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La présente invention se rapporte aux rectifica- teurs à film destinés à la séparation, de préférence, par la méthode de rectification sous vide, des mélanges se trouvant en phase liquide et sensibles à l'action de la tem- pérature.
Dans l'industrie,on utilise pour la rectification des appareils à colonnes, à plateaux ou à garnissage en divers matériaux. Ces colonnes possèdent une résistance hydraulique élevée de sorte qu'elles peuvent difficilement être utilisées pour une rectification sous vide, car la pres- sion absolue régnant dans la partie inférieure de la colonne dépasse la pression absolue régnant dans la partie supérieure de la valeur de la résistance hydraulique.Ce fait, peu im- portant pour les produits ayant une assez grande résistance thermique rend, en cas de substances sensibles à Inaction de température, impossible l'utilisation des colonnes aussi bien à plateaux que des colonnes garnies, du fait que la chute du vide et l'accroissement de la pression absolue créent, en bas de la colonne,
des conditions de température particuliè- rament défavorables.
En général, on réalise la rectification des subs- tances thermiquement instables dans les colonnes de rectifi- cation possédant une faible résistance hydraulique. Au nombre
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de ces appareils on compte les rectificateurs à rotor à évaporation multiple du mélange à distiller par condensa- tion suivant la hauteur de l'appareil. Dans les rectifica- teurs de ce type, qui sont des cylindres verticaux munis de chemises de chauffage, tourne le rotor refroidi intérieu- rement par un agent de refroidissement (cf. "Chemie Ingenieur Technik" de RFA, V. 35, n 3. p. 154, 1963).
Les vapeurs de mélange à distiller qui atteignent la surface du rotor y sont partiellement condensées. Le con- densat est projeté sur la surface inférieure de la paroi du corps et s'y étale, à l'aide des pales du rotor sous forme d'un film liquide mince. Du fait de l'amenée d'un agent de transfert thermique dans les chemises, il se produit une évaporation à partir de la surface du film liquide. Les va- peurs formées sont à nouveau partiellement condensées et constituent le reflux qui est encore projeté vers la surfa- ce chauffée du corps.
A la suite de processus multiples d'é- vaporation et de condensation et de l'interaction active entre le liquide et la vapeur suivant la hauteur de l'appa- reil, le composant facilement volatil est transformé en va- peur et le composant moins volatil en liquide, c'est-à-dire qu'un processus de rectification a lieu. Les rectificateurs susmentionnés possèdent une faible résistance hydraulique et le gradient de températeurs suivant la hauteur de l'appa- reil est déterminé presque exclusivement par la différence des points d'ébullition des composants en cours de la sé- paration. Parmi de tels rectificateurs ne classent les rectificateurs de la société suisse "Louva".
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Pour assurer le fonctionnement normal des appareils "Louva", le jeu entre la tranche extérieure des pales et la paroi intérieure du corps du rectificateur doit être entretenu le plus petit possible. Dans ce cas, le liquide s'étale uniformément sur la paroi intérieure du corps. Pour satisfaire à cette condition, on fabrique habituellement le corps de l'appareil à la suite d'un traitement de précision, car même une légère ellipticité du rectificateur a une in- fluence sur son fonctionnement.
On conçoit que des diffi- cultés apparaissent inévitablement au cours de la fabrica- tion d'appareils de diamètre élevé, car la réalisation d'un corps cylindrique à paroi mince, dépourvu de toute ellepti- cité est d'autant plus compliquée que le diamètre du corps est important,
Le but de la présente invention est d'éliminer les inconvénients précités.
On s'est posé pour tâche de créer un rectifica- teur à film à technologie de fabrication simple et bon mar- ché grâce au fait que la construction proposée permet un jeu assez grand entre le rotor et la paroi du corps.
Cette tâche est effectuée au moyen d'un rectifi- eateur à film réalisé sous forme d'un corps vertical muni d'une chemise pour l'amenée de chaleur d'un rotor refroidi, disposé concent riqument à l'intérieur du corps, dans lequel, selon la présente invention, le rotor est pourvu d'aubes verticales comportant des gauffrages horizontaux à partir desquels le condensat formé sur le rotor refroidi est pro- jeté sur la surface chauffée du rectificateur.
Une résolution avantageuse peut être obtenue en utilisant un rectificateur à film dans lequel autour de
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l'arbre creux du rotor sont installés des tubes verticaux reliés en haut et en bas à l'aide de collecteurs à disques, alors que les pales verticales sont fixées aux tubes men- tionnés.
Il est rationnel de créer un rectificateur à film dans lequel les pales soient fixées aux tubes séparées au moins d'un tube.
Pour assurer une chate uniforme du condensat à par- tir de la surface des tubes verticaux sur les pales on peut avantageusement faire comporter à ces tubes des évidements en nombre correspondant à celui des gaufrages des pales.
De même, on pourra utiliser un tel rectificateur à film dans lequel suivant la hauteur de l'appareil est ins- tallé au moins un collecteur annulaire fixe pour le liquide qui est adjacent à la paroi du corps et porte, à sa périphé- rie, des aubes sous 'lesquelles est disposé,calé rigidement sur l'arbre et possédant un bord vertical à sa périphérie in- térieure, un disque annulaire qui projette de façon uniforme le liquide arrivant sur la surface échangeuse de chaleur.
Le procédé de rectification employé dans l'appareil permet de réaliser le corps avec un jeu assez grand entre la paroi et la tranche extérieure de la pale. Ainsi, la valeur de la force centrifuge sous l'effet de laquelle le jet du liquide est projeté sur la paroi du corps pour une vitesse circonférentielle d'environ 5m/s est plus de 10 fois supé- rieur à la gravité, ce qui constitue pour le jet la marge d'énergie cinétique nécessaire. Ce fait permet, à son tour, de réaliser le ccrps de l'appareil en tôle par soudage ou en tubes métalliques sans traitement mécanique préalable de ceux-ci et permet aussi de faciliter l'assemblage et
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le démontage de l'appareil.
Vu que la résistance hydraulique de l'appareil en cours de f onctionnement est la même que dans les rectifica- teurs de ce type connus on peut l'utiliser avec succès pour la rectification des substances thermiquement instables.
Dans ce qui suit, l'invention est détaillée en se référant à quelques exemples de réalisation et aux dessins joints, dans lesquels la figure 1 est une vue générale en coupe longitu- dinale d'un rectificateur à film, selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1; la figure 3 est une version constructive du recti- ficateur en coupe longitudinale; la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 3.
Le rectificateur à film, représenté selon l'inven-' tion sur la figure 1, est un corps cylindrique vertical 1 chauffé de l'extérieur par les chemises chauffantes 2. Dans le corps 1 tourne, concentriquement disposé, l'arbre creux 3 du rotor 4 à l'intérieur duquel circule l'agent de refroi- dissement.
Le rotor 4 est muni de pales verticales 5 installées ,sur toute la hauteur effective de l'appareil. Ces pales pos- sèdent les gaufrages horizontaux 6.
Les pales 5 du rectificateur étant gaufrées, la chute du liquide sur la surface échangeuse de chaleur 7 du corps 1 se fait d'une façon régulière sous forme de filets minces. Si les pales étaient plates, l'intervention de la force de gravitation aurait empêché la projection uniforme
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du liquide suivant la hauteur de l'appareil.
Autour de l'arbre creux 3 du rotor 4 sont instal- lés les tubes verticaux 8 de longueur égale sur toute la hauteur effective du rectificateur. Les extrémités supérieu- res 9 et inférieures 10 des tubes sont reliées à l'aide des collecteurs à disques analogues 11 et 12 rigidement fixés sur ledit arbre 3. L'espace intérieur 13 du collecteur in- férieur 12 est en liaison avec l'arbre creux 3, tandis que sur le collecteur supérieur 11 est branché le raccord ver- tical 14 monté suivant l'axe de l'appareil.
La projection du condensât formé sur la surface des tubes 8 est réalisée à l'aide des pales verticales 5 fixées tangentiellement aux tubes Mentionnés 8. Un fonc- tionnement assez stable du rectificateur est assuré pour un nombre de pales de 2 fois inférieur à celui des tubes 8,
La partie 15 (fig. 2) de la pale 5, se trouvant entre les deux tubes 8 est dépourvue de gaufrages 6 et est courbée de manière telle que la partie convexe soit tournée vers le corps 1.
Pour assurer la projection uniforme du condensat à partir de la surface des tubes 8 sur les pales 5, on a ménagé sur les tubes 8 des évidements 16 (fig. 1) en nom- bre correspondant à celui des gaufrages 6 des pales 5.
Cela permet au liquide, se rassemblant dans l'évidement 16, de pénétrer dans le creux correspondant du gaufrage 6.
L'écoulement du liquide le long de la paroi du corps sous forme d'un film uniforme, mene dans le cas de corps de très grande hauteur est assure par la version de réalisation du rectificateur à film montrée à la fig. 3.
Dans ce rectificateur, les collecteurs annulaires 17 pour
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le liquide sont installés suivant la hauteur effective de l'appareil. Leur nombre et, par conséquent, la hauteur du rectificateur sont déterminés compte tenu de la tâche imposée
Les collecteurs annulaires 17, sentes de façon fixe dans le corps 1, sont séparés en secteurs 18 (fige 4) ab chaque secteur 18 est pourvu d'une aube 19 inclinée dans l'in térieur du corps 1 dans le sens de l'axe vertical. ous cette aube 19, un disque annulaire 20 (fig.
3) est rigidement fixé à l'arbre 3, ledit disque servant à la projection uniforme du liquide y arrivent sur la surface é- changeuse de chaleur 21.
A sa périphérie inférieure, le disque annulaire 20 @ a un bord vertical 22 pour prévenir une seconde arrivée du liquide sur le rotor 23.
Les vapeurs forces dans l'évaporateur (non indiqué à la.figure 3),.se meuvent de bas en haut et sont partielle- ment condensées sur les surfaces refroidies des tubes 24.
Lors de la rotation du rotor 23, le condensat formé s'engage, sou l'effet des forces centrifuges, dans les creux des gau- frages 25 des pales 26. Ensuite, sous l'effet des mêmes for- ces, le condensat est projeté le'long des pales 26 sous for- me de filets minces sur la surface échangeuse de chaleur 21 où il forme un film liquide s'écoulant en bas.
Du fait de l'amenée dans les chemises chauffantes 27 du fluide de transfert thermique, il se produit une éva- poration partielle du film liquide de sa surface, suivie d'une condensation de la vapeur formée sur la surface re- froidie du rotor 23. La portion du liquide non vaporisée passe dans le collecteur annulaire 17, d'où par les aubes 19, arrive sur la bague 20 et, de là,est projetée sur la
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surface échangeuse de chaleur 21 du corps 1, sous l'effet des forces centrifuges.
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Il est établi par l'expérience que le liquide dirigé sur la paroi de l'appareil par le procédé susmentionné crée
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sul0¯1a-surfaeeducorps un -lm uniforme le long du périmé- tre et la variation de la quantité de liquice amené ne ré- duit pas le taux d'uniformité de son écoulement le long de la paroi du corps.
Comme il est signalai plus haut, à la suite du con- tact multiple entre la vapeur et le liquide et du processus
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mult .p2ewd q apcratlôn a-da condensation 1' @ffet'de-p$c- tification a lieu, c'est-à-dire la séparation des composants facilement volatils et de ceux moins volatils.
Le film liquide uniforme sur la paroi échangeuse de chaleur du corps du rectificateur se crée et s'entretient non pas à la suite de la répartition du liquide à l'aide des pales, mais grâce à une répartition se produisant uni- quement sous l'effet des forces centrifuges. Le film liquide arrosé uniformément de filets minces du liquide, est rendu, dans une grande mesure, turbulent, ce qui contribue à l'amé- lioration du processus d'évaporation de sa surface.
REVENDICATIONS.
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