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"Séparateur">
La présente invention se rapporte à un appareil pour séparer des liquides non miscibles.
Au cours de la mise en service de navires, dotés d'in- stallations motrices utilisant de l'huile comme combustible, l'espace vide des réservoirs à combustible provoqué par la con sommation des huiles est rempli d'eau paur maintenir un arrimage désirable du navire. L'eau utilisée dans ce but est dénommée eau de lestage, Un contact prolongé de l'eau avec toute quantité d'huile subsistant dans le réservoir tend à émulsifier l'huile,
Un facteur favorable à la formation d'émulsions, en particulier d'émulsions stables, se manifeste en prédominance'dans tous les composés de l'huile, dont le poids spécifique est proche de celui de l'eau contenue dans le même réservoir à huile.
Le poids spéci-
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fique de l'eau elle-même peut être différent pour l'eau fraîche comme pour l'eau de mer en fonction du caractère du corps nature de l'eau à partir de laquelle l'eau de lestage est prélevée,
Etant donné que le réapprovisionnement des navires à service intercontinental s'effectue en pratique à des endroits largement dispersés du point de vue géographique le long des routes commerciales, le caractère chimique et physique des combustibles, qui entrent dans les réservoirs du navire, peut et doit en fait varier en,ce qui concerne le poids spécifique.
Au cours du réapprovisionnement, le navire doit décharger l'eau de lestage pour rendre disponibles les réservoirs à combustible.
Des restrictions sont actuellement imposées par une convention internationale, lesquelles ne permettent plus la décharge illégale d'eaux polluées en haute mer. Par exemple, l'eau de lestage ne peut pas être déchargée si elle contient plus de 100 parties par million (ppm) d'huile. On sait que des violations à ce règlement se pratiquent très fréquemment, et sont provoquées dans une large mesure par l'absence d'un équi- pement efficace pour réduire l'huile de l'eau de lestage à la limite légale au cours de son élimination à partir du navire,
La présente invention est applicable à des liquides.
qui présentent des poids spécifiques similaires ou non substan- tiellement différents, et son but spécifique est de prévoir un séparateur efficace pour séparer les liquides dispersés et véhiculeurs de l'eau de lestage pompée à partir des réservoirs à combustible de navires utilisant des huiles de combustion.
Par conéquent, l'invention prévoit un appareil comprenant d'une part un séparateur de liquides à écoulement horizontal doté de multiples unités de coalescence d'une forme en général cylindrique, où le liquide affluant dans l'une ou l'autre sec- tion est dirigé dans le sens longitudinal du séparateur contre
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une paroi finale, transversale et plane de l'unité de coalescence subséquente et adjacente, montée en aval, en vue d'établir une vitesse désirée de flux d'émulsion à travers les zones entou rant l'unité de coalescence et un flux radial à travers ladite unité, et d'autre part une pompe à débit constant fonctionnant en coopération avec la structure interne du séparateur pour créer une vitesse prédéterminée du flux d'émulsion dans le sépa rateur,
ainsi qu'un logement constituant l'enveloppe extérieure du séparateur, présentant des calottes supérieures et inféd rieures ou des extensions du corps principal du logement, dispo- sées verticalement par rapport à chacune des unités de coalescen ce et formant des chambres pour recueillir les composés combinés de l'émulsion.,dispersés initialement et dont les poids spécifi ques sont supérieurs et inférieurs à celui du liquide véhicu- leur.
La présente invention est décrite en détail ci-après à l'aide d'une forme de réalisation représentée aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue longitudinale en élévation et en coupe verticale d'un séparateur de liquides,et représente également sous forme schématique une pompe, un échangeur thermi-. que et un réservoir à combustible; la figure 2 est une vue en perspective des éléments séparés d'une unité de coalescence incorporée dans le séparateur de liquides de la figure 1; et la figure 3 est une vue partielle en coupe représentant la.structure détaillée de la jonction de deux sections du sépa- rateur de liquides.
Comme représenté schématiquement à la figure 1 le sépa rateur de liquides 5 comprend une enveloppe extérieure 6 consti tuée par une section d'amont 7 une section médiane 8 et une section d'aval 3 Les sections 7,8 et 9 de l'enveloppe renfer- ment des unités de coalescence 11, 12 et 13 respectivement.
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La section d'amant ? est pourvue d'un orifice d'admission 16 fixé et passant par la paroi finale amont 17 du corps principal de l'enveloppe à un endroit approximativmeent centre sur son axe longitudinal. L'enveloppe comprend une paroi finale séparable d'aval 19 équipée d'une bride adaptant et fixant cette paroià la ! section d'aval 9 comme représenté. Un organe d'évacuation de l'en -veloppe, par exemple le conduit de sortie 21, est raccordé et logé à travers la paroi finale d'aval 19 approximativement le @ long de l'axe longitudinal de l'enveloppe.
Les unités de coalescence 11, 12 1!peuvent être d'une construction similaire et-revêtir la forme représentée à la vue séparée des éléments de la figure 2. Ces unités comprennent une bride annulaire 24, un manchon cylindrique perforé 25 logé dans un rebord circulaire de positionnemnet 26 de la bride et fixé à celle-ci par des boulons, une paroi finale plane 27 en forme de disque,perforée uniquement pour l'introduction desboulons 28 fixant la paroi finale au manchon 25 et un cylindre de coalescen- ce 20 se composant de fibres de verre ou d'autres matières fi- breuses ou formées de particules assurant un réseau de petits interstices continus, orientes dans un sens radial à travers la paroi du cylindre.
Le diamètre de la périphérie intérieure du cylindre 30 est adapté étroitement au diamètre extérieur du manchon 25 et sa longueur est égale à celle de ce Même manchon 25 qui l'adapte étroitement et hermétiquement entre une partie du disque 27 saillant au-delà du manchon et la bride 24, en particulier le rebord 26 de celle-ci. Le diamètre de la périphé rie extérieure de la bride 24 est d'une grandeur telle qu'il permet de soutenir celle-ci entre les brides 32 et 33 des sec- tions adjacentes de l'enveloppe, comme représenté à la figure 3, mais néanmoins dans le cercle le long duquel les boulons 35 tra- versent les brides 32 et 33 .
Pour obtenir un montage correct de la bride 24 dans l'enveloppe, cette bride présente un rebord
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de positionnement 36. Des joints 38et 39 sont disposés entre les surfaces adjacentes d'une section et la bride 24 en vue d'empêcher toute fuite. Les autres sections ou éléments consti- tutifs de l'enveloppe sont raccordés de la même façon.
La paroi cylindrique formée par le cylindre de coalescen- ce 30 peut, par exemple au cours de la mise en pratique de la présente invention,comprendre des fibres de verre d'une épais- seur d'approximativement deux pouces (50,8 mm) et d'une densité d'environ trois livres/pied cube (48 k/m3). De préférence, la paroi se compose d'une couche ou d'un revêtement extérieur de fibres d'un denier plus grossier et d'une densité d'environ 5 livres/pied cube (80 kg/m3) ct d'une couche intérieure d'un denier plus fin, dont la densité est moindre.
Toutefois, d'autres matières efficaces de coalescence sont bien connues dans la technique de séparation de liquides non miscibles, par exemple des masses préformées de métaux frittes, des matiïres céramiques dont les particules sont poreuses, des fils métalli- ques fins, des fibres synthétiques et d'autres substances fora- minées essentiellement inertes.
Comme représenté aux dessine, chaque section de l'en- veloppe présente des calottes ou des saillies supérieures et inférieures 41 à 47 qui recueillent le liquide dispersé après coalescence en gouttelettes d'une dimension empêchant le passage à travers une unité coalescente d'aval et par conséquent une séparation du liquide véhiculeur.
Toutes. les calottes de récep- tion sont dotées d'un conduit de sortie (Si à 56), au travers duquel le passage du liquide est contrôlé par des organes sensi- bles à l'huile et à la pression, se composant/par exemple d'une vanne 58 actionnée par un solénoide, d'un dispositif de mesure du potentiel électrique 59 sensible aux différences de conducti- . bilité de l'huile et de l'eau et d'un dispositif sensible à la pression 61, mis en action électriquement, ces appareils étant
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disponibles commercialement,
Les réponses des dispositifs 59 et 61 aux conditions régnant dans les calottes sont par exemple enregistrées électroniquement dans l'unité de contrôle électri- que 63 pour ouvrir la vanne 58 lorsque l'huile est présente dans l'une'des calottes, à condition que la pression dans cette section soit au-dessus d'un niveau de contrôle, et pour fermer la vanne lorsque' le liquide véhiculeur contacte l'électrode 64 du dispositif détecteur 59. Bien que le système de contrôle pour l'élimination du liquide soit représenté uniquement en ce qui concerne la calotte 43, des systèmes de contrôle similaires procèdent à la décharge de l'huile à partir de chacune des autres calottes.
Le système de décharge des calottes précisément décrit fonctionne en raison des légères variations de pression qui se manifestent dans une section de l'enveloppe lorsque laquantitc de matières huileuses a atteint une valeur entravant le passage du liquide véhiculeur ou de l'émulsion dans le cylindre de coales- cence de cette section. Les matières huileuses, dont le poids spécifique est proche de celui du liquide véhiculeur, se mélan- gent elles-mêmes au liquide huileux recueilli) remplissant soit la calotte supérieure, soit la calotte inférieure de la'.section où la réception s'effectue.
Au cas où de petites quantités de matières combinées de la phase dispersée passeraient par l'unité 13 la plus en aval et se rassembleraient sur lasurface inté- rieure de la paroi finale d'aval 19, des évacuations supérieures et inférieures 66 et 67 incorporant des vannes 66a , 67à sont prévues dans lebut de purger les matières huileuses de cette zone du séparateur de liquides,
Le passage du liquide en aval à partir du conduit d'en- trée 16 ou des unités de coalescence 7,8 pour obtenir la vitesse lente de flux désirée le long des surfaces extérieures
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des cylindres de coalescence 30 est important au cours du fonctionnement du séparateur 5 De préférence,
l'écoulement sort part l'orifice 16 ou par les unités 11 et 12 et heurte les parois planes d'amont des unités 11, 12 et 13 pour con- traindre cet écoulement à se répandre dans toutes les directions radiales sur les surfaces extérieures des cylindres.30. De cette façon) un système de déviation intérieur est prévu pour éviter la "canalisation" ou des courants rapides dans les zones du séparateur où les gouttelettes de matières huileuses sont suf- fisamment larges pour être empêchées d'entrer dans un cylindre de coalescence. Ces gouttelettes ont ainsi la liberté de se ras- sembler en corps plus grands et de pénétrer dans l'une ou l'autre des calottes de réception.
Le liquide est fourni au séparateur par une pompe 70 d'un type approprié, connu dans la technique du pompage pour maintenir constante la décharge dans le séparateur 5 L'organe d'approvisionnement de la pompe est constitué par un réservoir 71 qui, en ce qui concerne l'utilisation envisagée ici,
est un réservoir à combustible d'un navire océanique. Puisque le maintien de la température du liquide entrant dans un sépara teur de liquides utilisant des milieux de coalescence est ordi- nairement avantageux l'appareil décrit dans le présent mémoire comprend un échangeur thermique 74par l'intermédiaire duquel l'eau de lestage ou'toute autre émulsion peutêtre amenée par le conduit l'entrée 75 et évacuée par le conduit de sortie 76 aboutissant à la pompe 70 reliée au séparateur 52 comme représen té. lécheageur thermique 7 comprend un srptentin 77 à travers lequel un milieu fluide, réfrigérant ou chauffant peut circuler,
Au cours du fonctionnement de l'appareil représenté à la figure 1,
une émulsion contenant, en phase dispersée, un ou plusieurs constituants liquides d'une nature huileuse, est pompée de préférence à une vitesse constante par la pompe 70 dans le
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séparateur 5. Etant donné qu'il existe normalement une certaine quantité de liquide huileux, combiné ou flottant librement dans l'écoulement de la pompe, ce liquide est.recueilli dans les calottes 41 ou 46, en fonction -de son poids spécifique relati- vement à celui du liquide véhiculeur.
L'émulsion est pompée dans le séparateur à une vitesse qui provoque son déplacement longi- tudinal dans'les zones de ce dernier entourant le cylindre de coalescence de chaque unité, cette vitesse n'étant pas supérieure. en substance à un pouce/seconde (25,4mm/sseonde) L'émulsion pénètre dans le cylindre de coalescence et circule en substance sur sa surface entière extérieure-, pour autant que la section du séparateur ne soit pas fermée en vue de permettre la décharge du liquide huileux recueilli.
En passant sur la surface extérieure entière, du cylindre 25 le liquide dispersé de l'émulsion est soumis à une première coalescence, au cours de laquelle une grande partie de la phase dispersée, c'est-à-dire les plus grandes gouttelettes, se com- binent en gouttelettes encore/plus grandes qui sont incapables de passer par l'unité de coalescence subséquente !le L'unité de coalescence préliminaire 11 effectue osaient la coalescence des petites particules de la matière dispersée en gouttelettes dont les dimensions permettent le passage de celles-ci dans le cylindre de coalescence de l'unité 12 en vue d'être rassemblées en gouttelettes encore plus grandes.
La coalescence est normale ment achevée dans la seconde section et la matière combinée de celle-ci atteint une dimension de gouttelette qui empêche son passage à travers la troisième unité de-.coalescence 13 Cette unité 13 fonctionne ici en principe comme un séparateur, une partie considérable de la matière dispersée initialement dans l'émulsion étant recueillie dans les calottes 43 ou 44, On estime que le séparateur 8 fonctionne normalement si un pour- centage minime de matière dispersée est recueilli dans la
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section d'amont 7 si 50% environ de la matière dispersée sont contenus dans la section médiane -8 et si le reste se trouve dans la section d'aval 9.
Grâce à la régulation.satisfaisante de l'alimentation du séparateur, un liquide absolument clair est évacué par le conduit de sortie 21 et aucun dépôt de liquide huileux adjacent aux vannes 66a ou 67a n'est constaté.
Le séparateur et ses appareils associés sont conçus pour fonctionner à la température ambiante approximativement normale, car si une autre température de l'émulsion amenée au séparateur se manifeste ici, un chauffage ou un refroidissement peut être réalisé par un dispositif, tel que l'échangeur thermique 74
L'élimination de la matière combinée, dispersée à l'origine, par les conduits raccordés aux calottes de réception peut être effectuée manuellement par des soupapes ou vannes ou automati quement par l'organe sensible à la pression et lorgane hydro- phile fonctionnant conjointement pour solliciter la vanne de commande 58 comme expliqué ci-avant, en vue de procédér à la décharge de toutes calottes de réception correspondantes 41 ou
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