Brevet FR2011451A1 — publié le 19700227

-i 2011451 La présente invention a pour objet ^ appareil de décantation pourvu de chambres de repos et d'un échangeur de chaleur. L'appareil sert à la séparation et au dégazage de dispersions liquides avec refroidissement ou chauffage. 5 L'appareil de décantation objet de l'invention est particulièrement approprié pour la séparation de dispersions obtenues après les condenseurs dans la rectification azéotropique et dans des procédés similaires tels que les rectifications à la vapeur d'eau. 10 Pour la séparation de telles dispersions, on a utilisé jusqu'à présent des décanteurs qui sont déjà connus dans des installations d'extraction. Ils consistent généralement en simples récipients en position verticale ou horizontale qui servent de chambres de repos. Dans les installations d'extraction 15 on a aussi utilisé des appareils de décantation contenant des chicanes et des tôles de guidage pour faciliter la séparation. Lorsqu'on applique ces appareils de décantation à la séparation de phases liquides obtenues après le condenseur dans la rectification azéotropique, particulièrement pour des 20 azéotropes hétérogènes binaires, on relie l'appareil de décantation à un échangeur de chaleur. A l'aide de 1'échangeur de chaleur, on cherche à ajuster la température de la dispersion dans le domaine de solubilité réciproque réduite des liquides. Dans d'autres cas, l'é-25 changeur de chaleur sert à éviter un changement de phase, par exemple, la vaporisation ou floculation d'une composante de mélange ou de dispersion. Ces échangeurs de chaleur sont généralement disposés après le condenseur et avant l'appareil de décantation et ils sont appelés réfrigérants ultérieurs car, pour la 30 plupart des mélanges intéressant l'industrie, on cherche à obtenir une diminution de leur température. Le choix des échangeurs de chaleur et la hauteur à laquelle ils sont disposés par rapport à l'appareil de décantation posent de grands problèmes qui ne pouvaient pas être résolus 35 jusqu'à présent d'une manière satisfaisante. Lorsque 1'échangeur de chaleur, par exemple ion certain nombre de petits échangeurs en série ou ton dispositif similaire utilisé à cet effet, est disposé au-dessus de l'appareil de décantation, la dispersion-passe par l'appareil sans perturbation. Cependant, cet avantage est obtenu 4-0 au prix d'un effet d'échange réduit car les surfaces d'échange 69 20943 2 2011451 ne sont touchées par la dispersion qu'à un faible degré. Lorsque 1'échangeur de chaleur est disposé plus bas que l'appareil de décantation ou que l'on obtient une opération à immersion selon une autre méthode, on obtient un écoulement non stationnaire ou 5 par à-coups car il se forme inévitablement des poches dans lesquelles des couches du liquide plus lourd se déposent et empêchent alors le passage. On a hésité jusqu'à présent à combiner 1'échangeur de chaleur et l'appareil de décantation en un seul appareil, par 10 exemple en installant des dispositifs de refroidissement dans ou à l'appareil de décantation, parce que les courants de convec-tion produits par de tels dispositifs peuvent aller à 1'encontre de l'effet de séparation désiré. Or la Demanderesse a trouvé qu'on peut éviter les 15 inconvénients qui viennent d'être décrits, en utilisant un appareil de décantation muni d'un échangeur de chaleur et de chambres de repos, dans lequel la chambre d'entrée est reliée par l'intermédiaire de la chambre de produit de 1'échangeur de chaleur en forme de spirale à une chambre de décharge disposée autour de 20 1'échangeur de chaleur, la chambre de produit étant étroite par rapport à sa hauteur et étant composée de plusieurs spires entourant la chambre d'entrée. L'appareil de décantation conforme à l'invention exige une petite surface de base et peu d'encombrement. Des 25 conduites entre 1'échangeur de chaleur et l'appareil de décantation sont superflues. Dans la chambre de produit étroite de 1'échangeur de chaleur, il ne se produit que des courants de con-vection faibles qui sont sans importance pour la sédimentation. Le niveau du liquide dans 1'appareil peut être 30 ajusté par un arrangement correspondant de la tubulure de décharge pour la phase liquide plus légère. Il y a avantage à disposer cette tubulure à une hauteur telle qu'il reste un espace gazeux au-dessus du niveau. Il est toutefois plus avantageux de prévoir un déversoir réglable dans la chambre de décharge, 35 ce qui permet d'ajuster l'appareil plus facilement à un autre produit ou à un changement d'opération. Pour réduire à une valeur sans effet un courant de convection qui peut éventuellement se former dans la chambre d'entrée et la chambre de décharge, les parois en contact avec 40 le liquide peuvent être pourvues d'une matière à faible con 69 20943 3 2011451 ductibilité calorifique. La chambre de décharge est, de préférence, isolée sur la face extérieure si l'on opère à des températures élevées. La description qui va suivre en regard du dessin 5 annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe verticale de l'appareil de décantation objet de l'invention. La figure 2- est une coupe horizontale de cet appa- 10 reil. La chambre d'entrée centrale 1 est reliée par la chambre de produit 2 d'un échangeur de chaleur en spirale à la chambre de décharge 3 disposée concentriquement à la chambre d'entrée. Le niveau de liquide dans les chambres est déterminé 15 par la position du déversoir 4. La tubulure d'admission pour la dispersion a la forme d'un tube plongeur 5* De la chambre d'entrée 1 la dispersion déjà séparée partiellement coule par la fente d'entrée 6 dans la chambre de produit 2 de 1'échangeur. Le processus de 20 sédimentation se poursuit tout le long du chemin spiroïdal de la chambre 2 dont seules quelques spires figurent sur le dessin afin de le simplifier. La distance des parois latérales dans la chambre de produit n'est que de quelques millimètres. Elle est avantageusement comprise entre 6 et 30 millimètres, suivant le 25 débit et les propriétés de la dispersion. Pour un grand débit, il y a avantage à augmenter les dimensions verticales de la chambre, mais non sa largeur. L'entrée dans la chambre de repos extérieure est formée par la fente de décharge 7 de la chambre 2 et elle 30 est disposée près de la cloison 8 qui, avec la cloison 9, forme un distributeur pour l'agent de refroidissement ou un récipient collecteur. Le produit plus léger s'écoule par l'intermédiaire du déversoir 4 et du récipient de décharge 11 vers la tubulure 35 de décharge 12. Le produit plus lourd est soutiré en un endroit profond avant le déversoir. L'agent de refroidissement est généralement conduit, dans une direction opposée à la direction du mouvement dans la chambre de produit, de la boîte collectrice 10 au collecteur de décharge 13. Les vapeurs et les gaz qui se 40 dégagent des phases liquides de la dispersion sont enlevés par 69 20943 4 2011451 la tubulure de dégazage 14. Un mécanisme régulateur d'interface 15 de type connu comme il est nécessaire dans des appareils de décantation opérant en continu est représenté en pointillés. La tubulure de 5 décharge 12 pour le produit plus léger peut être muni d'un régulateur de niveau pour le récipient de décharge 11, par exemple sous la forme d'un lacet ascendant 16. Pour simplifier les dessins, les revêtements et l'isolement extérieur ne figurent pas sur les dessins. 10 L'appareil de décantation objet de l'invention est non seulement applicable à des installations de rectification, il peut aussi être utilisé pour des installations d'extraction et dans chaque cas où on cherche à séparer des dispersions liquides jusqu'à la limite donnée par la solubilité réciproque. 69 20943 5 2011451 REVENDICATIONS 1. Un appareil de décantation muni d'un échangeur de chaleur et de chambres de repos destiné à la séparation et le dégazage continus de dispersions avec chauffage ou refroidis-5 sement simultanés, caractérisé en ce qu'une chambre d'entrée est reliée par i1 intermédiaire d'une chambre de produit de 1'échangeur de chaleur en forme de spirale à une chambre de décharge disposée autour de 1'échangeur de chaleur, la chambre de produit étant étroite par rapport à sa hauteur et étant composée 10 de plusieurs spires entourant la chambre d'entrée. 2. L'appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la chambre de décharge est munie d'un déversoir réglable. 3» L'appareil suivant les revendications 1 et 2 15 caractérisé en ce que les parois de la chambre d'entrée et de la chambre de décharge qui sont touchées par le liquide sont revêtues d'une matière à faible conductibilité calorifique. 4. L'appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la distance entre les parois latérales 20 de la chambre de produit est comprise entre 6 et 30 millimètres.