers la sor- tie, des moyens pour introduire des gouttelettes de liqui- de finement divisé dans toute une région s'étendant axia- lement dans le courant gazeux rotatif et en quantité tel- le que, sous l'influence des forces centrifuges produites par la xéxxxxx rotation du gaz, un volume important de liquidetraverse ledit gaz et soit intercepté par les pa- rois de ladite chambre,
ledit appareil présentant la caractéristique suivante et qui consiste à établir des moyens à des intervalles espacés le long de la paroi cylindrique de ladite chambre et propres à mettre, en ces endroits, hors contact du courant gazeux tournant le liquide intercepté par ladite paroi et s'écoulant le long de celle-ci.
Le dessin ài-annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
Les figs. 1 et 2 montrent, en coupe axiale et en coupe transversale selon 2-2 fig. 1, un appareil laveur de gaz et établi selon un mode de réalisation proféré de l'inven- tion.
La fig. 3 montre, en coupe verticale et à plus grande échelle, une partie dela paroi latérale de cet appareil.
La fig. 4 montre, en perspective et en coupe verticale, une variante.
L'appareil, montré sur les fiés. 1 et 2, ressemble d'une manière générale à celui qui fait l'objet du brevet belge xxxxxxxx n 387,528 dont question plus haut . Il comprend une tour cylindrique 10 avec, au fond, une entrée tangen- tielle 12, pour le gaz, Pour réduire l'usure dus à l'action abrasive des gaz chauds, chargés d'abrasifs et admis à une vitesse élevée, on peut garnir avantageusement l'entrée 12 et une partie 14 de la paroi opposée à celle-ci, d'un revê- tement en briques ou autres matières résistant à l'érosion.
A cause de l'orientation tangentielle de léentrée, les gaz
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admis sont animés d'un mouvement de rotation ou tourbillon de telle sorte qu'ils avancent en spirale vers le haut et vers la sortie (non montrée) au sommet de la tour. Pendant son passage dans celle-ci, le gaz est soumis à un effet la- veur et refroidisseur à l'aide d'un jet liquide qui est in- troduit par plusieurs gicleurs 16 répartis autour d'une colonne axiale 18.
L'eau est fournie sous pression à cette colonne par un conduit 20 et est déchargée, par les gi- cleurs 16, sous forme d'un jet de gouttelettes finement divisées. elles-ci , sous l'effet de la force centrifuge développée dans les gaz tournants, sont obligées de traver- ser le courant gazeux vers les parois de la tour, ce qui provoque un contact intime entre le gaz et les particules liquides entraînées et qui sont effectivement évacuées. omme indiqué plus haut, un débit relativement faible de liquide est suffisant pour débarrasser un gaz des ma- tières en suspension dans celui-ci, par exemple des cendres volantes . Dans ce cas, le nombre de gouttelettes d'eau atteignant les parois n'est pas suffisant pour produire un écoulement préjudiciable ee l'eau le long des parois du laveur .
Toutefois, si les gaz doivent être refroidis d'une manière substantielle, en plus de son lavage, le débit de l'eau doit être considérablement augmenté et il en résulte que la quantité d'eau, qui traverse complètement le cou- rant gazeux et atteint la paroi latérale de la chambre,est fréquemment telle qu'il se produit un écoulement le long de cette paroi. Il en résulte que, pour des débits d'eau élevés, il se forme sur la paroi du laveur une nappe cou- lante d'eau, dont l'épaisseur est telle que les gaz en rotation provoquent la formation de vagues ou d'ondulations dans cette nappe et peuvent même causer la montée de gran- des masses liquides . Il en résulte une absorption considéra- ble de l'énergie contenue dans les gaz.
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Pour écarter cette difficulté on constuit la tour, de préférence, avec une paroi double, la paroi ou le revêtement interne 26 comportant une série de fentes horizontales et étagées 28 au travers desquelles l'eau, interceptée par les parois du laveur, peut être recueillie dans l'intervalle coin- pris entre les parois pour s'écouler ensuite vers un draina- ge 30 communiquant avec le fond conique 32 de la tour. Des entretoises 34 peuvent servir de support à la paroi interne 26. Les fentes sont écartées axialement d'une longueur suffi- ,ante pour qu'aucune quantité importante; d'eau puisse être xx recueillie, dans les conditions normales, par l'une quel- conque des sections annulaires du revêtement avant d'arriver à une fente 28 par laquelle l'eau ruisselante est évacuée vers l'extérieur .
Pour faciliter cette évacuation les bords intérieurs desdites sections peuvent être recourbés vers l'extérieur comme indiqué en 36 sur la fig. 3. Alors que les fentes servent efficacement à enlever l'excès d'eau recueillie sur la face interne de la paroi intérieure 26 de la tour sans gêner l'effet laveur proprement dit, elles ne gênent pas, d'une manièreappréciable de la rotation des gaz à l'inté- @ rieur de la chambre. Il en résulte que le lavage peut être effectué efficacement avec des débits élevés pour l'eau et avec des pertes de charge relativement réduites .
Pour certaines applications il peut être désirable de maintenir le niveau d'eau dans le fond 32 de l'appareil un peu au-dessus de celui de la sortie du drain 30. Pour éviter la p rte d'énergie pour le gaz tournant par la formation de vagues ou ondulations dans la masse d'eau, un écran circulai - re 40, ayant la forme d'un cône aplati, st monté dans le fond de la chambre au voisinage du bord inférieur du revê- tement 26. Le contour de l'écran est écarté du revêtement et de la paroi externe de l'appareil pour permettre à l'eau ruisselante d'atteindre le fond 32 tout en empêchant,en subs- tance, la pénétration du gaz tournant dans ledit fond où il
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pourrait alors produire le mouvement de l'eau.
Comme protection du revêtement en brique 14, prévu au voisinage de l'entrée 12 du gaz, contre l'action des gaz chauds, chargés de particules et s'écoulant à vitesse élevée, une partie de l'eau évacuée par les fentes dans l'intervalle compris entre la paroi externe 24 et la paroi interne 26, au-dessus des briques, peut avantageuse- ment être obligée à couler sur la face interne desdites briques. Un by-pass 44 avec robinet 46 permet de régler la quantitéd'eau déviée à cet effet.
Une variante de la double paroi, comprenant un revê- tement interne pour délimiter la chambre de lavage, est montrée sur la fig. 4. Dans ce cas des gouttières ou rigo- les 52 sont fixées sur la face interne du revêtement sus- dit à des intervalles tels qu'elles puissent recueillir l'eau ruisselante et empêcher ainsi l'accumulation d'eau aux endroits où la formation de vagues ou la remontée de l'eau peut se produire . Des gouttières forment un angle évec l'horizontale pour amener l'eau vers une sortie communiquant avec un tuyau de drainage 54 établi à l'éxté- rieur de la chambre.
En suite de quoi on obtient un procédé et un appareil propres à réaliser un contact intime entre un gaz et un liquide et qui fonctionne selon les principes indiqués dans le brevetantérieur belge n 387.522 mais qui sont tels que l'on puisse se servir de dédits notablement plus élevés de liquide sans qu'il en résulte des pertes de char- ges accrues d'une manièreappréciable . En enlevant l'excès de liquide des parois du daveur, après que ce liquide a tra- versé le courant gazeux, des quantités relativement impor- tantes du liquide utilisé peuvent être introduites dans le oourant gazeux sans que ce liquide pusse ruisseler le long des parois du laveur et gêner ainsi la rotation con-
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venable du courant geux.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour effectuer un contact intime entre un liquide et un gaz par introduction de gouttelettes liquides dans toute une région d'un courant gazeux tournant s'éten- dant axialement, les gouttelettes étant, d'une manière pré- dominante, si finement divisées que soumises'aux forces centrifuges développées par le tourbillon gazeux elles traversent le courant gazeux à la périphérie de celui-ci, et le liquide traversé étant intercepté à la dite péri- phérie, sur laquelle le liquide intercepté coule vers le bas vers un orifice d'écoulement, le dit procédé compre- de perfectionnement nant/consistant à enlever le liquide intercepté ruisselant à des intervalles espacés sur la dite périphérie et en substance pour éviter l'absorption de l'énergie de rota- tion du gaz par le liquide ruisselant accumulé à la péri- phérie du courant,
quand le dit liquide est introduit en quantités telles qu'un grand volume de liquide par uni té de surface puisse atteindre la périphérie du courant gazeux tournant.