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Procédé, appareils et Installations pour la séparation de substances par essorage de mousses.
On connaît divers procédés de séparation et de frac- tionnement d'une solution suivant lesquels on produit dans un tube vertical ou colonne, par barbotage d'un gaz une mousse de la ou des substances à extraire ; dansl'un par exemple cette mousse s'essore automatiquement, par gravité, au fur et à mesure de sa montée ; elle est recueillie à la partie supérieure du tube, puis reliquéfiée. On obtient ainsi un liquide enrichi en un ou plusieurs constituants.
Dans ces appareillages, l'opération de moussage est discontinue, en ce sens qu'on charge dans l'appareil une certaine quantité du produit à traiter, sur lequel on poursuit le moussage jusqu'au point d'épuisement désiré; l'opération terminée, une nou- velle charge est réintroduite dans l'appareil.
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La présente invention due à la collaboration de Mr.Marcel ABRIBAT et réalisée dans les Services de la demanderesse a pour objet un procédé de traitement d'une solution par moussage et essorage pour la concentration, la séparation pure et simple, le fractionnement et/ou la purification de substances,est remarquable notamment en ce qu'il consiste à traiter en continu la substance soumise au moussage en amenant le liquide à traiter et en préle- vant le liquide partiellement épuisé à l'endroit même ou se pro- duit le moussage.
On règle les apports continus de solution fraîche et les prélèvements continus de solution résiduelle plus ou moins épuisée de manière que la hauteur du liquide dans le récipient à liquide reste constante pour un même régime de marche.
L'invention a également pour objet un appareil pour l'application du procédé précité, cet appareil étant remarquable notamment en ce que la colonne de moussage comporte une tubulure d'arrivée en continu du liquide à soumettre au moussage et une tubulure destinée à la sortie en continu de la solution partielle- ment épuisée, ces deux tubulures débouchant dans le récipient à liquide, c'est-à-dire dans la région de la colonne où se produit la mousse.
L'invention a également pour objet une installation de traitement par moussage suivant le procédé ci-dessus, constituée par une batterie de colonnes, la tubulure de sortie de la solu- tion partiellement épuisée de la première colonne étant reliée à la tubulure d'entrée de la deuxième colonne et ainsi de suite.
D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre.
Auxdessins annexée donné uniquement à titre d'exemple: la fig.l est une coupe verticale, schématique, d'une colonne suivant l'invention; les figs.2, 3 et 4 sont des coupes analogues de trois installations comportent plusieurs colonnes en série;
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la fig.5 est une vue en plan d'une autre installation.
Suivant l'exemple d'exécution représenté à la fig.l, la colonne de séparation comporte un corps tubulaire ou colonne 1.
Co corps est muni, à sa partie inférieure, d'un diaphragme poreux 2, à travers lequel on peut souffler un gaz dont la pression, en amont du diaphragme, est mesurée par un manomètre 3.
La colonne 1 est surmontée à sa partie supérieure, par un déversoir 4, en forme de pipe, parcexemple, permettant de faire arriver la mousse produite dans un récipient 5 où elle pourra se résoudre en liquide.
Dans la partie inférieure de la colonne 1 qui constitue le récipient à liquide, aboutissent deux tubulures 6 et 7, de sections plus petites que celle de la colonne. L'orifice de la tubulure 6 est,de préférence, situé au-dessus de l'orifice de la tubulure 7, lequel peut avantageusement être dirigé vers le haut pour éviter le passage de bulles de gaz à l'intérieur de la tubu- lure. Chacune de ces tubulures est munie d'un robinet 8 ou 9.
La tubulure 6 est connectée à un réservoir 10, en charge, par lequel on peut, à l'aide du robinet 8, introduire dans la par- tie Inférieure de la colonne 1 qui constitue le récipient à liqui- de, un liquide 11. Le robinet 9 permet l'écoulement de ce liquide vers l'extérieur,suivant un débit déterminé.
Le fonctionnement est le suivant:
Au début de l'opération le robinet 9 est fermé.
A l'aide du robinet 8, que l'on referme ensuite, on In- troduit dans le récipient à liquide un certain volume de la solu- tion 11 à faire mousser de concentration Co en produit moussant, jusqu'à une certaine hauteur à l'intérieur de cette colonne.
On fait passer un gaz, par exemple de l'air, à travers le diaphragme 2, le débit de ce gaz est contrôlé par la pression mesurée en 3 et est maintenu constant.
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Il se forme de la mousse, et si aucun remous ne se pro- duit dans celle-ci, la zone de séparation mousse/liquide s'abaisse régulièrement. Après une certaine durée, cette zone correspond à une certaine hauteur égale par exemple à h. Cette hauteur doit être telle que la surface de séparation mousse/liquide reste nettement au-dessus de l'orifice du tube 6.
On constate alors que la concentration Cl en produit moussant est, à ce moment, inférieure à la concentration Co avant moussage. On ouvre alors les robinets 8 et 9 et on règle les débits correspondants de telle sorte que la hauteur h demeure constante, le débit gazeux à travers le diaphragme 2 restant, bien entendu, inchangé.
Dans ces conditions, la concentration Cl reste inchan- gée et inférieure à Co. L'excédent de substance moussante, corres- pondant à la différence Co-Cl, passe constamment dans la mousse où il s'accumule en même temps que la hauteur de mousse augmente.
Dès que cette hauteur atteint la valeur H, la mousse commence à s'évacuer par la pipe 4. Il s'établit, dès lors,un état de régime tel que, dans l'unité de temps, la quantité Qe de solution qui entre dans l'appareil par le tube 6 est égale à la quantité Qs qui en sort par le tube 7 augmentée de la quantité Qm qui correspond à la retransformation en liquide de la mousse éva- cuée en 4.
On a donc: Qe = Qm + Qs
La concentration en produits moussants du liquide pro- venant de la mousse évacuée en 4 est Cm. Pendant toute cette opé- ration, les concentrations Cl et Cm restent constantes si la con- centration Co de la solution originale reste, elle-même.constante.
L'opération étant bien conduite, notamment l'essorage de la mousse étant suffisant, on a :
Cm > Co > Cl
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et la différence Cm - Co qui constitue le bénéfice de l'opération est d'autant plus grande que l'essorage, par simple gravité, de la mousse est plus poussé, c'est-à-dire, par exemple, que la hauteur H de la colonne de mousse est plus grande avant le prélèvement en 4.
Il convient de noter que, si l'essorage de la mousse est très poussé, la quantité Qm débitée en 4 peut être très faible et la concentration Cm tellement élevée qu'elle peut, dans beau- coup de cas, dépasser la saturation. La mousse évacuée en 4 peut alors contenir une phase solide.
On conçoit qu'il est possible de monter en série plusieurs mousseurs semblables à celui dont le fonctionnement vient d'être décrit.
Il suffit pour cela de connecter le tube de sortie 7 du premier mousseur au tube d'entrée 6' d'un second mousseur. Le tube 7 de ce second mousseur peut, à son tour, être relié au tube 6* d'un troisième appareil, et ainsi de suite autant de fols qu'on le désire. Les figs.S, 3 et 4 représentent des installations ainsi obtenues. Dans les figs.2 et 4 toutes les colonnes A, B, C sont au même niveau.
Dans la fig.3 elles sont de plus en plus basses.
Les réglages des débits liquides et gazeux de ces diffé- rents mousseurs s'opèrent en tenant compte des règles qui ont été exposées plus haut.
Les concentrations en produits moussants des solutions contenues dans les différents mousseurs B, C ..., montés en série, étant d'autant plus faibles que ces mousseurs sont plus éloignés du premier mousseurs A, il est, dans la plupart des cas, nécessai- re, non seulement d'augmenter les débits gazeux de ces mousseurs éloignés, mais aussi d'en modifier les formes, de manière à ob- tenir un moussage-essorage convenable, malgré la diminution du pouvoir moussant des solutions à traiter.
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C'est ainsi qu'on peut être amené à utiliser une série de mousseurs tels que ceux dont les formes sont schématisées sur la fig.4. Dans ce montage; le premier mousseur A est prévu pour recevoir un gros volume de mousse provenant d'une quantité de li- quide relativement faible, tandis que le dernier mousseur C de la série comprend un gros récipient à liquide et un récipient à mousse de dimensions très réduites.
Des mousseurs-essoreurs en continu peuvent être montés en série parallèle, suivant, par exemple, des schémas tels que celui représenté à la fig.5.
Les chiffres 12 de référence désignent les mousseurs. La circulation des liquides s'effectue du réservoir 10 vers des réservoirs 13 et 14 à travers les mousseurs 12 dont le couplage est effectué à l'aide de conduites 15 munies de vannes 16. Des conduites transversales 17 avec vannes 18 servent à l'égalisation des débits dans les différentes branches de l'installation. Bien entendu, des pompes peuvent, (si besoin est) être installées dans des endroits convenables des différents circuits.
Naturellement l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
Entre les diverses colonnes, il peut être utile d'intro- duire dans la solution en traitement certaines substances ayant, par exemple, pour but de faire varier le pH ou la concentration saline, des agents tensio-actifs, des agents précipitants ou coagulants, des réactifs colorés, des diluants, etc.. Ces additions peuvent être faites à l'aide de tubes ou d'ajustages convenables, soit dans les colonnes elles-mêmes, soit dans les canalisations qui les relient entre elles.
Dans certains cas, on peut tirer bénéfice de moussages différentes températures.
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Certains mousseurs pourront alors, suivant les besoins, être chauffés ou refroidis, par exemple par circulation d'eau chaude ou froide, de vapeur ou de saumure dans des manchons en- tourant les mousseurs ou dans des systèmes tubulaires ou à serpen- tin, ou encore par chauffage électrique.
Dans certains cas, en outre, il peut être utile de chauf- fer ou de refroidir la mousse, à l'exclusion du liquide ou inver- sement.
Le réchauffement ou le refroidissement des solutions peut aussi, bien entendu, être effectué par tout procédé connu pendant le parcours du liquide entre deux mousseurs successifs.
Des agitateurs de mousse peuvent aussi être utilisés dans ces mousseurs-essoreurs continus à élément unique ou à éléments multiples.
Les différentes matières employées pour la construction des appareils qui viennent d'être décrits peuvent être quelconques, pourvu qu'elles soient compatibles avec les substances traitées; on pourra, par exemple, employer le verre, les métaux, les matiè- res plastiques transparentes ou non, le bois, la maçonnerie, etc.
Les dimensions de ces appareils peuvent être quelconques.
Ces appareils peuvent avoir soit, par exemple, la taille habituel- le des appareils servant aux manipulations dans les laboratoires de chimie, soit les dimensions d'installations industrielles (applications du procédé à l'industrie sucrière ou à l'amidonne- rie par exemple).