<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE D'EXTRACTION ET DE FRACTIONNEMENT DE MATIERES DE VALEURo
La présente invention concerne un procédé pour l'extraction de matières de valeur, et elle a essentiellement pour objet le lavage des ma- tières de valeur contenues dans le gaz de charbon, le gaz de bois, le gaz na- turel et autres gaz semblables, la séparation des agents de lavage et des impuretés ainsi que des constituants liquides tels que brai, poix et autres corps semblables des gaz et vapeurs des matières de valeur, et le fraction- nement du brai, du benzol, de l'huile 'minérale et autres produits semblableso
Le procédé suivant la présente invention est essentiellement ca- ractérisé par le fait que les gaz ou vapeurs des matières de valeurs sont soumis à un mouvement circulaire, à une vitesse variant par paliers,
de tel- le sorte que les constituants liquides ou les impuretés sont projetés vers la périphérie et recueillis ou déposés et que les gaz ou vapeurs nettoyés sont évacués vers l'intérieure
Les gaz ou les vapeurs en mouvement circulaire, reçoivent ainsi, dans le premier palier, une vitesse progressivement croissante, et ils pénè- trent, après avoir atteint la vitesse maxima désirée, dans le palier suivant avec une vitesse initiale fortement diminuéeo
L'invention repose sur le fait qu'une séparation complète des constituants liquides, mêmes des gouttelettes les plus petites ayant une grande tension superficielle, contenus dans des gaz et des vapeurs n'est ob- tenue par voie naturelle, à l'aide d'un effet centrifuge approprié et d'un lavage correct des matières de valeur des gaz,
que par le contact intime et répété des gouttelettes les plus petites de l'agent de lavage avec les par- ticules de gaz les plus petites, l'opération de lavage étant ainsi réduite à une durée minima, et qu'un fractionnement des matières de valeur à l'évapo- ration ou à l'évaporation partielle est une fonction de séparation des con- stituants liquides des vapeurs.
Dans la purification-poussée du brai suivant les procédés habituels connus jusqu'à ce jour, les gaz étaient poussés, avec l'action combinée d'une chute de pression de 80 à 100 mmo d'eau à travers de petits trous ou de gicleurs
<Desc/Clms Page number 2>
sur des tôles déflectrices ou autres dispositifs semblables disposés derrière les trous ou les gicleurs et à faible distance de ces derniers, afin d'amener les gouttelettes de brai à leur état liquide. Toutefois les gouttelettes de brai qui venaient frapper les dites plaques étaient pulvérisées et les parti- cules fines étaient à nouveau entraînées par le gaz s'écoulant par les espa- ces intermédiaires, de sorte que l'on ne pouvait obtenir qu'une séparation partielle.
Il en était de même dans les centrifugeuses utilisées jusqu'à ce jour, telles que désintégrateurs et autres appareils semblables, dans lesquels des gouttelettes déjà existantes étaient divisées ou pulvérisées par les tiges en rotation, et entraînées à nouveau par le courant gazeux.
D'après les procédés connus jusqu'à ce jour pour le lavage des matières de valeur et d'après le procédé dit par entrainage à la vapeur des vapeurs de la matière de valeur à partir de leur produit de lavage, ainsi que pour le fractionnement, les gaz et vapeurs étaient cheminés, à très faible vitesse, en contre-courant par rapport aux produits liquides, les gaz et les vapeurs, divisés aussi finement que possible par des cloches à bord denté plongeant dans l'agent liquide ou par des claies en bois ou des anneaux de "Raschig" passant par ledit agent sous forme de bulles de grosseur correspon- danteo Dans ce cas les bulles viennent, par leur surface, en contact avec les agents et ne libèrent pas les produits ou les matières de valeurs enfer- més.
C'est pour cette raison que l'on avait besoin dans tous les cas où l'on voulait avoir un bon lavage ou un entrainage à la vapeur et un fraction- nement, deux jusqu'à trois appareils grands et hauts, présentant chacun uns; certain nombre d'étageso Malgré tout on ne pouvait obtenir un lavage complet et une distillation complète des gouttelettes liquides les plus fines présen- tes sous forme de brouillards;
les gouttelettes les plus fines étaient égale- ment entraînées par les gaz et les vapeurs montant très doucement, ce qui im- pliquait des pertes constantes, particulièrement dans le lavage du benzol et un entrainage en huile de lavage précieuse et couteuseo Dans le lavage NH3 suivant les procédés connus jusqu'à ce jour on n'obtenait, malgré les grands laveurs, qu'une solution aqueuse de NH3 à 1,2 % c'est-à-dire 10 jusqu'à 12 gr/la
Suivant le procédé conforme à l'invention les gaz pour la sépara- tion et le lavage des matières de valeur, ainsi que les vapeurs de ces derniè- res pour la séparation des agents de lavage et pour le fractionnement de ces matières, sont mis en mouvement circulaire à vitesse variables sous l'action connue d'une chute de pression., les éléments liquides à séparer,
même les gouttelettes les plus fines qui existent à l'état de brouillard, étant, par un choix correct de la vitesse maxima à envisager et une vitesse ultérieure fortement diminuée, et du fait de leur énergie cinétique ou de la force cen- trifuge, projetés vers l'extérieur et recueillis et déposés, alors que les gaz et vapeurs nettoyés sont acheminés vers l'intérieure
Suivant l'invention, les gaz et vapeurs en mouvement circulaire, reçoivent une vitesse progressivement croissante et après avoir atteint une vitesse adaptée à la tension superficielle des gouttelettes liquides consi- dérées à séparer une vitesse fortement décroissante, les gouttelettes, même les plus fines, pouvant passer par le courant gazeux s'écoulant à une vi- tesse très réduite et s'accumuler à l'état liquide.
Le changement de vites- se est produit simplement avec une diminution de pression faible d'environ 10 à 15 mm d'eau, en transformant la pression statique en vitesse et en transfor- mant à nouveau cette dernière en pression,
Le lavage des vapeurs de matières de valeur et la séparation des agents de lavage peuvent être rendues plus efficaces suivant l'invention en choisissant un nombre élevé de paliers de vitesse parcourus successivement par le courant gazeux et le courant vapeur, les vitesses prévues pour l'éclatement des gouttelettes de liquide devant dans ce cas être choisies de façon à pro- duire cet effeto Les gouttelettes injectées ou leurs particules déchirées aux endroits de section retrécie, sont d'abord refoulées du côté intérieur du courant'gazeux, et par la suite, du fait de l'effort centrifuge,
elles sont à nouveaux refoulées vers l'extérieur ce qui les fait passer à plusieurs re- prises à travers le courant gazeux.
<Desc/Clms Page number 3>
Conformément à l'invention on améliore davantage l'efficacité du lavage en provoquant pour les gaz, au début de second palier, après atteinte de la première vitesse suffisamment grande pour obtenir le premier éclatement des gouttelettes de liquide, un changement de direction les déplaçant en sens inverse de leur déplacement dans le premier palier, et à des vitesses succes- sivement croissantes et décroissantes. De ce fait, les gouttelettes déjà refoulées dans le courant gazeux du côté extérieur, sont projetées, à l'en- droit où s'effectue l'inversion du mouvement, vers l'extérieur et passent par le courant gazeux s'écoulant par le second palier avec une vitesse de mouvement croissante pour être séparées à l'état saturé après avoir atteint une vitesse maxima adaptée à leur tension superficielle.
La vitesse finale, dans ce palier est choisie aussi grande que possible pour l'éclatement des gouttelettes fraîches d'agents de lavage'qui y sont injectées, et elle peut ensuite être transformée en un mouvement hélicoïdal dirigé vers le bas. Dans les vitesses finales qui résultent, pour la séparation, des sections de passa- ge du gaz qui croissent d'abord et se rétrécissent ensuite, les gouttelettes accumulées dans le voisinage de la vitesse la plus faible, n'éclatent pas mais sont refoulées vers l'extérieur et peuvent être recueillies dans le pa- lier suivante Les agents de lavage frais y sont injectés, ils sont recueil- lis, après lavage complet des gaz par l'évacuation intérieure de ceux-ci et réinjectés dans le voisinage du premier palier de vitesse pour saturation complète.
Le procédé suivant l'invention a permis de constater que la sé- paration des gouttelettes de goudron qui sont présentes à l'état de brouil- @ lard, avec leur tension superficielle très grande, à partir du gaz brut, aug- mente constamment avec la vitesse constamment croissante de (16 à 43 gro/100 M ), la fraction en poix augmentant également (de 7 à 17 gro par 100 M3) et la fraction en huile légère appartenant encore au benzol, ainsi que les con- densats H2O diminuant constamment, ces derniers de 145 à 20 gr. par 100 M3.
Par la suite, les gouttelettes à tension superficielle la plus faible furent déchirées et à la vitesse maxima appropriée au cas de la séparation du gou- dron et de la poixo Pour une injection d'eau d'une durée de deux heures, l'eau séparée contenait 2,8 % de NH3 = 28 gr.
par litre, H2S 10,2 gr/la et CO2 10,3 gr/lo
Les agents de lavage connus, ainsi que des matières de valeur dé- jà récupérées et éventuellement la vapeur nécessaire sont, conformément à l'in- vention, injectés à l'aide de gicleurs ou insufflés dans la région de la vi- tesse croissante et ils sont entraînés par les gaz ou les vapeurs dans le sens d'écoulement de ces derniers, Il s'en suit que les gouttelettes injectées viennent constamment en contact intime avec d'autres particules, même les plus petites du gaz, étant donné que les gouttelettes restent à l'arrière dans la région de la vitesse croissante par suite de leur force d'inertie, et qu'elles passent dans la région de la vitesse décroissante, par suite de l'é- nergie cinétique qui leur est communiquée par la vitesse maxima considérée,
par le courant gazeux tombé ici à une valeur considérablement diminuée, en venant à nouveau en contact avec d'autres particules, les plus petites, du gazo
Pour obtenir un lavage complet, l'effet du contact intime répété est augmenté suivant l'invention en choississant, compte tenu de la tension superficielle des gouttelettes, la vitesse maxima considérée aussi grande que possible, de sorte qu'au voisinage de cette vitesse maxima on peut obtenir l'éclatement même des gouttelettes les plus petites, les particules les plus fines des gouttelettes passant par le courant gazeux en perte de vitesse du fait de leur énergie cinétique, et venant en contact intime avec les parti- cules les plus petites du gazo
Pour obtenir une augmentation de la durée de lavage, on communi- que, suivant l'invention, aux gaz, après atteinte de la vitesse maxima,
un mouvement hélicoïdal à vitesse progressivement décroissante. Suivant l'in- vention, on peut également obtenir une augmentation de la durée de lavage en communiquant à nouveau aux gaz entraînés en un mouvement circulaire à vites- se variable, après diminution de la vitesse, une vitesse maxima, le mouvement
<Desc/Clms Page number 4>
se poursuivant ensuite avec une vitesse fortement décroissante., La vitesse finale dans le premier palier pour l'éclatement des gouttelettes peut être fixée à une valeur importante, et la vitesse finale dans le palier suivant, dans le but d'obtenir un bon lavage, peut être déterminée en fonction de la tension superficielle des gouttelettes, ou inversément comme par exemple dans la séparation du goudron et lavage ultérieur H2S.
Dans la séparation des agents de lavage des vapeurs de matières de valeur, on ajuste la vites- se maxima qui est d'abord atteinte à l'éclatement des gouttelettes des agents de lavage, et la vitesse maxima suivante à la séparation., Dans le voisinage où la vitesse commence à nouveau à augmenter, on peut injecter des agents de déflegmation.
A titre d'exemple pour le procédé continu suivant l'invention, on a exposé ci-dessous la récupération et le fractionnement du benzol :pour le lavage du benzol on injecte l'huile fraîche de lavage dans la région où la vitesse augmente pour la dernière fois, la vitesse finale dans ce palier ayant une valeur importante dans le but de produire l'éclatement des goutte- lettes d'huile de lavage. L'huile de lavage séparée et déjà enrichie dans la région suivante de vitesse fortement diminuée, est à nouveau injectée dans la région du premier palier à vitesse croissante et elle est séparée ou recueil- lie à l'état saturé dans le second palier de vitesse ou dans l'avant-dernier palier de vitesse fortement diminuée.
Après chauffage du mélange*, les vapeurs de benzol sont à nouveau introduites dans le premier palier avec l'huile liquide de lavage, et ce à une vitesse suffisamment élevée pour produire l'éclatement des gouttelettes d'huile de lavage ; vapeurs et l'huile de lavage liquide s'écoulent, après séparation de l'huile de lavage dans la région du second palier à vitesse initiale fortement réduite et avec une faible vitesse qui correspond à une séparation complète des gouttelettes les plus fines d'huile de lavage qui peuvent éventuellement être encore présentes, les gouttelettes les plus fines étant séparées complètement dans la région du second palier de vitesse.
Après réfrigération appropriée, les vapeurs de benzol léger, avec les parti- cules liquides de benzol lourd, sont amenées à un premier palier à grande vi= tesse dans le but de l'éclatement des gouttelettes de benzol lourd, et on leur communique dans le second palier, éventuellement avec apport de vapeur, une faible vitesse pour provoquer la séparation complète des gouttelettes.On peut également, par injection dans la région du second ou d'un troisième pa- lier à vitesse croissante ajouté au second avec injection éventuelle d'un agent réfrigérateur, recueillir dans ledit second ou le troisième palier du toluène ou du xylol, les vitesses devant alors être réglées suivant la ten- sion superficielle des particules liquides à séparer.
A titre d'exemple on a représenté au dessin annexé une forme de réalisation et des variantes d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procé- dé suivant l'invention la figure 1 représente en coupe centrale verticale un réservoir suivant l'invention à deux paliers; la figure 2 est une coupe horizontale de la figure 1 suivant la ligne a - a; la figure 3 est une coupe horizontale de la figure 1 suivant la ligne a-a, toutefois appliquée à un réservoir à trois paliers. la figure 4 est une coupe semblable à celle de la figure 3, mais appliquée toutefois à un réservoir à six paliers; la figure 5 représente une variante du réservoir à deux paliers; la figure 6 est une coupe transversale de la figure 5 suivant la ligne a-a; la figure 7 est également une coupe transversale de la figure 5 suivant la ligne a-a, mais appliquée à un réservoir à trois paliers 1;
la figure 8 est une coupe transversale analogue à celle de la
<Desc/Clms Page number 5>
figure 4 appliquée toutefois à un réservoir à quatre paliers avec un point de rebroussement après le premier palier de vitesse.
Dans les dessins les mêmes éléments ou les éléments semblables sont dotés des mêmes' chiffres de référence.
Dans la forme d'exécution des figures 1 et 2 on a disposé à l'in- térieur de l'enveloppe cylindrique 1 du réservoir et excentré par rapport à elle un second cylindre 2 de hauteur égal à la distance entre le couvercle 3 de l'enveloppe 1 et le fond intermédiaire 4 et qui présente, du ëôté opposé à celui dans lequel est prévu la tubulure d'entrée 5, une ouverture 6 intéres- sant toute la hauteur. -
La référence 7 désigne un tuyau d'évacuation de vapeur ou de gaz, qui passe par le couvercle 3 et descend jusqu'au fond intermédiaire 4, le dit tuyau étant pourvu sur sa face arrière d'une fente longitudinale longue 8.
Dans l'angle que forme le tuyau 7 avec-la paroi du cylindre inté- rieur 2 est prévue dans le fond intermédiaire 4 une ouverture de passage ou tuyau 9 par lequel s'écoule constamment dans la chambre 11 le liquide qui s'a- masse sur le fond intermédiaire 4 et qui a été séparé des gaz et des vapeurs ou déposé de ces derniers, ledit liquide pouvant être évacué de la chambre 11 par la tubulure 12.
Par la disposition excentrée du cylindre intérieur 2 par rapport à l'enveloppe 1 d'une part, et du tuyau d'évacuation 7 par rapport au cylin- dre intérieur 2, on forme deux chambres ou canaux présentant la forme de croissants qui sont traversés avec des vitesses variant et changeant constam- ment suivant les variations de la section transversale, par les gaz ou la vapeur amenés par la tubulure d'entrée 5. '
Le canal extérieur en forme de croissant, entre la paroi du réser- voir 1 et le cylindre:intérieur 2 est séparé en deux chambres distinctes 1 et 14 par une paroi verticale 14 intéressant toute la hauteur.
Le mode de fonctionnement de l'appareil décrit ci-dessus est le suivant
Les gaz contenant les matières de valeur sont introduits dans le réservoir 1 'par la tubulure d'entrée 5 et ils parcourent la chambre 1 exté- rieure en forme de croissant avec une certaine vitesse initiale Al, ladite vitesse augmentant jusqu'à la valeur finale El du fait de la section qui di- minue constamment. Les produits de lavage sont injectés dans la chambre 1 par la conduite 17. Les gouttelettes à poids spécifique plus élevé ainsi que les impûretés sont entraînées par le courant, dans -le sens de son dépla- cement.
Dans le voisinage de la vitesse maxima E1, les particules liquides qui'sont entraînées, sont, par suite de la force centrifuge, refoulées vers la paroi intérieure'du réservoir 1 et elles sont "insufflées" d'une manière accélérée dans la chambre 2 qui constitue le second palier de vitesse et dans laquelle les gaz ou les vapeurs pénètrent avec une vitesse A2 fortement di- minuée par suite de la section qui augmente brusquement.
Par suite de l'éner- gie cinétique des particules les plus lourdes contenues dans le courant ga- zeux ou de vapeur, leur vitesse ne diminue pas dans la même mesure que celle des particules de gaz et de vapeur, d sorte-que les particules à poids spé- cifique le plus élevé, même celles les-plus petites qui sont présentes sous la forme de brouillard, se déplacent le long de la paroi intérieure duréser- voir 1, pénètrent'dans la chambre collectrice 14 et se déposent dans cette dernière.
Les particules qui sont encore entraînées par les gaz et les'va-' peurs le long de la paroi extérieure de la chambre 2 sont recueillies dans la pointe extrême de la chambre 2 en forme de croissant, et les gaz nettoyés de toutes les impûretés, du produit de lavage et de tout autre produit qui pourrait y a être contenu, sont refoulés à travers l'ouverture 8 dans le tuyau 7 et peuvent s'échapper.
Il est clair que l'on peut obtenir tout effet désiré, comme ceci a été décrit et expliqué avec le procédé, suivant les modifications de la
<Desc/Clms Page number 6>
section des chambres et canaux placées les unes derrière les autres.
Dans le mode d'exécution de la figure 3 on constitue, par la dis- position excentrée d'un troisième cylindre intérieur 13, trois chambres I, II et III qui forment trois paliers de vitesse différents, Al, A2 et A3 dé- signant les diverses vitesses initiales El et E2 les diverses vitesses fina- les dans les deux premières paliers, le choix de la valeur de ces vitesses dépendant du but que l'on se> propose d'atteindre.
Dans le mode d'exécution représenté dans la figure 4 on a égale- ment disposé dans le réservoir extérieur 1, excentrés par rapport à ce der- nier et entre eux, les deux cylindres intérieurs 2 et 15. Toutefois, ce mode de réalisation se distingue de celui de la figure 3 par le fait que dans les espaces entre les divers cylindres la section de passage se rétré- cit et s'élargit constamment du fait des garnitures 19 à 22, de sorte que l'on constitue ainsi divers paliers de vitesse I, II, III, IV et V avec des vites- ses qui changent constamment.
..On obtient.ainsi, que les gouttelettes de li- quide et les impûretés contenues dans le courant gazeux sont projetées constam- ment d'une paroi sur l'autre ce qui permet de donner aux particules les plus fines l'occasion de passer à travers le courant gazeux dans la région de vi- tesse croissante, par suite de l'énergie cinétique qu'elles contiennento Les diverses vitesses finales dans chaque palier peuvent avoir une valeur élevée, réglée suivant la tension superficielle des gouttelettes de liquide pour l'é- clatement ou bien. encore elles peuvent être réglées de façon à produire leur séparation, comme par exemple dans les paliers III et V.
Les formes de réalisation des figures 5 et 6 se distinguent essen- tiellement de celles décrites ci-dessus en ce que la chambre extérieure I' a une hauteur inférieure à celle de la chambre intérieure II' qui se prolonge vers le bas. Le fond intermédiaire 4' ferme la chambre I' vers le bas alors que la chambre II' est prolongée jusqu'au fond 10. Le tuyau 7' pour l'évacua- tion des gaz et de la vapeur, et qui est ouvert vers le bas, est disposé dans le centrée De plus, la coupe transversale de la chambre intérieure II' est uniforme et ne présente pas la forme d'un croissante
Dans le mode d'exécution de la figure 7 on a prévu, au lieu de deux chambres, trois chambresI', II', III' de façon que l'on peut travail- ler dans ce cas là avec trois paliers de vitesse.
Les deux premières cham- bres I' et II' présentent en coupe la forme de croissant alors que la cham- bre intérieure III' présente une coupe ànnulaire uniforme. Le fait'de pré- voir cette dernière chambre a pour résultat que les gaz et les vapeurs, après avoir atteint la vitesse maxima dans le second palier obtiennent un mouvement hélicoïdal à vitesse décroissante.
Dans la forme de réalisation représentée à la figure 8, on a pré- vu dans le réservoir, quatre paliers de vitesse dont les deux premiers, les paliers I' et II' produisent une vitesse progressivement croissante alors que dans le palier III' la vitesse du courant gazeux est d'abord diminuée pour atteindre ensuite une grande vitesse finale, sur quoi le courant gazeux pénètre enfin, avec une vitesse fortement diminuée., dans le quatrième ou der- nier palier IV' dans lequel il est acheminé vers le bas en un mouvement cir- culaire de vitesse constamment décroissanteo
Par rapport aux modes d'exécutions décrits ci-dessus, celui de' la figure 8 se distingue nettement par là disposition d'un point ou d'une arête de rebroussement 23 après la sortie du premier palier de vitesse I',
arête grâce à laquelle le courant gazeux est obligé de traverser la cham- bre II' suivant une direction opposée à celle qu'il avait dans la chambre l'.
Une conduite'de liquide 16,17 avec une installation d'évacuation 18 sert à aspirer le produit de lavage séparé et accumulé dans le réservoir central et à le réintroduire dans la chambre 1'.
Par la conduite 25 on introduit des produits de lavage frais, alors que les produits de lavage saturés sont enlevés par la conduite 24.
<Desc/Clms Page number 7>
Les appareils simples décrits ci-dessus, peuvent être fabriqués à l'aide de tuyaux ou portions de tuyaux et¯ne nécessitent aucune autre gar- niture intérieure. Leurs dimensions ne comportent que le tiers de la hau- teur et moins de la moitié du diamètre des grands laveurs et appareils pour 'entrainage à la vapeur, très hauts pourvus de garnitures de prix élevé pour la mise en oeuvre des procédés connus.
Le procédé en courant continu suivant l'invention peut également être appliqué de la même manière pour la séparation d'éléments de composition liquides et d'impuretés de gaz et vapeurs de tous genres, pour le lavage'de matières de valeur à partir de matières pouvant être complètement vaporisées et pour le fractionnement de toutes les matières à points d'ébullitions dif- férents ainsi que pour l'entrainage à la vapeur des liquides véhiculés à par- tir des vapeurs d'alcool dénaturé, de vapeur d'alcool et autres produits sem- blableso REVENDICATIONS,
1. - Procédé pour la récupération ou le lavage de matières de va-.
leur des gaz de charbon, des gaz de bois, des gaz naturels et autres gaz ana- logues, à l'aide de produits de lavage connus, pour la séparation d'éléments constitutifs liquides ainsi que des impûretés et des produits de lavage à par- tir de gaz et de vapeurs de toutes sortes, et pour le fractionnement du brai, du benzol, de l'huile minérale et autres produits semblables par évaporation et sous l'action d'une chute de pression, caractérisé par le fait que les gaz ou vapeurs des matières de valeur sont mises en mouvement circulaire à une vitesse variant par paliers de telle sorte que les éléments constitutifs li- quides ou les impuretés sont projetés vers l'extérieur et recueillis ou dépo- sés et que les gaz ou vapeur sont acheminés vers 15intérieur.