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Procédé et appareil pour séparer des liquides ayant des points d'ébullition différents.
Cette invention concerne de façon générale la distilla- tion et a pour objet un procédé et un appareil permettant de séparer des liquides ayant des points d'ébullition différents.
On sait que quand des huiles de graissage provenant principalement du pétrole sont utilisées dans les moteurs à. combustion interne, leur durée de service est fonction de la vitesse à laquelle les matières qui les contaminent augmentent par rapport à la quantité d'huile employée. Ces matières de con- tamination peuvent provenir de l'extérieur ou peuvent résulter d'une décomposition ou d'une altération chimique de l'huile elle-même. Les huiles provenant du pétrole sont en règle géné- rale comparativement stables. En effet, les méthodes de raffina- ge ont augmenté leur stabilité. Toutefois; si les conditions d'utilisation sont dures, elles peuvent provoquer une oxydation et (ou) une décomposition thermique de l'huile.
Les produits
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résultants de cette détérioration de l'huile comprennent des acides carboxyliques, des alcools, des cétones, des esters et même des aldéhydes ayant divers poids moléculaires et degrés d'activité chimique. La décomposition thermique suffit à elle seule à engendrer des hydrocarbures étrangers à l'huile origi- nelle et dont certains sont volatils,tandis que d'autres peuvent avoir un poids moléculaire suffisamment élevé pour se présenter sous une forme cireuse ou solide. Il peut se produire, en ou- tre, une destruction ultime de certains constituants et une production de carbone qui subsiste à l'état solide au sein du lubrifiant, et d 'hydrogène.
Les impuretés qui s'introduisent fréquemment dans l'hui- le en provenance de l'extérieur comprennent l'eau provenant soit de l'atmosphère,soit de la combustion du carburant employé et qui n'est pas consumé pendant le fonctionnement normal du moteur ou qui pénètre dans l'huile pour une autre raison. Ces impuretés comprennent également des particules solides telles que de la poussière provenant de la route, des particules métal- liques, des oxydes métalliques, des matières carbonées,etc...
On voit donc que les impuretés volatiles comprennent des produits d'oxydation et de décomposition thermique ayant un poids moléculaire comparativement faible,du carburant non brûlé, et de l'eau. Des effets nuisibles sont imputables à chacun de ces genres d'impuretés ainsi qu'on peut le vérifier.
C'est ainsi que les gouttelettes d'eau forment les noyaux autour desquels s'accumulent les boues, que les produits d'oxydation ont une activité chimique beaucoup plus grande que les hydrocarbures en ce sens qu'elles provoquent une perte de métal dans le mé- canisme critique sous l'effet de la corrosion et qu'enfin,les matières de contamination volatiles à structure hydrocarburée, c'est-à-dire le carburant lui-même et certains produits de dé- composition thermique réduisent la viscosité et les autres
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propriétés physiques de l'huile en diminuant ainsi les carac- téristiques d'efficacité de sa pellicule lubrifiante et ses autres facteurs.
Dans le cas d'huiles de pétrole utilisées dans les industries électriques et énergétiques, les effets de la dété- rioration de l'huile au cours du service ont été notés depuis longtemps et on sait qu'ils càusent des résultats ou inconvé- nients 'graves qui nuisent beaucoup au fonctionnement et à la . conservation des équipements industriels dans lesquels ces hui- les sont utilisées. L'efficacité des huiles hydrocarburées pour 'ces applications dépend d'ailleurs presque complètement de leurs propriétés di-électriques, et celles-ci se trouvent. grandement diminuées par les facteurs tels que l'introduction, la formation ou la présence d'eau et de produits d'oxydation.
On peut vérifier que la vitesse de formation des produits d'oxy- dation est notablement influencée par la présence d'eau et d'oxygène atmosphérique ainsi que de gaz carbonique et que si l'on arrive à supprimer la présence de ces agents ou tout au moins à réduire sa proportion à une valeur extrêmement faible, on peut prolonger la durée utile des huiles pendant une période de temps considérable et éliminer pratiquement les effets de la corrosion dans l'installation.
Pour une vaste gamme d'applications industrielles, on constate que la durée utile des huiles est souvent fonction de la vitesse à laquelle les impuretés extérieures pénètrent .dedans et par conséquent d'une concentration critique de ces impuretés. Si l'on refroidit les huiles, la vitesse du transfert de chaleur est notablement influencée par la présence d'une pe- tite quantité d'eau.
Dans les huiles destinées aux pompes à vide et aux compresseurs d'air et dans les huiles agissant par absorption, la présence des gaz et des matières de contamina- tion volatiles soit dans la solution;soit sous la forme de
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phases séparées est inévitable et résulte de la nature même des applications et des mécanismes dans lesquels les huiles sont employées, de sorte que la suppression de ces matières contami- nantes ou la réduction de leurs quantités a évidemment pour con- séquence de prolonger la durée de leur service utile.
Certaines huiles de graissage sont soumises à l'action de gaz et de liquides volatils même dans des applications com- plètement soustraites à l'introduction de liquides volatils tels que des carburants comme c'est le cas dans les moteurs à combustion interne. C'est ainsi, par exemple,que,dans le fonc- tionnement d'une turbine vapeur, on constate qu'il est impos- sible dans la pratique d'empêcher l'introduction dans l'huile de graissage de quantités considérables de condensat et de gaz.
L'élimination des matières de contamination de ce genre ralen- tit la vitesse de formation des produits d'oxydation générale- ment reconnus comme indésirables.
Les impuretés solides peuvent être éliminées d'une huile par filtration, et les matières de contamination ayant un poids moléculaire élevé se révèlent généralement comme n'étant pas seulement nuisibles au fonctionnement du lubrifiant. Toutefois, lorsqu'on traite des huiles contaminées',on constate que l'élimi- nation totale et effective des matières contaminantes volatiles n'a pu être exécutée jusqu'à présent de façon satisfaisante.
En outre, dans l'industrie de la fabrication du lait con- densé et des jus de fruits, surtout ceux provenant des fruits de l'espèce citrus,on oonstate depuis quelque temps, qu'il se- -rait possible d'éliminer l'eau des jus et du lait pour produire un produit condensé possédant de bonnes propriétés nutritives et de meilleures qualités de conservation. Toutefois,la méthode classique utilisant une cuve à vide pour éliminer l'eau par dis-' tillation est celle qui est la plus couramment utilisée à l'heu- re actuelle et la distillation par vaporisation instantanée a
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été très lente à s'imposer dans l'industrie de la fabrication des produits condensés à cause de nombreuses caractéristiques nuisibles que présente l'équipement destiné à ce genre de distil- lation.
Les recherches qui ont conduit à la présente invention on permis de supprimer ces caractéristiques nuisibles et de donner lieu à un système parfaitement satisfaisant et supérieur aux autres méthodes utilisées présentement. De plus,dans l'in- dustrie de traitement des fruits de l'espèce citrus en particu- lier,il se produit de nombreuses huiles légères et d'autres produits qui nuisent au goût du jus de fruit après condensation.
On admettait précédemment que le goût éventé des jus de fruits condensés était dû prinoipalement à l'échauffement brutal pro- venant de la méthode de condensation sous une température éle- vée. Or les recherohes en question ont permis de constater que s'il est vrai que cette méthode de condensation à tempé- rature élevée a effectivement un effet nuisible sur le goût des jus condensés à cause de cet échauffement brutal, c'est surtout au défaut d'élimination de l'huile et des autres cons- tituants indésirables similaires qu'est imputable ce goût éventé. La distillation dite instantanée était considérée com- me étant la solution logique de ce problème technique, mais elle n'a pu s'imposer généralement dans la pratique Industriel- le à cause de l'élimination incomplète de ces constituants vo- latils.
Bien qu'on ait indiqué avec plus ou moins de précision diverses substances capables d'être traitées par le présent pro- cédé et l'appareil à adopter de préférence pour sa mise en oeuvre, il doit être entendu que ce procédé et cet appareil seront d'une heureuse utilisation pour traiter n'importe quel liquide, mélange de liquides ou solutions de gaz dans des li- quides, partout où les points d'ébullition des constituants du' liquide sont différents.
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Au cours des dernières année s,la distillation dite ins- tantanée a connu un développement rapide de même que les pro- cédés conjugués permettant de traiter aisément des liquides décomposables au point de vue distillation et séparation. Di- vers procédés et divers équipements industriels ont été ima- ginés à cet effet pour la récupération des composés organiques sous la forme de sous-produits, pour l'épuration et la récupé- ration des huiles usagées et contaminées telles les huiles de graissage ou de roulage ou laminage en vue de séparer les cons- tituants plus volatils des constituants moins volatils dans un mélange de liquides; enfin pour deshydrater et dégazer di- vers liquides.
De nombreux procédés et équipements industriels de ce genre-fonctionnent avec une partie seulement du système travaillant selon le principe de la distillation instantanée.
D'autres,au contraire, fonctionnent à peu près intégralement selon ce principe. En outre, bien qu'à première analyse, ils puissent paraître tout à fait semblables, deux principes nette- ment différents sont suivis pour faire fonctionner les divers types d'installations par distillation instantanée. Le premier de ces principes est matérialisé dans le procédé qui tend à vaporiser tous les constituants et matières solides excepté ceux qui cnt un point d'ébullition 'extrêmement élevé. Ce pro- cédé tend à transformer tous les liquides qui pénètrent dans l'appareil de distillation en gaz destinés à être ultérieurement condensés de manière sélective.
Dans ce type de procédé et d'équipement,les gaz qui sortent de l'appareil de distillation sont généralement épurés en passant à travers une masse de ma- tière non tassée assurant leur purification en retenant dans son sein toutes les matières solides et les liquides lourds non vaporisés qui sont entraînés. Le deuxième procédé consiste à appliquer une quantité de chaleur tout juste suffisante pour vaporiser les constituants indésirables et permettre aux cons- !
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tituants restants d'être éliminés hors de l'appareil de distil- lation sous la forme d'un liquide.
C'est à ce second mode opératoire que se rattache le procédé, objet de l'invention. De nombreuses tentatives ont été faites dans le passé pour séparer les liquides ayant des points d'ébullition nettement différents en les pompant sous une pression élevée dans une zone à basse pression et en atomi- sant ces liquides,de façon qu'ils présentent une surface d'échan. ge maximum à l'influence de la zone à basse pression, afin d'ame. ner les constituants les plus volatils dans la phase gazeuse et de les éliminer des constituants ayant le point d'ébullition le plus élevé, Mais on a toujours constaté qu'une proportion considérable de la matière qu'on désirerait'séparer se retrou- vait dans le produit fini quand on affectait à la réalisation industrielle de ce procédé l'équipement standard.
Des études et recherches prolongées ont permis toutefois 4e constater que la faiblesse des procédés connus' à l'heure actuelle réside dans le fait qu'on n'a pas admis la nécessité de fournir la quantité extrêmement grande de chaleur sensible absorbée par les matières liquides lors de leur volatilisa- tiôn et de leur détente. La chaleur absorbée par la volatili- sation est appelée dans la technique "chaleur de vaporisation".
On a constaté que la quantité de chaleur absorbée par les cons- tituants en cours de volatilisation est .tellement grande que la température qui règne dans l'appareil de distillation est souvent réduite à une température insuffisante pour assurer la volatilisation des impuretés qui arrivent. Il s'ensuit que ses impuretés subsistent dans les matières traitées qui sortent de l'appareil de distillation. On constate, en outre, qu'après qu'on a atomisé la masse de liquides mélangés et contaminés, une séparation complète ne se produit pas au moment où l'on recueille ensuite le brouillard de liquide atomisé, de sorte
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qu'il faut prévoir une exposition plus prolongée à la pression réduite de l'appareil.
Toutefois, tandis qu'ils sont exposés davantage à la surface à pression réduite, les liquides doi- vent être maintenus à une température élevée,afin de continuer à fournir la. chaleur latente de vaporisation qui est nécessaire aux constituants volatils restants. Autrement dit, si l'on permet aux liquides atomisés de venir en contact avec une sur- face froide, ou de regagner en longeant des surfaces froides une nappe où ils sont recueillis, les constituants volatils n'ont aucune chance de se volatiliser et demeurent donc dans les matières traitées.
On a pu vérifier que pour effectuer une séparation complète et satisfaisante de ces matières volatiles par rapport aux matières moins volatiles, la zone de distilla- tion dans laquelle les matières sont atomisées doit être main- tenue tout le temps sensiblement à la même température et que 1 les parois de la chambre et les autres surfaces que les li- quides peuvent'heurter ou toucher doivent,elles aussi, être maintenues sensiblement à la même température constante.
Les recherches en question ont également permis de découvrir que pour séparer les constituants volatils,il faut disposer d'un type d'appareil qui permette l'entraînement de la partie vaporisée et qui l'empêche de s'accumuler sous la forme de "poches mortes" à l'intérieur de l'appareil de distil- lation. Autrement dit, si une pareille "poche morte" de la par- tie volatilisée devait se rassembler et que le brouillard ré- sultant de l'atomisation des matières d'adduction la traver- sait, 11atmosphère qui entoure le brouillard serait saturée et les constituants volatils resteraient sous la forme d'un li- quide entraîné à l'extérieur avec la partie liquide du mélange.
Ce phénomène est semblable à la transpiration humaine par les jours pluvieux par comparaison avec la transpiration humaine par les jours secs. L'appareil perfectionné ici prévu assure
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une élimination, complète et rapide des matières volatilisées.
Un but de l'invention est donc de 'créer un procédé permettant une séparation sensiblement complète d'un liquide plus volatil par rapport à un mélange où à une masse de li- quides ayant'des points d'ébullition différents.
Une caractéristique de l'invention consiste à éliminer ou séparer les constituants volatils d'un mélange de liquides par une distillation instantanée de celui-ci sous la forme de particules finement dispersées qu'on introduit dans une cham- bre maintenue à une pression inférieure à la pression atmosphé- rique, en appliquant la chaleur de vaporisation et l'énergie thermique de détente par un apport direct de chaleur à la zone de vaporisation de la chambre dans laquelle s'effectue la dé- tente.
Un autre but de l'invention est de créer un appareil comprenant une chambre et un équipement permettant d'en éva- cuer une partie de l'air pour que la pression qui y règne soit inférieure à la pression atmosphérique,cette chambre comprenant une zone de pulvérisation ou d'atomisation et des parois su- périeures et latérales à travers lesquelles le brouillard ainsi produit est dirigé, une enceinte extérieure étant prévue pour entourer au moins les dites parois, le fluide gazeux ou liquide chauffé venant emplir l'espace compris entre les pa- rois de cette chambre et l'enceinte extérieure afin de chauffer en permanence les parois de la chambre qui entourent la zone de pulvérisation.
Une autre caractéristique de l'invention consiste à éliminer les matières contaminantes volatiles qui se trouvent dans une huile en chauffant celle-ci, en l'introduisant dans une chambre sous la forme de particules globulaires finement dispersées, la chambre étant chauffée tandis que l'huile se trouve sous la forme finement dispersée pour assurer une vapo-
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risation et une élimination complètes des diluants et autres contaminants à point d'ébullition faible par rapport à l'huile soumise au traitement, la séparation étant assurée en mainte- nant la chambre sous une pression inférieure à la pression at- mosphérique.
Une autre caractéristique encore de l'invention consis- te à éliminer les constituants volatils d'une masse de liquides comprenant un liquide d'origine naturelle en distillant ces constituants volatils à une pression inférieure à la pression atmosphérique, tout en maintenant la masse sous la forme de particules finement dispersées dans une chambre dont les pa- rois sont chauffées pour empêcher une condensation des cons- tituants volatils vaporisés à l'intérieur du récipient.
Une autre caractéristique encore de l'invention con- siste à fournir de la chaleur supplémentaire à une masse préa- lablement chauffée de liquides ayant des points d'ébullition différents, tandis qu'ils sont distillés sous une pression infé- rieure à la pression atmosphérique et qu'ils se trouvent sous une forme finement divisée, afin d'assurer la vaporisation complète de tous les constituants volatils de la masse qu'on désire éliminer et d'empêcher la condensation des constituants volatils vaporisés à l'intérieur de la chambre de distillation.
Une autre caractéristique du procédé consiste à,fournir suffisamment de 11 chaleur supplémentaire à une masse de liqui- des ayant des points d'ébullition différents et qui viennent d'être chauffés immédiatement avant leur introduction dans une chambre de distillation sous une forme finement dispersée, cette chambre étant maintenue à une pression inférieure à la pression atmosphérique pour éliminer les constituants volatils de cette masse de liquides sous une forme vaporisée et pour empêcher la condensation des constituants volatils à l'inté- rieur de la chambre.
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Une autre caractéristique encore du procédé consiste à appliquer la chaleur de vaporisation et l'énergie thermique . de détente directement à la zone de vaporisation dans laquelle s'opère cette détente.
Un autre but de l'invention est de créer un procédé et un appareil se prêtant à une distillation instantanée adiaba- tique afin de séparer une masse de matières ayant des points 'd'ébullition différents.
Une autre caractéristique du procédé consiste à élimi- ner les matières contaminantes volatiles d'une huile en chauf- ..faut celle-ci, en l'introduisant dans une chambre sous la forme de particules globulaires ténues et dispersées, la chambre étant maintenue sous une pression inférieure à la pression at- mosphérique et étant chauffée tandis que l'huile se trouve sous une forme finement dispersée pour assurer une vaporisation des et une élimination complètes des diluants et autres contami- nants à point d'ébullition faible par rapport à l'huile en cours de traitement.
Une autre caractéristique encore du procédé consiste éliminer les matières contaminantes volatiles d'une huile en les distillant sous des pressions inférieures à la pression atmosphérique tout en maintenant l'huile à l'état de fine dis- persion dans une enceinte dont les parois sont chauffées pour empêcher la condensation des matières de contamination volatiles ainsi vaporisées à l'intérieur de cette enceinte.
Une autre caractéristique encore du procédé consiste à opérer l'élimination des matières contaminantes volatiles qui souillent l'huile en soumettant celle-ci à l'état de dis- persion fine à l'action d'un agent de balayage sous une pression inférieure à la pression atmosphérique et à une température relativement faible, c'est-à-dire nettement inférieure au point d'ébullition normal de la matière de contamination volati-
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le ayant le point d'ébullition le plus élevé.
Une caractéristique de l'appareil que prévoit l'inven- tion pour éliminer les contaminants volatils d'une huile con- taminée c'est qu'il comporte un dispositif pour introduire un agent de balayage dans cette huile contaminée et pour soumettre le mélange de cette huile et de cet agent de balayage à une pression inférieure à la pression atmosphérique et à une tempé- rature relativement basse, tandis que l'huile contaminée est à l'état de dispersion fine, cet appareil comprenant un disposi- tif pour pulvériser le mélange de l'huile et de l'agent de ba- layage dans une enceinte qui est maintenue comme indiqué à la dite pression, afin d'éliminer les contaminants volatils et l'a- gent de balayage dans la phase de vapeur et de récupérer l'hui- le débarrassée de ses contaminants volatils.
L'appareil comprend également un dispositif pour expo- ser l'huile à l'état de dispersion fine à une température sen- siblement inférieure au point de vaporisation instantanée de l'huile originelle avant contamination à une pression inférieu- re à la pression atmosphérique et dans un récipient dont les parois sont maintenues à une température sensiblement au moins égale à la température de l'huile qui est traitée dedans.
L'appareil comprend encore un dispositif pour exposer l'huile à débarrasser de ses contaminants volatils à l'action combinée d'un agent de balayage et d'une pression inférieure à la pression atmosphérique, tandis que cette huile contaminée se trouve à l'état de dispersion fine dans un récipient dont les parois sont maintenues à une température sensiblement au moins égale à la température de l'huile qui y est introduite.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé et de l'appareil ressortent de la suite de cette description et des dessins annexés dans lesquels :
La fig. 1 est une vue en coupe transversale de l'appareil
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comportant les caractéristiques de l'invention et se prêtant à la mise en oeuvre du procédé.
La fig. 2 est une vue d'une variante de cet appareil comportant, à titre supplémentaire, un dispositif pour intro- duire un agent de balayage.
La figure 3 est une vue d'une autre variante de réalisa- tion selon laquelle le dispositif de pulvérisation de l'agent de,balayage entoure la tuyère de pulvérisation de l'huile.
La fig. 4 est une vue en coupe transversale d'une autre variante de réalisation de l'appareil de mise en.oeuvre du procédé.
La fig. 5 est une vue d'une variante de l'appareil repré- senté en fig. 4, cette variante comportant l'utilisation d'un fluide de chauffage gazeux.
La fig. 6 est une vue semblable, montrant une autre varian- te selon laquelle il est prévu un dispositif de chauffage exté- rieur pour chauffer de façon indépendante le mélange de li- quides qui est pulvérisé dans l'appareil séparément du chàuf- 'fage de la chambre.
@ La fig. 7 est une vue semblable montrant une variante de l'appareil représenté en fig?6, mais chauffé par un fluide gazeux agissant autour de la chambre interne.
La fig. 8 est une vue d'un appareil à chambre chemisée - par une double enveloppe à serpentin intercalaire également conforme aux caractéristiques de l'invention..
La fig.9 est une vue semblable à là fig.8, mais dans l'hypothèse où le serpentin est placé contre la paroi interne de ,la chemise.
La fig.10 est une vue d'une variante de réalisation de l'appareil à serpentin externe que montre la fig.8.
La fig.ll est une vue d'une variante de réalisation de l'appareil à chemise à serpentin interne ,que montre la fig.9.
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Pour réaliser la séparation des constituants volatils partir d'une masse de liquides ayant divers degrés'de vola- tilité, il est nécessaire de recourir à une distillation de type convenable, et tous les procédés de surraffinage et de condensation des jus de fruits et des autres masses ou mélan- ges de liquides prévoient l'emploi de ce phénomène. De nom- breux appareils ont été imaginés pour assurer rapidement, com- plètement et efficacement cette séparation. Hais tous ces appa- reils sont construits de telle sorte que la séparation est ef- fectuée par une distillation de quantités considérables du mé- ,lange.
Il en résulte qu'un laps de temps appréciable s'écoule entre l'application de la chaleur et le changement de pression, et l'achèvement de l'enlèvement de la matière qu'il s'agit de séparer'et aussi que pour assurer l'élimination finale des dernières traces de la matière volatile' à séparer de la masse du mélange de liquides, il faut appliquer l'énergie ther- mique à une vitesse croissante.
Pendant que se déroule ce pro- cessus, les conditions opératoires qui règnent au sein de la masse de liquides sont fréquemment favorables à la dissocia- tion de certains des constituants normaux et à la formation de produits additionnels à poids moléculaire inférieur et par conséquent à point d'ébullition plus faible qui se présentent généralement selon un degré et en une quantité suffisante pour leur permettre d'être classés comme constituants volatils à éliminer. Avant qu'un résultat complètement désirable ne soit obtenu, on constate fréquemment que le rendement final des produits terminaux désirables exempts des constituants è volati- liser n'a pas été satisfaisant du point de vue de l'économie.
Si la distillation n'est pas effectuée avec ce degré de per- fection, dans l'hypothèse d'huiles contaminées par exemple, la présence de mélanges d'ébullition constants aura fréquem- ment pour conséquence que le produit qu'on recueillera en dé-
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finitive ne sera pas parfaitement satisfaisant en ce qui con- oerne son"point éclair", telles étant les caractéristiques les plus usuellement employées pour évaluer la."liberté" ou les , autres facteurs d'une'huile à partir'de constituants à point d'ébullition bas.
Toutefois, si une quantité comparativement faible d'huile ou d'un jus de fruit (par exemple de l'espèce citrus) ou de lait ou d'un mélange de liquide est soumise à un processus de distillation effectué, comme décrit, à une pression inférieure à la pression atmosphérique, et si cette - quantité de liquide est étendue ou étalée pour présenter la plus grande surface possible pour que s'effectue l'action en question, on constate que l'élimination des constituants indé- , sirables à point d'ébullition bas s'effectue avec u degré d'achèvement qui n'était pas précédemment possible et dans un laps de temps qui npermet aucune dégradation appréciable des constituants restants.
Pour que .le liquide présente une sur- face maximum, il est nécessaire soit de l'étaler selon une pellicule continue d'épaisseur négligeable, soit de disperser la masse de liquide sous la forme de globules extrêmement ténus. La présentation du liquide sous l'une ou l'autre de ces formes doit d'ailleurs persister pendant un laps de temps suffisant pour assurer l'élimination des constituants à vola- tiliser sous la forme de vapeur. Du point de vue du contrôle @ des conditions opératoires, on constate qu'il est plus Indiqué de présenter les particules globulaires à l'action combinée de.la.chaleur et d'une pression réduite que d'étendre une perl- licule continue dont une surface seulement puisse être pré- sentée à la pression inférieure la.pression atmosphérique.
Une des caractéristiques du procédé est l'application | de chaleur sur les parois de la chambre indépendamment du chauffage de,la masse des liquides à traiter. L'expérience permet de constater que quand une masse ou un mélange de
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liquides est introduit par pulvérisation à une pression Inférieure à la pression atmosphérique dans une chambre dont les parois sont librement exposées à l'atmosphère et maintenues par conséquent une température sensiblement égale à la température atmosphérique,
la vaporisation des constituants volatils se produit de façon très appréciable et que si le liquide est tout d'abord porté une température suffisamment élevée pour que la quantité d'énergie thermique soit suffisante pour faire face à la dilatation de la masse de liquide et à la chaleur latente de vaporisation des cons- tituants à volatiliser, il est parfaitement possible que l'é- limination des constituants à volatiliser soit voisine de la perfection.
Toutefois, si les constituants vaporisés ont la possibilité de venir en contact avec les parois du récipient qui se trouve à une température nettement inférieure, la con- densation se produit dans une mesure appréciable sur les parois, et les contaminants volatils condensés ruissellent alors con- tre les parois du récipient et se combinent avec les produits qu'on désire recueillir en définitive et qui ont été débarras- sés des constituants volatilisés par la distillation fraction- née qui s'est déjà produite. Le résultat final c'est donc que les constituants volatils sont éliminés de la masse de liquide en cours de traitement et réincorporés ultérieurement dans une mesure considérable.
Il doit être entendu que bien que les dessins annexés représentent un type d'appareils utilisables pour la mise en oeuvre du procédé, ces appareils sont plus ou moins schémati- sés en ce sens que le récipient intérieur et le récipient extérieur pourraient avoir d'autres formes et que les tuyères de pulvérisation et les organes formant chicanes pourraient, eux aussi, être de types différents sans qu'on s'écartât pour autant de l'invention.
En outre, si dans la présente
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description on indique que le mélange de liquides doit être pulvérisé sous la forme de petites particules ténues vers la paroi supérieure et les parois latérales de la chambre, il doit être entendu que s'il est désirable dans certains cas de prévoir une chambre intérieure dans laquelle on a fait le vide etqui est complètement entourée par une chemise chauffante,il y a lieu dans d'autres cas de 'prévoir une chambre qui commu- nique avec l'atmosphère à sa partie inférieure, de façon à constituer une nappe formée de la matière traitée et qui ne reçoive pas de chaleur..
Les recherches qui ont conduit à l'invention ont permis de constater qu'en maintenant les parois de la chambre dans la région intéressée par la pulvérisation et par l'évaporation c'est-à-dire la partie supérieure et les parois latérales su- périeures de la chambre à une température élevée, on contribue notablement au rendement du procédé. Ces recherches ont éga- lement permis de constater que les parois de la chambre doivent être maintenues à une température sensiblement égale ou légèrement supérieure à celle de la masse de liquide au point d'introduction dans la chambre. En maintenant les parois à cette température comme il vient d'être indiqué, on remplit en effet les conditions qui sont nécessaires à un fonctionne- ment satisfaisant.
En effet, en premier lieu, pour assurer un fonctionnement satisfaisant, il faut qu'il ne se produise aucun écoulement de chaleur à partir du mélange de liquide ou de la partie volatile vaporisée vers la paroi. Un pareil ,écoulement de chaleur se traduirait, en effet, par la condensa- tion de la partie volatilisée, de sorte que cette dernière retournerait à la masse de matières traitées.
En second lieu, comme il faut une grande quantité de chaleur pour fournir l'énergie'de détente de la masse de liquide à l'intérieur de la chambre et assurer la quantité de chaleur latente de vapo-
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risation qui est nécessaire pour éliminer la partie volatile; l'application de chaleur supplémentaire par les parois de la chambre à la masse de liquides dans la région de la zone de pulvérisation diminue le besoin de chauffer le mélange ori- ginel à une température exagérément élevée pour appliquer di- rectement la chaleur à la masse de liquides avant son entrée dans la chambre.
Autrement dit, la masse originelle de liquides peut être chauffée à une température limite qui demeure dans la marge de sécurité avant d'être pulvérisée en brouillard dans la chambre et la quantité supplémentaire de chaleur qui est nécessitée pour l'expansion et la vaporisation se propage aisément à travers les parois de la chambre selon les besoins.
L'invention englobe l'application des principes sus- 'indiqués de manière efficace et économique. L'appareil à utiliser, de préférence, est représenté dans les dessins an- nexés, et le procédé sera mieux compris en se reportant à eux tout en lisant la description du processus de fonction- nement.
Comme représenté dans les figs. 1 à 3, l'appareil com- prend un équipement assurant l'adduction d'un liquide à partir d'un récipient d'alimentation 10 par une pompe 11 dans une chambre 12 dans laquelle le liquide jaillissant à travers une tuyère de pulvérisation 13 est dispersé sous la forme de parti- ,cules globulaires extrêmement fines qui sont projetées dans l'espace délimité par les parois 14 de cette chambre. Venant de la pompe 11, le liquide parcourt une série de serpentins 15 immergés dans une masse de liquide 17 placée dans une cuve 16 et destinée à assurer le transfert de la chaleur.Ce liquide 17 peut être chauffé de toute manière convenable. Comme repré- senté, son chauffage est assuré au moyen de chauffeurs élec- triques 18 parcourus par un courant fourni par une source convenable.
La chambre 12 est maintenue sous une pression in-
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férieure à la pression atmosphérique par l'action d'une pom- pe à vide 19. Comme représenté,un condenseur 20 est branché entre la chambre 12 et la pompe à vide 19, afin de condenser les contaminants volatils qui sont entraînés à l'extérieur par l'action de cette pompe.
En passant à travers la série des serpentins 15, le liquide venant du récipient '10 est chauffé par le liquide
17 assurant le transfert de la chaleur avant d'être introduit dans la chambre 12. Selon une des réalisations industrielles possibles du procédé, le liquide 17 assurant le transfert de la chaleur chauffe également les parois 14 de la chambre
12 à une température sensiblement au moins aussi élevée que la température,d'un des liquides qui est introduit dans la chambre 12, afin de'prévenir la condensation des constituants volatils vaporisés à l'intérieur de cette chambre. Le liquide 'traité est évacué hors de la chambre 12 en passant par un conduit 21 sous l'action d'une pompe,22 qui refoule le liquide traité dans un récipient d'accumulation 23.
Le liquide,traité est immédiatement évacué à travers le conduit 21 à partir de la chambre 12, de sorte qu'il ne se produit aucune accumulation notable de liquide à un moment quelconque dans la chambre 12 et que sa capacité effective n'est pas diminuée. Le'procédé peut être mis en oeuvre continuellement sans interruption et des essais permettent de constater que ce procédé et cet équi- pement appliqués au traitement d'huile contaminée régénèrent à peu près parfaitement les qualités constitutives originelles de l'huile.
L'appareil que montre la fig.2 est également étudié en vue de l'introduction d'un agent de balayage gazeux ou vapori- sé dans la chambre de traitement par une tuyère 25,de sorte que dans le liquide en cours de traitement on tire parti du prin-, cipe bien connu selon lequel un pareil gaz ou une pareille va-
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peur engendre un système de pressions partielles des vapeurs de distillation et du gaz ou de la vapeur provoquant ou facili- tant la volatilisation à des températures inférieures à la température exacte d'ébullition sous la pression donnée des hydrocarbures ou des autres liquides contaminants volatils dont se dégagent les vapeurs qui doivent être éliminées du liquide soumis au traitement.
Comme le montre la fig.2, la tuyère de pulvérisation 13 est placée ici au sommet de la chambre 14 et la tuyère 25 ,de jaillissement de l'agent de balayage à sa partie inférieu- re. Cet agent de balayage est chauffé en passant dans une série de serpentins 24.
La vapeur d'eau est l'un des agents les plus communé- ment utilisables étant donné que, dans les installations indus- trielles, elle est aisément disponible ou qu'elle peut être produite dans un endroit adjacent ou contigu à la chambre dans laquelle est effectuée la distillation. Etant donné que la vapeur doit être introduite sous une pression égale ou su- périeure à la pression du courant de liquide qu'on fournit, il n'est pas nécessaire d'appliquer une quantité de chaleur quelconque à la vapeur puisque manifestement la condensation de l'eau ne peut se produire dans la chambre de distillation.
Pour certaines applications spéciales,par exemple,quand on traite certaines huiles hydrocarburées utilisées comme di- électrique ou pour divers usages dans les centrales.., de produc- tion d'énergie électrique, il faut prendre spécialement soin d'assurer que les conditions dans lesquelles les contaminants volatils sont éliminés soient telles qu'aucune oxydation du produit ne puisse avoir lieu pendant le traitement.
Ceci est vrai dans certains cas spéciaux dans les applica- tions industrielles dans lesquelles les types de contamina- tion qui sont critiques peuvent avoir un caractère très spé-
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oial. Les processus d'oxydation qui conduisent à la produc- tion d'acides faible poids moléculaire, d'alcools ou d!aldéhydes et à une décomposition thermique ou chimique donnent lieu à des hydrocarbures ayant des poids moléculaires sensiblement inférieurs à ceux des constituants normaux de l'huile.
On peut employer avec avantage des gaz inertes tels par exemple que ,l'azote comme agents de balayage dans le traitement des huiles contaminées pour éliminer les contami- nants volatils dans les divers cas où, en raison de la composi- tion de l'huile ou des contaminants, on constate que le pro- duit présente un ,certain degré de sensibilité vis à vis de la vapeur d'eau ou bien quand on désire empêcher l'afflux de l'air atmosphérique aux produits après la séparation des con- taminants volatils. Dans la fig.3, la tuyère 25 de pulvérisa- tion de l'agent de balayage entoure la tuyère 12,de sorte que l'huile et l'agent de balayage sont amenés en contact intime comme représenté.
Les expériences auxquelles on a fait allusion ont per- mis également de constater qu'en employant le procédé ici dé- crit,on obtient un.produit équivalent à l'huile originelle à tous égards au point de vue physique, ce produit étant com- plètement débarrassé de tous ses contaminants volatils, ce résultat étant obtenu à des températures très nettement'infé- rieures à celles qui sont nécessaires quand on procède par distillation fractionnée sous vide et qui sont inférieures, au surplus, aux températures critiques provoquant la décom- position thermique.
C'est ainsi qu'on a constaté que les di- luants qu'on introduit dans les huiles servant à lubrifier les moteurs d'avions en.service selon une proportion approxi- mative de six pour cent du volume total et qui sont constitués par des hydrocarbures volatils comme ceux qui se trouvent dans l'essence ainsi que par quelques produits d'oxydation
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àpoids moléculaire faible et par de l'eau sont apparemment complètement éliminés en pulvérisant l'huile contaminée pré- cédemment chauffée à 150 C. dans la chambre de distillation maintenue sous un vide approximatif de 760 mm. de mercure de hauteur barométrique, les parois de la chambre étant également maintenues à 150 C.
Le point éclair de l'huile pour moteurs d'avions était de 2500 quand elle était neuve, et l'huile contaminée contenait une proportion suffisamment élevée d'hydrocarbures très vola- tils pour que le point éclair fût d'approximativement 46 C et pour qu'une combustion soutenue se produisit à 68 C. Après que l'huile contaminée a été soumise au procédé décrit ci-avant, on constate que le produit a un point éclair de 258 C. De même, la viscosité de l'huile contaminée est nettement inférieure à celle de l'huile neuve, tandis que la viscosité du produit après traitement est sensiblement identique à celle de l'huile neuve.
La détermination de la valeur des propriétés physiques communément acceptées pour l'appréciation d'une huile montre qu'après que l'huile contaminée a été soumise à la distillation fractionnée par le présent procédé, le produit répond aux exi- ' gences des cahiers des charges d'une huile d'avions neuve,.
Une série d'expériences a été effectuée avec la même huile pour moteurs d'avions en faisant intervenir dès agents de balayage et en modifiant la direction de la circulation de l'huile après son introduction dans la chambre,de distillation, afin de déterminer si les changements dans le trajet parcouru par les particules finement dispersées par rapport à l'écoule- ment du liquide et à l'écoulement des vapeurs étaient impor- tants. On a constaté qu'il ne se produit pas de différences appréciables et que, dans chaque cas, le produit final pos- sède des propriétés physiques très voisines de celles qu'on exige d'une huile neuve.
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Si ces résultats montrent que les conditions limites pour l'élimination des contaminants volatils ont été satisfai- tes dans chaque cas,on a effectué,pour étendre les résultats au domaine général de la contamination de l'huile, et en particu- lier des huiles de pétrole, une série d'essais portant sur une huile pour appareillage électrique et spécialement pour transformateur et aussi sur une huile utilisable dans le trai- tement'thermique de l'acier.
Dans le cas d'huile de transformateur contaminée, on a , oonstaté qu'avant traitement,l'huile était de teinte foncée, possédait une valeur de neutralisation de 0,53 milligrammes de
KOH par gramme d'huile et une puissance di-électrique égale à
7 kilovolts quand on l'essaye par la méthode d'épreuve stan- dard déorite par le A.S.T.M. On a constaté la présence d'une certaine quantité de boue et relevé comme valeur de la teneur . en humidité le chiffre de 0,27% par distillation à partir du xylène.
On a soumis cette huile contaminée à une distillation fractionnée dans le vide par le procédé décrit ci-avant à une température égale à 93 C et sans utiliser un agent de balayage.
Préalablement à la pulvérisation de l'huile contaminée dans la chambre de distillation, on l'a filtrée pour éliminer les impuretés solides et les agrégats de boue qui risqueraient d'engorger la tuyère de pulvérisation.
On a alors analysé l'huile recueillie après avoir été soumise à ce traitement et on a constaté que sa valeur de neu- tralisation était égale à 0,21mgr. KOH par gramme d'huile, que la teneur en humidité était nulle quand on applique la même mé- thode de distillation à partir du xylène, et qu'enfin sa puis- sance di-électrique était égale à 24 kilovolts. De plus, le pro- duit était de couleur sensiblement plus claire que l'huile con- taminée avant traitement. On peut effectuer,au besoin,une fil-
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tration subséquente.
L'application du procédé se traduit par conséquent par une élimination d'eau et par une réduction de la valeur de neu- tralisation de l'huile, ce qu'on ne peut attribuer qu'à la suppression de produits d'oxydation volatils tels que les acides et esters carboxyliques, les composés qui sont suffisamment actifs au sens chimique pour détériorer l'équipement dans le- quel ils peuvent venir en contact. L'augmentation de la puis- sance di-électrique doit être attribuée de même à la suppres- sion des contaminais volatils puisque,comme on le sait, les , ,,dispersions mécaniques d'eau et la présence en solution de substances relativement riches en oxygène diminuent notablement l'efficacité des huiles pour transformateurs et de façon plus générale des di-électriques hydrocarburés.
En ce qui concerne l'huile utilisable pour le traitement thermique de l'acier, on a constaté dans l'application pratique qu' destinée à une production industrielle qu'après/un certain degré de contamination s'est produit, la vitesse de dissipation de la chaleur est accélérée jusqu'au point où le durcissement surfacial (durcissement à une valeur Brinell) se manifestait' et persistait à un degré tel qu'il gênait les opérations d'usi- nage et de finissage ultérieures ou rendait l'acier impropre aux applications industrielles parce qu'il ne satisfaisait pas aux cahiers des charges.
La vitesse de transfert thermique est analogue à la vi- tesse de transfert de l'énergie électrique en ce 'sens que .les, mêmes contaminants et le même degré de concentration de ces contaminais agissent sur ces propriétés de manière semblable bien qu'il puisse y avoir une certaine différence dans les limites permises en définitive.
L'huile de transfert thermique c'est-à-dire l'huile de refroidissement qui a été utilisée pour les expériences ici |
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décrites avait été mise au rebut comme impropre à.une nouvelle utilisation industrielle. Mais on a constaté en l'analysant qu'elle contenait une petite quantité d'eau libre et que sa valeur de neutralisation était nettement supérieure à celle de l'huile à l'origine.
On a chauffé cette huile contaminée à une température approximative de 12210,et-on l'a pulvérisée dans la chambre de distillation dans laquelle on avait fait le vide et dont les parois étaient maintenues sensiblement à la même température que l'huile soumise au traitement , on a vaporisé les contami- nants volatils et on les a éliminés sous la forme de vapeurs.
Dans certaines des expériences, on a utilisé de la vapeur d'eau comme agent, de balayage et on'a constaté que,grâce à l'appli- cation de cet agent de balayage, la vitesse du traitement peut être augmentée dans une certaine mesure sans nuire à la qualité de l'huile traitée. Dans tous les cas, il est possible-de pro- duire une huile possédant des propriétés physiques égales à cel- les ou voisines de celles que doit posséder une huile neuve destinée à l'application.en question. On a constaté en outre, ce qui est encore plus significatif, que quand une huile qui avait été contaminée au cours de son service et qui a été en- suite soumise au procédé d'épuration sus-décrit est.remise en service commercial, elle fonctionne de manière parfaitement satisfaisante.
A cet égard si l'étude'scientifique de la conta- mination des huiles de refroidissement au cours de leur servi- ce n'a pas été poussée tout à fait aussi à fond que les études similaires effectuées à propos de la dégradation des huiles de graissage et des huiles pour appareillage électrique, un examen général des résultats dont on dispose à l'heure actuelle montre que la formation progressive des produits d'oxydation volatils et de l'eau et des contaminants introduits de l'extérieur. ou des catalyseurs pour la production d'un produit de contamination
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se traduisent par une détérioration parallèle qui nuit à la qualité des produits métalliques traités et qu'une limite d'uti- lisation est atteinte dans un laps de temps suffisamment court.
L'interruption de la production et le coût du remplacement con- tribuent par conséquent dans une notable mesure aux dépenses de production des produits métalliques qui doivent être soumis à ce traitement. Quand ilest prévu une installation pour trai- ter les huiles en question par le présent procédé en combinai- son avec le bain de traitement thermique, la durée utile du mi- lieu de transfert thermique a été prolongée jusqu' une valeur supérieure à plusieurs fois celle des agents de traitement uti- lisés cour des applications identiques mais ci) le présent trai- tement n'était pas appliqué.
On peut donc dire que, dans les applications industrielles des huiles hydrocarburées provenant principalement du pétrole, la durée utile de ces huiles varie en raison directe de la vi- tesse d'accumulation des contaminants qui se produisent en service et qu'une notable proportion de ces contaminants sont des produits d'oxydation ou de décomposition thermique qui sont sensiblement plus volatils que l'hydrocarbure dont ils provien- nent ainsi que l'eau qui se forme par suite de la décomposi- tion ou qui est introduite autrement.
Si ces contaminants vola- tils sont totalement éliminés ou s'ils sont maintenus au-dessous d'une concentration critique très déterminée qui dépend du mode d'application, la durée utile de ces huiles peut être prolongée dans une mesure capable d'influencer grandement le fonctionne- ment économique de l'équipement industriel dans lequel elles sont employées et qui, au surplus, diminue notablement le de- gré auquel les produits de détérioration peuvent nuire aux maté- riaux dont est fait cet équipement. Le procédé et l'appareil ici décrits permettent d'éliminer de façon commode et-efficace ces agents volatils nuisibles et se prêtent à une application
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pour un grand nombre d'usages industriels.
Comme le montre la fig.4, le procédé perfectionné est mis en pratique dans un appareil comprenant un dispositif pour faire arriver le mélange d'un récipient d'alimentation 10 par une pompe 11 dans une chambre 30 dans laquelle ce mélange de liquide est dispersé, par suite de son passage à travers une tuyère de pulvérisation 13, sous la forme de particules glo- bulaires extrêmement fines qui sont projetées dans l'espace dé- limité par les ')parois latérales 14 et par la paroi supérieure
31 de la chambre 30. Cet espace constitue ce qu'on peut appeler la zone de pulvérisation. Le mélange de liquide refoulé par la pompe 11 parcourt les spires d'un serpentin 15 qui sont repré- sentées comme encerclant la chambre 30.
Celle-ci est elle-même entourée par une cuve 52 ménageant un espace 33 qui peut con- 1 tenir un agent de transfert thermique et qui peut être chauffé à n'importe quelle température convenable désirée, notamment au moyen de tiges ou électrodes chauffantes 18. L'agent de trans- fert thermique dont il est question ici peut être liquide ou ga- zeux. Dans la réalisation représentée dans la fig. 4, l'agent de . transfert thermique est un liquide 17 comme par exemple de l'hui- le.
Les tiges chauffantes 18 peuvent être connectées à n'impor- te quel circuit électrique approprié; elles chauffent le liqui- de 17 qui se trouve dans l'espace 33 et maintiennent ainsi'les parois de la chambre 30 à une température au moins égale au point d'ébullition du constituant ayant le point d'ébullition le plus élevé du mélange à évacuer sous la pression réduite de la chambre 30 afin d'éviter la condensation d'un constituant vola- @ til vaporisé à l'intérieur de la chambre 30.
Dans.cette réalisation de l'invention, on a représenté la ,cuve 32 autour de la partie supérieure et de la paroi latérale de la chambre 30, la paroi inférieure de celle-ci-faisant saillie. par rapport à la cuve 32 et étant de la sorte exposée à l'at-
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mosphère. Grâce à ce montage,le liquide traité qui s'accumule au fond de la chambre 30 avant d'en être évacué ne risque pas d'être exoosé,à un échauffement continu à partir de l'agent chauffé 17 qui se trouve dans l'espace 33. Cette particularité est spécialement désirable quand il s'agit du traitement de jus de fruits, de lait ou d'une autre matière à dissociation facile.
L'action d'échauffement, de pulvérisation, de volatilisation et d.e condensation sous la forme liquide se termine assez vite pour que la matière traitée ne subisse pas un changement de com- position qui nuise son goût, à sa couleur ou plus généralement aux propriétés qu'elle doit posséder et qui souffrent aisément d'une exposition prolongée, à une température élevée. Le jet de matière pulvérisée est désigné par 34 et est dirigé par la tuyè- re 13 dans des conditions telles qu'il heurte le dispositif 35 d'exposition de la surface du fluide où la matière pulvérisée est recueillie sous la forme d'une mince pellicule et est dis- persée vers l'extérieur pour se rassembler et ruisseler jusqu'au. fond de la chambre 30 à une certaine distance dans le sens radial de la tuyère 13.
Les constituants traités sont évaucués hors de la chambre 30 par un conduit 36 et peuvent parcourir,au besoin, des échan- geurs thermiques convenables aptes transférer la chaleur phy- sique qui 7 est contenue dans une certaine mesure au mélange de liquides qui arrive. T.es matières traitées peuvent être main- ténues à un niveau constant dans la nappe qui se trouve à la partie inférieure de la chambre au moyen de dispositifs à ni- veau constant ou en étudiant de façon convenable les débits de pompage à partir de la chambre. Ctest ainsi que la matière trai- tée peut être exposée pendant un nouveau laps de temps à la fai- ble pression de la chambre mais qu'il est en contact avec la partie inférieure non chauffée de la chambre.
Aucune accumula- tion n'est permise au delà de la région inférieure de la.chambre
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30, ce qui diminuerait sa capacité effective. Le procédé peut être mis en oeuvre sans interruption. Les essais effectués montrent que ce procédé et cet équipement assurent une sépara- 'tion sensiblement complète.
Il doit être entendu qu'on peut donner à la surface de la matière fluide une valeur maximum en la pulvérisant, autre- ment dit en l'atomisant .plutôt qu'en la répandant sous la forme d'une pellicule mince. Toutefois, une chambre qui con- viendrait pour pulvériser un liquide à partir d'une pression relativement élevée dans une chambre maintenue à une pression relativement basse et inférieure è la pression atmosphérique, chambre qui serait suffisamment grande pour permettre à la matière pulvérisée de s'élever autant que possible sans heur- ter. une surface quelconque, aurait des dimensions exagérées et ne serait pas pratique. C'est pourquoi, 'on utilise le dispo- sitif 35 d'exposition de la surface du fluide contre lequel le jet de matière pulvérisée 34 vient frapper et peut être inter- rompu dans le sens ascendant.
Dans le présent appareil, ce dis- positif 35 assure, ainsi qu'on peut le vérifier, une surface de valeur maximum pour le liquide déposé contre elle. Ce dispositif 35 comprend deux porte-écrans 40 et 41 placés l'un au-dessus de' ' l'autre et contenant une multitude de petites particules telles qu'anneaux Raschig, perles de verre, fragments de béryl, et autres matières en vrac comme la laine de verre, la laine miné- rale et la laine d'acier. Ce dispositif 35 a un profil conique et son sommet est dirigé vers le haut dans la partie centrale, tandis que ses côtés s'en écartent vers la paroi latérale 14 de la chambre. De cette façon, le jet de matière pulvérisée 34 heurte le dispositif 35 et est interrompu dans son parcours ascendant par la multitude des petites particules 42.
La partie fluide du mélange se rassemble ainsi sur la surface des parti- cules 42 et est déplacée continuellement d'une particule à
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l'autre vers l'extérieur et vers le bas par la force du cône de matière pulvérisée 34 qui arrive. Pendant le temps où la par- tie fluide du mélange se trouve ainsi déposée sur les surfaces . des particules 42, elle constitue une pellicule très mince qui est continuellement exposée l'action du vide régnant dans la chambre 30. Les petites particules 42 assurent une voie d'é- coulement facile aux constituants volatilisés qui.les traver- sent et qui sont épuisés par l'action du condenseur 20 et de la pompe à vide 19.
Un autre appareil qui se prête la mise en oeuvre du procé- dé est représenté dans la fig. 5. L'espace 33 ménagé entre la chambre 30 et la cuve 32 est rempli ici d'un.fluide¯gazeux tel que de l'air. Ce fluide joue le même rôle que le liquide 17 utilisé dans l'appareil que montre la fig.4. Pour le reste, la construction de l'appareil et son fonctionnement sont identiques.
Dans la fig.6 est représentée une autre variante encore de l'appareil de mise en oeuvre du procédé. Dans cette réalisa- tion, le serpentin 15 qui sert chauffer le mélange avant son introduction da.ns la chambre 30 est supprimé et remplacé par un dispositif de chauffage extérieur. Les parois latérales 14 de la chambre et sa paroi supérieure 31 sont chauffées de façon indépendante à partir d'un fluide liquide de transfert ther- mique 17 comme décrit ci-avant. On réalise ainsi une possibili- té de contrôle plus précis de la température d'échauffement' préalable du mélange et de la quantité de chaleur fournie aux parois de la chambre formant la zone de pulvérisation.
En effet, un chauffage préalable plus doux peut être désirable pour cer- tains fluides, et une plus grande quantité de chaleur peut être nécessaire pour chauffer les parois de la chambre afin d'assu- rer la vaporisation et la détente requises. Par ailleurs, il peut être désirable de fournir une plus grande quantité de cha- leur directement au mélange par chauffage préalable et de ne
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fournir que tout juste la quantité de chaleur nécessaire aux parois de la chambre pour les maintenir à la température éle- vée requise ou pour fournir à travers elles une quantité de chaleur relativement faible à la zone de pulvérisation.
Dans tous les.cas, ce qui importe,à la mise en oeuvre correcte du procédé avec cette réalisation d'appareil, c'est de prévoir un équipement qui amène le mélange du réservoir d'alimentation à une canalisation fournisseuse 43. Le mélange est préalable- ment chauffé en passant à travers un échangeur thermique 44 et 'est soumis à une pression relativement élevée par une pom- pe 11. Le mélange progresse alors vers un chauffeur 45 qui peut fonctionner rationnellement au moyen d'éléments chauffants électriques de, n'importe quel type convenable ou encore à l'ai- de de vapeur ou d'autres dispositifs appropriés.
Le mélange est ensuite introduit dans la chambre 30 dans laquelle règne une dépression par pulvérisation ou giclage opéré à travers la tuyère 13 grâce à laquelle il est dispersé sous la forme de particules globulaires extrêmement fines qui.sont projetées dans lapone de pulvérisation délimitée par les parois latérales
14 et par la paroi supérieure 31 de la chambre 30. Celle-ci est maintenue sous une pression inférieure à la pression atmos- phérique au moyen de la pompe à vide 19. Les constituants trai- tés sont évacués hors de la chambre 30 par un conduit 21 et passent à travers l'échangeur thermique 44 où la chaleur sen- sible contenue dedans est.transférée dans une certaine mesure au mélange qui arrive comme décrit précédemment.
Une autre variante encore de réalisation de l'appareil. perfectionné avec contrôle indépendant entre la température de l'huile qui arrive et la température des parois de la chambre est représentée dans la fig. 7 des dessins. Dans cette figure, l'espace compris entre la cuve et les parois exter- nes de la chambre 30 est rempli d'un fluide gazeux de transfert
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thermique tel par exemple que de l'air. Ce fluide joue le même rôle que le liquide 17 employé dans l'appareil représenté en fig.6. Pour le reste, la construction et le fonctionnement de l'appareil sont identiques.
Toutes les phases de traitement qui constituent par leur succession le procédé demeurent fondamentalement les mêmes.
L'appareil décrit convient à la mise'en oeuvre du procédé quelle que soit sa réalisation, la caractéristique fondamentale du procédé étant respectée. On rappellera ici que ce procédé consiste à chauffer le fluide è traiter à une pression très déterminée jusqu'à ce qu'il atteigne une température supérieure à celle qui provoquerait l'ébullition du constituant ayant le point d'ébullition le plus élevé à évacuer à une pression inférieure à la dite pression prédéterminée.
Autrement dit, le mélange des liquides comprenant au.,,-moins deux constituants ayant des points d'ébullition différents est chauffé avant de pénétrer dans la chambre de pulvérisation. la température ' la- quelle le mélange est chauffé est déterminée par le degré de vide qui règne dans cette chambre. le mélange des liquides est donc chauffé à une température au moins égale mais de préféren-' ce légèrement supérieure à celle qui provoquerait l'ébullition du constituant à éliminer si ce dernier était soumis à la pres- sion réduite qui règne dans la chambre de pulvérisation. Le mélange de liquides ainsi chauffé-est ensuite pulvérisé sous la forme de particules globulaires extrêmement fines dans'la zone de dispersion à vide poussé.
A ce stade du procédé, il faut prévoir dans la région de la zone de pulvérisation une quantité de chaleur instantanément disponible pour fournir au moins une portion de la chaleur de vaporisation des constituants volatils et pour maintenir cette zone à la température décrite. c'est-à-dire à la température qui provoquerait l'ébullition du constituant à point d' ébullition le. plus élevé'.,qui doit ' |
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être éliminé. Cette énergie thermique insantanament disponible doit être utilisable dans la région de la zone de pulvérisation.
'est pour cela que,dans les fig. 8 et 9, sont représentées deux autres variantes de l'équipement capable de fournir cette énergie thermique. Dans ces réalisations de l'appareil, il est .,prévu un tuyau parcouru par de la vapeur d'eau et conformé en serpentin pour entourer à peu près complètement la chambre 12.
'Le serpentin de vapeur qui entoure la zone de pulvérisation est désigné dans son ensemble par 26. Dans ces figures 8 à 11, la 'chambre est représentée en section,droite de même que les sec- tions individuelles du serpentin. Pour la commodité de l'illus- tration, les extrémités des.serpentins ont été dessinées à une ' échelle fortement exagérée. En outre, pour ne pas embrouiller les figs. 8 à 11 en représentant les serpentins en travers de la chambre de pulvérisation, certains traits ont été supprimés, . seule la section droite des serpentins étant figurée. La vapeur d'eau qui parcourt le serpentin 26 et qui doit assurer le chauf- fage peut provenir de toute source convenable, par exemple du générateur 27 dessiné schématiquement.
Il est prévu, en outre, un intercepteur de vapeur 28 à l'extrémité de sortie du ser- pentin de vapeur. Un calorifugeage 29 recouvre les spires du serpentin 26. De cette façon, la chaleur est fournie"aux parois de la chambre 12 de façon assez semblable à ce que permettent d'obtenir une chambre externe et une chambre interne ménageant entre elles une chemise de chauffage. Dans.la réalisation , que montre la fig.9, le serpentin 26 parcouru par la vapeur est logé dans la chambre 12, et le calorifugeage 29 est placé directement contre la paroi externe de cette chambre. Ainsi la chaleur est fournie directement aux pourtours de la zone de pulvérisation qui n'a pas besoin d'être propagée à travers les parois de la chambre 12.
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Dans les figs.IO et 11 sont représentées deux autres va- riantes d'un appareil convenant à la mise en oeuvre du procé- dé. Il s'agit ici de modifications respectives des réalisations que montrent les figs.8 et 9. Dans l'hypothèse de l'emploi d'un fluide et quand il convient de maintenir fraîche la partie inférieure de la chambre qui est exposée à l'atmosphère, il est prévu selon la fig.10 que le tuyau entoure la chambre grâce à un serpentin de vapeur 37 et est lui-même protégé par un calorifugeage 38, la partie inférieure de la chambre 30 étant exposée. Selon la fig. 11, le serpentin 37 est placé à l'intérieur de la chambre 30, et la cuve 38 se trouve au con- tact direct de la surface externe de la paroi de cette chambre.
En dehors de ces différences qui intéressent le mode de four- niture de la chaleur à la zone de pulvérisation de la chambre, toutes les parties de l'appareil sont identiques à celles de l'appareil représenté dans les figs.6 et 7, et le fonctionne- ment se déroule suivant les principes fondamentaux qui ont été exposés.
Le procédé et l'appareil décrits ici ne sont pas limités à un liquide particulier ou à un mélange de liquides quelconque; ils se prêtent à des applications également satisfaisantes pour un grand nombre de liquides différents. C'est ainsi, par exemple, que ce procédé et l'appareil permettant sa mise en oeuvre sont d'une application particulièrement heureuse pour la régénération de diverses huiles contaminées comme l'huile de transfert thermique utilisée pour refroidir l'acier en cours de trempe, l'huile d'isolement utilisée dans certains appareillages électriques, l'huile pour moteurs, l'huile de graissage pour pompes à vide et appareils analogues, l'huile de graissage pour réfrigérateur ou encore l'huile pour déga- zéifier les eaux servant de boisson ou pour dégazéifier et déshydrater divers liquides.
Autrement dit, le procédé et l'ap-
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pareil sont également utiles pour supprimer des constituants indésirables, pour déshydrater et pour dégazéifier. On a cons- .taté en outre que chaque liquide traité exige une température, ,une pression et un degré de vide différents.
Ainsi par exemple alors qu'un liquide peut nécessiter une température de chauf- fage,préalable relativement élevée, un autre liquide peut exi- ger une réfrigération effective avant d'être atomisé dans la ,ohambre de détente, Toutefois, dans tous les cas, la tempéra- ture des parois des chambres de détente doit être aisément ré- glée pour les maintenir aux valeurs exactement convenables pour assurer la propagation à travers elles de la chaleur sen- sible et maintenir l'intérieur de la ohambre exactement à la température-'désirable pendant le fonctionnement.