CH363969A - Procédé et appareil pour le traitement d'un solide par un liquide - Google Patents

Description

  
 



  Procédé et appareil pour le traitement d'un solide par un liquide
 La présente invention   concerne    un procédé pour le traitement   d'un    solide à l'état granulaire par un liquide, ainsi qu'un appareil pour la mise en   oeuvre    de ce procédé.



   Dans les procédés connus qui utilisent des colon nes chargées de   solide,    dans lesquelles le liquide est introduit à un certain niveau au bas de la colonne, pour ressortir en haut de celle-ci, on se heurte, gé  néralement,    à la difficulté de ne pas pouvoir faire passer le liquide avec une vitesse suffisamment grande; en effet, la limite supérieure du débit liquide est généralement assez faible, car elle doit être inférieure à celle pour laquelle il se produit l'entraînement des grains solides par le liquide.



   Pour remédier à cet inconvénient, on a propose une méthode qui consiste à maintenir, dans le haut de la   colonne - au-dessus    de la zone de traitement à   contre-courant - une    hauteur supplémentaire de lit mobile solide. Cependant, les procédés connus présentent encore des inconvénients, en particulier en ce qui concerne l'extraction et le recyclage des grains   solides;      ils nécessitent    en effet l'emploi de pompes pour véhiculer une suspension de solide dans le liquide, alors que l'on connaît les inconvénients de cet emploi; on sait, notamment, qu'au passage des pompes et des vannes, certains solides s'effritent, et qu'en outre, les pompes s'abîment assez rapidement, sans compter les bouchages qui ont tendance à se produire dans de tels appareils.



   Un brevet américain préconise l'emploi d'un lit fixe, recyclé périodiquement au bas de la   colonne;    le liquide est passé périodiquement, non simultanément avec le recyclage du solide; dans ces conditions, la durée effective de contact du liquide avec le solide est relativement faible, ce qui peut abaisser le rendement horaire de l'appareil.



   La présente invention a pour but de   remédier    aux   inconvénients    précités, elle permet d'effectuer la ciroblation du liquide avec des vitesses élevées, et   d'ob    tenir des rendements élevés, tant par unité de temps que par unité de volume d'appareil.



   Pour cela, le procédé suivant l'invention, qui comprend le passage du liquide à travers un lit fixe du solide, est caractérisé en ce qu'on fait passer continuellement ledit liquide à travers ledit lit, avec une avance périodique du lit solide, une portion de solide granulaire en suspension dans du liquide étant extraite également périodiquement à une des extrémités du lit, une portion équivalente de solide granulaire en suspension dans du liquide étant réintroduite périodiquement à l'extrémité opposée du lit.



   La figure unique du dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil,   o' >     jet de l'invention.



   Sur la figure annexée, on voit une colonne   t    destinée à   contenir    un lit de solide granulaire, sa partie tronconique inférieure 2 se trouve à l'intérieur du bac étanche 11. La partie tronconique débouche dans une   coupelle    3 escamotable; à l'aide d'un   mS    canisme, non représenté sur le dessin, la coupelle 3 peut être mise dans la position où on la voit sur la figure, ou bien écartée de l'extrémité 2 de la colonne pour dégager complètement le débouché de cette partie tronconique.

   Lors du remplissage de la colonne, et pendant les arrêts de l'appareil, la coupelle 3 évite que le solide ne vienne remplir complètement le bac   1 1;    en effet, une petite quantité de grains forme,    dans la coupelle, un n tas qui obstrue l'ouverture in-    férieure de la partie tronconique 2, empêchant les grains de continuer à sortir. Ceci n'empêche pas le liquide de traverser le   tas    de grains dans la coupelle pour passer dans la colonne. Par contre, pendant  les périodes de descente (avance) du lit solide, en vue de son extraction ultérieure, on escamote la coupelle 3, pour laisser passer le solide; cet escamotage n'est pas nécessaire si   l'on    inverse le sens du débit de liquide pendant lesdites périodes.

   Bien entendu, les dimensions du bac 11 sont prévues suffisantes pour que la coupelle ne soit pas bloquée par les grains solides que ce bac est ramené à contenir dans sa partie inférieure. La coupelle 3 n'étant jamais en contact avec l'extrémité inférieure de 2, les manoeuvres de mise en place et d'escamotage de la coupelle ne peuvent pas détériorer les grains de solide.



   En 4, 5, 6, 7, on a représenté schématiquement des pièces annulaires, munies intérieurement d'une matière filtrante, en communication d'une part avec l'intérieur de la colonne et, d'autre part, avec des canalisations extérieures pour l'arrivée ou le départ de liquide; bien entendu, le nombre et la disposition de ces pièces 4, 5, 6 et 7 varient suivant la nature de l'opération à effectuer dans la colonne.



   Au-dessus du départ de liquide 7, la colonne est prolongée par un tronçon 8 également destiné à être rempli de solide granulaire ; le lit remplissant le tronçon 8 empêche l'expansion du lit dans la colonne 1, lorsque des débits élevés de liquide passent du bas de la colonne vers la sortie 7.



   La partie 8 de la colonne est surmontée d'un premier récipient étanche 10, destiné à contenir toujours du liquide provenant indirectement du réservoir ouvert à l'air libre 15;   celui-ci    contient le li  guide    venu de 7,   c'est-àdire    ayant traversé le lit de solide dans la colonne 1.



   A côté du récipient 10 est placé un autre réservoir étanche 14, relié avec 15 par une canalisation sur laquelle est montée la pompe 33; cette pompe permet d'introduire dans le réservoir 14 la quantité voulue de liquide. La phase gazeuse au-dessus du liquide, dans le réservoir 14, peut être convenablement comprimée (par le fonctionnement de la pompe 33 ou bien par un moyen pneumatique extérieur, non représenté) pour que le liquide en 14 se trouve sous la pression nécessaire à l'extraction au bas de la colonne 1 d'une portion déterminée de lit de solide granulaire. Il faut, en effet, que la pression du liquide en 10 permette, pendant les périodes d'extraction la descente du lit contenu dans la colonne 1. La communication entre les réservoirs 14 et 10 est établie par une canalisation comportant la vanne 16 et se terminant dans 10 par une rampe de distribution de liquide 32.



   Le récipient 10 est surmonté d'une partie 9 à laquelle aboutit la canalisation 25 par laquelle est recyclée, dans la colonne, la suspension des grains de solide.



   Le bac   1 1    au bas de la colonne 1 est relié par l'intermédiaire de la pompe 12 à un récipient contenant le liquide à traiter 41 ; le réglage de l'arrivée de ce liquide dans   1 1    est réalisé au moyen d'une vanne by-pass 13.



   La partie inférieure du bac étanche   1 1    est en communication par 21 avec le haut du pot de stockage 17   dlont    la partie inférieure communique avec le haut du second pot de stockage 19, par l'intermédiaire des canalisations 22 et 23 entre lesquelles est interposée une vanne 18. D'autre part, la partie supérieure du bac   1 1    communique par l'intermédiaire de la vanne 28 avec une pompe 26. Ces pompe 26 et vanne 28 sont reliées par 40 avec le haut du pot 17. D'autre part, une conduite 36 plongeant au fond du pot 17, munie   d'un    filtre 34, est en communication avec la pompe 26 avec interposition de la vanne 29.

   De façon analogue, la pompe 27 et les vannes 30 et 31 équipent le pot 19 ;   celuici    est en communication dans sa partie supérieure avec le récipient 10 et dans sa partie inférieure, avec la conduite 25, dont il peut être isolé au moyen de la vanne 20.



   Pendant le fonctionnement de l'appareil, la pompe 12 envoie continuellement du liquide à traiter dans le bac   11;    le liquide monte dans la colonne 1, traverse le lit de solide et sort en 7 pour être stocké en 15 la vanne 16 étant alors fermée.



   Périodiquement, on ouvre la vanne 16 pour faire entrer dans 10 une certaine quantité de liquide, sous la pression convenable à travers la rampe de distribution 32; ceci a pour effet de faire descendre le lit de solide granulaire ; une portion de grains tombe alors au fond du bac 11. La vitesse de descente du lit solide peut être réglée par le contrôle de la pression dans le réservoir 14: suivant que cette pression est rendue inférieure, égaie ou supérieure à celle qui règne dans le bac 11, le débit de liquide dans la   co    lonne est respectivement diminué, annulé ou inversé.



   La marche de l'appareil est rendue continue par l'extraction de grains contenus dans le bac   1 1    et leur   transport    dans le pot 17 par la conduite 21. Dans l'appareil   représenté    sur le dessin, l'extraction peut avoir lieu simultanément avec la réintroduction d'une portion de grains   équivalente,    par la canalisation 25 dans la partie 9, en haut de la colonne. Ces opérations périodiques sont   effeotuées    en deux stades, pendant que la colonne continue à fonctionner avec le liquide venant de 12 et sortant en 7.



   Le premier stade de la période d'extraction-réin  troduction    comprend le passage de la suspension de solide de   1 1    en 17 par 21 et, simultanément, le passage de la suspension de 19 en 9 par 24 et 25. Pendant ce stade, la pompe 26 aspire du liquide seul par la canalisation 36 à partir du filtre 34 qui termine cette canalisation au fond du pot 17 ; le liquide ainsi aspiré est renvoyé par la canalisation 37 dans le bac étanche 11 ; ainsi une grande partie du liquide initial, dans lequel les grains de solide étaient en suspension en 11, retourne au bas de la colonne 1.

   En même temps, la pompe 27 aspire du liquide venant du récipient 10, en passant par la vanne 31, et le refoule par 38 dans le pot 19 ; dans ce pot, le liquide déjà traité (venu de 10) rencontre les grains solides qui s'y   trouvaient    depuis la période précédente; il les entraîne sous la forme d'une suspension par les  canalisations 24 et 25, la vanne 20 étant ouverte.



  Bien entendu, au cours de ce premier stade, la vanne 18 était fermée.



   A la fin du premier stade, décrit ci-dessus, il suffit de prolonger un peu le fonctionnement de la pompe 27, pour que le liquide   entraîne    les dernières fractions de grains solides de la vanne 20 et des canalisations 24 et 25. De cette façon il n'y a pas de danger de dépôt de solide, ni de bouchages, pendant le stade suivant, au cours duquel 20, 24 et 25 ne travaillent pas.



   Le second stade de l'opération consiste dans le transfert des grains de solide du bas du pot 17 en haut du pot 19 par 22-23, la vanne 18 étant ouverte et la vanne 20 fermée. Ceci est réalisé par l'aspiration du liquide seul, par la canalisation 39 munie du filtre 35, au moyen de la pompe 26, et le refoulement simultané de ce liquide vers l'intérieur du pot 17 par la conduite 40.



   A la suite de ce second stade opératoire, il convient de faire fonctionner la pompe 26 pendant un moment encore, afin de rincer la vanne 18 et les conduites 22, 23 qui avaient   contenu    la suspension des grains solides; en le faisant on laisse   entraîner    les grains par le liquide seul venant de 19 par les tubes 39 et 40, alors que le pot 17 ne reçoit pas de solide durant cette opération.



   De préférence, les ouvertures et fermetures successives des vannes 16, 18, 20, 28, 29, 30 et 31, ainsi que les pompes 26, 27 sont commandées par une ou plusieurs   horloges-programme,    non représentées sur le dessin; elles sont établies en sorte qu'en aucun cas les vannes 18 et 20 ne soient simultanément ouvertes et que la rotation continue des pompes n'engendre de surpression en débitant sur des vannes fermées. On remarquera, d'après ce qui précède, que les pompes 26 et 27 véhiculent uniquement du liquide, tandis que les suspensions des grains solides dans le   liquide    sont transférées de 11 en 17, de 17 en 19 et de 19 en 9 uniquement par circulation sous des pressions et dépressions créées périodiquement dans les pots 17 et 19, au moyen desdites pompes par l'intermédiaire du liquide.



     I1    y a lieu d'observer que, grâce aux arrangements décrits, les opérations d'extraction et de réintroduction des grains solides ne peuvent en rien perturber ou gêner la circulation du liquide dans la colonne 1. On voit, en effet, que le système d'extraction et réintroduction, qui comprend le circuit allant de 21 à 9 par 25, est tout à fait distinct du circuit de traitement formé par la pompe 12, le bac 11, la colonne 1 et le réservoir 15. D'ailleurs, ces deux circuits distincts peuvent être commandés par deux   horloges-programme    indépendantes.



   L'appareil décrit comporte seulement deux capacités de stockage 17 et 19, mais il est bien entendu qu'un plus grand nombre de telles capacités peut être utile. Cela peut être le cas, par exemple, lorsqu'il s'agit de remplacer complètement le liquide initial de la suspension par le liquide traité; d'autre part, une ou plusieurs de ces capacités peuvent être utilisées pour la régénération des grains de solide, par exemple par traitement avec une base ou un acide lorsqu'il s'agit d'un   échangeur-d'ions.   



   Le procédé décrit plus haut, présente sur le plan technologique, l'avantage considérable d'éviter   l'em-    ploi de pompes pour véhiculer les suspensions de solide, les pompes étant utilisées seulement dans le circuit du liquide.



   REVENDICATIONS
 I. Procédé pour le traitement d'un solide à l'état granulaire par un liquide comprenant le passage du liquide à travers un lit fixe du solide, caractérisé en ce que   l'on    fait passer continuellement ledit liquide à travers ledit lit, avec une avance périodique du lit solide, une portion de solide granulaire en suspension dans du liquide étant extraite également périodiquement à une des extrémités du lit, une portion équivalente de solide granulaire en suspension dans du liquide étant réintroduite périodiquement à l'extrémité opposée du lit.
  

Claims (1)

1. II. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend une colonne verticale (1) adaptée à contenir un lit de solide granulaire, munie d'au moins une entrée (12') et une sortie (7) pour le liquide, d'une entrée pour une suspension de solide dans le liquide à l'extrémité supérieure (9) de la colonne, et d'une sortie (2) pour ladite suspension à l'extrómité inférieure de la colonne; des moyens (8) adaptés à empêcher l'expansion du lit de solide, placés entre la sortie (7) pour le liquide et l'extrémité (10) de la colonne, la plus proche de cette sortie; au moins un réservoir (15) pour le liquide, situé au-dessus de la colonne ;

   au moins deux capacités (17, 19) reliées en série entre elles, dont la première (17) en comptant à partir de la colonne, communique avec le bas de la colonne (11) et la dernière (19) avec le haut (9, 10) de la colonne; des moyens de pompage (12, 26, 27, 33) desservant au moins une des entrées et une des sorties pour le liquide; et des vannes (16, 28, 29, 30, 31) sur des. canalisations reliant ledit réservoir (15) avec la colonne et avec lesdites capacités (17, 19).

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que ladite avance du lit solide, a lieu dans le sens opposé à celui du mouvement du liquide.

   2. Procédé suivant la sous-revendication 1, carac térisé en ce que l'on ralentit le mouvement du liquide durant lesdites périodes d'avance du solide.

   3. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que l'on inverse le sens de passage du liquide, pendant les périodes d'avance du solide, en sorte que le liquide se déplace dans le même sens que le solide.

   4. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que la période d'extraction de solide en suspen sion dans le liquide coïncide avec la période de réintroduction du solide en suspension, la portion réintroduite étant celle qui a été extraite au cours d'une période précédente.

   5. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que la portion de solide, que l'on extrait périodiquement, est en suspension dans le liquide n'ayant pas encore traversé le lit.

   6. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que, après l'extraction de ladite portion de solide, au moins une partie dudit liquide est séparée du solide et remplacée par du liquide ayant déjà traversé le lit, et ensuite ladite portion est réintroduite dans le lit.

   7. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que la portion de solide extraite au cours d'une période, est soumise à un traitement de régénération, et ensuite réintroduite dans le lit au cours d'une autre période subséquente.

   8. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que ledit réservoir (15) situé au-dessus de la colonne, communique avec l'atmosphère et avec la sortie (7) du liquide de la colonne, et qu'il est relié en outre, par l'intermédiaire d'une pompe (33) à un second réservoir (14) étanche, adapté à supporter une pression supérieure à l'atrnosphérique, ce second réservoir communiquant, avec interposition d'une vanne (lao), avec un récipient étanche (10) qui surmonte la colonne, l'intérieur dudit récipient faisant suite directement à l'intérieur de la colonne.

   9. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que le bas de la colonne se termine par une partie tronconique (2) située à l'intérieur d'un bac étanche (11) muni d'au moins une entrée (12', 37) pour le liquide et d'une sortie (21) pour la suspension de solide granulaire dans le liquide.

   10. Appareil suivant la sous-revendication 9, caractérisé en ce qu'une coupelle escamotable (3) est placée dans ledit bac étanche de telle manière que ladite partie tronconique (2) de la colonne débou- che dans l'intérieur de la coupelle.

   11. Appareil suivant la revendication II, caractérisé en ce que chacune desdites capacités (17, 19), reliées en série, est constituée par un pot étanche dont la partie supérieure est munie d'une conduite d'entrée (38, 40) pour le liquide, reliée à une pompe (27, 26), et d'une entrée pour la suspension de solide granulaire dans le liquide (21, 23), la partie inférieure dudit pot possédant une sortie pour la suspension (22, 24) et au-dessus de cette sortie à l'intérieur du pot, des moyens de filtration, (34, 35) dont le côté aval communique avec une conduite (36, 39) pour le liquide reliée à une pompe (26).

   12. Appareil suivant la sous-revendication 11, caractérisé en ce que entre les conduites (36, 37, 39, 40) communiquant avec le pot (17), d'une part, et la pompe à liquide (26) d'autre part, il y a des vannes (28, 29) adaptées à établir successivement et séparément la circulation de l'intérieur du premier pot (17) vers l'intérieur du bac étanche (11), puis de l'intérieur du deuxième (19) vers l'intérieur du premier pot (17).

   13. Appareil suivant la sous-revendication 11, caractérisé en ce que ladite sortie (22) dans la partie inférieure du pot (17) communique avec une vanne (18) qui communique à son tour avec l'entrée (23) dans la partie supérieure du pot (19) suivant, le plus éloigné du bac étanche (11).

   14. Appareil suivant la sous-revendication 11, caractérisé en ce que la sortie (24) dans la partie inférieure du dernier pot (19), le plus éloigné du bac étanche (11), communique avec une vanne (20) qui communique d'autre part avec une conduite (25) aboutissant au récipient étanche (10) qui surmonte la colonne.