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Procédés et appareils pour mettre des liquides en contact.
La présente invention concerne des procédés et des appa- reils pour mettre des liquides en contact.
Deux types distincts bien connus d'appareils de contact sont. la colonne verticale et le mélangeur-décanteur. Ce dernier a l'avantage d'être horizontal ce qui simplifie considérablement le problème consistant à enfermer l'appareil de contact, spéciale- ment lorsqu'il est destiné à traiter des liquides radio-actifs car, dans ce cas, un blindage lourd peut devoir être prévu. Des mélangeurs décanteurs nécessitent cependant un dispositif servant à agiter les liquides dans chaque compartiment du mélangeur ce qui implique né cessairement une complication mécanique et entraîne la nécessité d'un entretien régulier.
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On a utilisé des impulsions d'air dans des colonnes verti- cales pour améliorer l'efficacité de la mise en contact,, et on a appliqué ce procédé aux mélangeursp-décanteurs, afin d'agiter les liquides dans les mélangeurs. Cependant, il faut prévoir au moins, une conduite d'impulsion pour chaque mélangeur.
La présente invention a pour but de procurer un appareil de contact liquide-liquide très efficace et extrêmement simple qui, s'il le faut, puisse être construit de façon à fonctionner dans un blindage massif avec un entretien minimum.
Suivant la présente invention, un appareil de cents et liquide-liquide comprend plusieurs chambres reliées en série par des conduits qui sont tous en pente dans le même sens, depuis un niveau élevé dans une chambre jusqu'à un niveau peu élevé dans une chambre aajacente; la chambre d'extrémité située en amont de cette pente comportant une entrée de liquide en phase légère et une sortie de liquide en phase lourde et la chambre d'extrémité située en aval comportant une sortie-de liquide en phase légère et une entres de liquide en phase lourde, et un dispositif pour produire un Mouvement pulsatoire des liquides à travers la série de chambres de façon Que, dans un sens du mouvement pulsatoire, la phase légère s'écoule vers l'aval par les conduits, et dans l'autre sens du mouvement pulstoi- re,
la phase lourde soit pompée vers l'amont par ces conduits et dis persée dans la phase légère contenue dans la chambre adjacente.
Dans une forme d'exécution préféra ces chambres sont obtenues en cloisonnant une chambre cylindrique oblongue, chaque cloison comportant deux plaques espacées, dont l'une est perforée près de son bord supérieur de façon à constituer un barrage a écou- lement par dessus et dont l'autre est perforée près de son bord intérieur de façon à constituer un barrage à écoulement par dessous, les espaces séparant les plaques constituant les conduits.
Afin que la présente invention soit bien comprise, on se référera à la description donnée ci-aprés, à titred'evmple, avec référence aux dessins annexés d'une forme d'exécution prati-
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que de l'invention. Dans les dessins :
La figure 1 est un schéma représentant le principe de la présente invention ;
La figure 2 est une coupe verticale longitudinale schéma- tique d'une forme d'exécution pratique ;
La figure 3 est une coupe verticale longidutinale a plus grande échelle d'un détail de la figure 2 ;
La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figu- re 3 ; et,
La figure 5 est un graphique de rendement de l'appareil représenté sur les figures 2 à 4.
Sur la figure 1, l' appareil de contact comprend une série de chambres 1, 2 et 3 toutes disposées au même niveau. La chambre 1 comporte une entrée de phase légère 4, une sorti? de phase Lourde 5 et une conduite d'impulsion 6. La chambre 3 comporte une sortie de phase légère 7 et une entrée de phase lourde 8.
La chambre intermédiaire 2, (en pratique il y en a plu- sieurs) est reliée à la chambre adjacente par des conduits 9, qui présentent tous une pente dirigée dans le sens de l'écoulement de la phase légère.
L'agencement est tel que la phase légère puisse s'écouler par gravité depuis l'entrée 4 à travers les différentes chambres par les conduits 9 et puisse déborder à la sortie 7. En pratique, pour mettre en contact une phase lourde avec la phase lgère, on intro- duitla phase lourde dans la chambre 3 et on applique une pression
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pulsatoire a .La concluite 6.
L; effet CeS pulsations est cet que pen- dant ce que l'on appellera la course avant, la phase 1^gère est légèrement accélérée dans son passage à travers l'appareil de contact tandis que lors de la course arrière, la phase lourde qui s'est dépo- sée initialement dans le fond de la chambre 3 est élevée et pompée par le conduit 9 et est dispersée dans la phase légère contenue dans la chanbre 2.
En faisant en sorte que le débit de la phase légère à l'entrée 8 soit légèrement inférieure à ce débit de pompage, on éta- blit un état hydrodynamique stable dans lequel, pendant la course
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avant, la phase lourde trouve un niveau constitué par l'interface 10 dans les chambres 2 et placé près de l'extrémité inférieure de chaque conduit 9 et pendant chaque course arrière, cette phase lour- de est pompée dans la partie supérieure de la chambre adjacente et dispersée dans la phase légère y contenue. Pour contribuer à la dis- persion, des ajutages distributeurs ou des éléments analogues peu- vent être prévus à !-'extrémité supérieure de chaque conduit 9.
L'interface 11 dans la chambre 1 doit être commandé sépara ment ce qui est facilement réalisé à l'aide d'une vanne 12 montre dans la sortie 5.
Dans la forme d'exécution représentée sur les figures 2 à 4, les chambres 2 sont avantageusement obtenues en cloisonnant une chambre cylindrique oblongue formée par un tube en verre au borosilicate 13. Chaque cloison consiste en une paire de plaques ci!' culaires 14 et 15 pourvues chacune d'une bride 16 et une bague d'é- tanchéité 17. Les paires de plaques 14 et 15 sont montées sur une tige 18, les plaques de chaque paire étant séparées par de petits organes d'espacement 19 et les paires de plaques par de longs orga- nes d'espacement 20.
Un petit segment de chaque plaque 14 et 15 est percé de trous 21, et les segments perforés des plaques 14 (qui par rapport à chaque paire sont placés près de l'entrée de phase lourde) se @ trouvent en bas des plaques tandis que les segments perforés des plaques 15 se trouvent en haut de ces plaques. Les plaques consti- tuent ainsi des barrages à écoulement par dessus et par dessous et l'espace séparant les plaques de chaque paire constitue un conduit reliant les chambres 2, semblable au conduit 9 de la figure 1.
Les chambres 1 et 3 sont des accessoires en T en verre au borosilicate raccordés comme le montrent les dessins par des brides folles au tube 13 et la branche verticale de la chambre 3 est prolon gée vers le haut par un court tube ouvert 22, relié à cette branche également par des brides entre lesquelles est branchée la sortie 7 de phase légère. L'entrée 4 de phase légère est branchée entre les
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brides reliant la chambre 1 au tube 13 et les raccordements restant qui ont les mêmes chiffres de référence que sur la figure 1 sont branchés aux extrémités arrêtées des accessoires en T formant les chambres 1 et 3. L'interface 11 est agencé de façon à être placé dans la branche raccordée à la chambre 1 par un réglage approprié de la vanne 12.
La conduite d'impulsion 6 est raccordée par l'interm4diai re d'une chambre d'expansion 23 à un élément pulsateur 24 actionné par un moteur à air comprimé 25.
Pour assurer qu'une certaine partie de l'air contenu ini- tialement dans les chambres 1 et 2 ne soit pas emprisonnée dans cel le-ci au démarrage, on peut prévoir une petite encoche 26 (figure 4) dans la périphérie de chaque plaque 14 et 15, à son point supé- rieur, et on arrête la bague d'étanchéité 17 de part et d'autre de cette encoche, les extrémités de la bague étant insérées dans des trous ménagés dans la bride 16 et ^tant rabattues en 27 comme le montrent les dessins.
La forme d'exécution représentée sur les figures 2 à 4 fonctionne en substance de la même façon que celle décrite avec référence à la figure 1. Les perforations 21 mélangées dans les pla- ques 15 assurent une dispersion de la phase lourde dans la phase légère pendant la course arrière de la pompe 24 et les perforations 21 ménagées dans les plaques 14 dispersent la phase légère dans la phase lourde pendant la course avant de la pompe, donnant un effet de mise en contact secondaire. Il est à remarquer que l'interface 11 se trouve, en fait, dans un puits et que sa position n'est pas affectée par les pulsations, ce qui rend la commande (au moyen de la vanne 12) beaucoup plus simple que dans le cas d'une colonne à pul- sation verticale dans laquelle l'interface monte et descend avec les pulsations.
La forme d'exécution décr:i.te plus haut est de nature expé- rimentale. Le diamètre du passage du tube 13 est de 3 pouces (7,62 cm) et les éléments sont représentés approximativement à l'échelle
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sur les figures 2 à 4.
Des données préliminaires ont été obtenues avec une instal- lation d'eau et de toluène utilisant de l'acétone comme soluté. Des essais ont été réalisés à différents débits de solvant (phase légère) et de produit aqueux (phase lourde ou dispersée) le débit maximum utilsé étant de 30 litres/heure* pour cnaque phase. Un a étudié les deux sens de transfert et on a exprimé le résultat sous forme de "longueur d'un élément de transfert" (L.T.U.) basé sur la phase aqueuse.
Des reports des données sous forme de (L.T.U.) ow en regard du facteur d'extraction ( Vw ), où H est le coefficient de cloison-
H V s nement pour l'installation et Vw et Vs sont les débits du produit aqueux et du solvant, respectivement, sont représentés sur la figure 5 pour un transfert du soluté de la phase aqueuse à la phase sol- vant (courbe inférieure) et inversement (courbe supérieure). Les caractéristiques pulsatoires sont constantes dans toute la série d'essais et ont une fréquence de 10 cycles/minute et une amplitu- de de 2,75 ins. (environ 70 mm) mesurée dans la branche verticale supérieure de la chambre 3.
Plusieurs appareils de contact droits construits chacun suivant le principe du tube cloisonné des figures 2 à 4 et dispo- sés parallèlement peuvent être raccordés en série par des coudes en U placés aux extrémités des paires alternées, produisant ainsi une installation très compacte et facilement accessible. Dans un appareil de contact comprenant plusieurs sections reliées en série présentant différentes fonctions, telle que l'arrachement et l'extraction, les produits d'alimentation habituellement impliqués peuvent alors être facilement introduits aux coudes en U.
REVENDICATIONS.
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