Brevet FR2006048A1 — publié le 19691219

Pour l'échange de substances' dans les systèmes liquides, il est nécessaire qu'il se produise un brassage intense des phases et ensuite une démixtion aussi complète que possible. L'invention concerne un procédé d'extraction liquide-5 liquide qui convient notamment à des. colonnes d * extractions à plusieurs étages et dans lequel la séparation nécessaire; des phases se fait dans un écoulement circulaire auquel le mélange est soumis, ce qui fait que les deux phases sont amenées à s Enrichir dans des régions différentes et sont conduites par des 10 parcours séparés dans la région de dépôt proprement dite0 l'invention concerne encore un appareil destiné à la misa en aouvre du procédé, qui comporte une colonne d'extraction à plusieurs étages et un dispositif agitateur, chaque étage de la colonne comportant une chambre annulaire de mélange et de 15 séparation qui présente deux plateaux plans espacés! l'un de l'autre, une cloison cylindrique munie d'au moins une ouverture de passage et une paroi extérieure cylindrique munie d'un appendice coudé vers l'intérieur, la paroi extérieure ayant des dimensions et une disposition telles qu'entre elle et chacun 20 des plateaux plans, il subsiste un canal annulaire de sortie, l'interstice annulaire intérieur de l'un des canaux de sortie étant plus proche d® l'axa de rotation de l'agitateur que-celui de l'autre canal de sortie. L'invention repose sur l'application de la force cen-25 trifuge à la séparation des phases. La séparation des phases s'effectue par le fait que l'émulsion obtenue après le brassage exécute un mouvement de rotation, de sorte que les particules liquides d& densité différente sont soumises à des forces centrifuges de grandeur différente par suite desquelles les parti-30 eules les plus légères se rassemblent davantage vers l'intérieur et les particules les plus lourdes, davantage vers l'extérieur. On peut modifier le» forces centrifuges qui agissent ici en faisant varier la vitesse de l'émulsion. Par suite du mouvement de rotation dans la région de séparation, les deux liquides 35 ont la possibilité, sur un parcours relativement long, de se réunir en phases cohérentes. Comme appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, on peut utiliser par exemple un ensemble étagé décrit ci-après et destiné à être installé dans une colonne verticale d'extrac-40 tion. 69 11016 2 2006048 la figure 1 représente en coupe verticale simplifiée un étage d'une colonne d'extraction, une seule moitié de l'étage étant représentée du fait qu'il a une structure, symétrique» La figure 2 représente schématiquement le parcours 5 que suit la phase légère qui se disperse, et La figure 3 représente schématiquement le parcours de la phase lourde qui se disperse. Un ensemble étagé de ce? genre comprend un fond d'étage 1 et une chambre de mélange et de séparation située entre 10 le fond d'étage et le fond 1' de l'étage immédiatement suivant. Le fond 1 est constitué par un plateau circulaire inséré horizontalement dans la colonne, de façon étanehe relativement à sa paroi, et présentant une ouverture circulaire centrale 2 au bord de laquelle la plaque est courbée vers l'intérieur de l'é-15 tage en formant xm col 3„ En outre, dans le plateau sont insérées des tubulures 4. uniformément distribuées sur un cercle concentrique et qui pénètrent dans la chambre d'étage adjacente. Les éléments du fond d'étage immédiatement supérieur 1' qui correspondent aux élément» 2 à 4 sont appelés 2', 3' 20 et 41. La chambre de mélange et de séparation présente une structure annulaire à section pratiquement rectangulaire« Elle est constituée par un plateau de fond 5 de forme plane et annulaire et un plateau de sommet 6 de forme plane et annulaire, 25 qui sont espacés l'un de l'autre. Le bord extérieur du plateau de sommet est coudé en forme de col vers l'extérieur de la chambreo En outre, la chambre comprend une paroi extérieure cylindrique 7 dont le bord supérieur 8 est eoudé vers l'intérieur de sorte qu'elle présente une section en L« La paroi 30 extérieure présente des dimensions telles et est insérée entre les plateaux de fond et de sommet de la chambre d© façon telle qu'entre elle et les plateaux respectifs de fo^d et de sommet • est ménagé un étroit canal de sortie 9, 10 et que l'interstice annulaire intérieur 9* de l'un des canaux de sortie 9, est 35 plus proche de l'axe de rotation 18 de l'agitateur què l'interstice annulaire intérieur 10' de l'autre canal de sortie 10» Chacun des; plateaux 5 et 6 présente de préférence à son bord intérieur un appendice en forme de col 5', 6» tourné vers l'autre plateau* Ces appendices; ont pour rôle d'empêcher un 69 11016 3 2006048 reflux indésirable du liquide entré dans la région intérieure 13 de la chambre. Etant donné 1*action de retenue ainsi exercée, le liquide est forcé de passer par les ouvertures 12 pour se rendre dans la région extérieure 14- de la chambre. 5 En outre, la chambre de mélange êt de séparation est séparé® en deux régions par une paroi cylindrique 11. Cette paroi cylindrique présente un certain nombre de trous 12 distribués sur sa circonférence.. la région intérieure 13 de la chambre est la région de mélange, la région extérieure 14 cons-10 titue la région de séparation. le dispositif agitateur présente un arbre 15 qui travers* toute la colonne et auquel est fixé pour chaque étage, •a face de chaque ensemble de chambres de mélange et de séparation, un disque agitateur horizontal 16 à la circonférence du-15 quel sont distribués uniformément des nervure® agitatrices 17 eu des pales agitatrices, faisant saillie vers le haut et vers le bas* le diamètre de l'ouverture centrale 2 du fond d*é-tage 1 et le diamètre intérieur de la chambre de mélange sont 20 plus grande que le diamètre extrême du dispositif agitateur, de sorte que l'on peut retirer ce dernier sans démonter la colonne. le fonctionnement de l'appareil selon l'invention sera expliqué à propos d« l,exemple d'une phase dispersée plus lourde. 25 la phase lourde déposé* venant du fond de 1*étage im médiatement supérieur passe par les tubulures 4* pour arriver sur le plateau de sommet 6 de la chambre de mélange et ensuite, en vertu de l'action d'aspiration de l'agitateur, elle arrive vers l'intérieur sur le disque agitateur 16. la phase légère 30 venant de la région de l'étage immédiatement inférieur passe par l'ouverture centrale 2 du fond d'étage et arrive, vers le haut, contre la face inférieure du disque agitateur 16» les deux phases sont projetées ensemble, par l'agitateur, dans la région intérieure 13 de la chambre de mélange et de séparation. 35 Dans ce processus, par suite des turbulences qui apparaissent, il se produit un brassage intense, le mélange de phases est astreint à un écoulement de circulation. Par les trous. 12 de la cloison 11, l'émulsion arrive dans la deuxième région 14- de la chambre. Au passage, l'écoule-40 ment de circulation est maintenu, mais ralenti. Par contre, la 69 11016 + 2006048 formation de tourbillon qui a conduit au brassage est fortement calmée. Dans l1écoulement uniforme de circulation, les particules liquides de la phase légère subissent une moindre force centrifuge que les particules de la phase lourde. En outre 5 1*action de la pesanteur sur les particules liquides de la phase légère est moindre que sur celles de la phase lourde. Par suite, la résultante des forces qui agissent sur les particules liquides de la phase lourde est aussi plus grande que la résultante des forces qui agissent sur le3 particules de la 10 phase légère. Par suite, la phase légère se rassemble plus à l'intérieur et s1 écoule vers l'extérieur à travers l'interstice supérieur qui, en vertu du coude 8 de la paroi extérieure 7, commence déjà plus à l'intérieur, la phase lourde se rassemble davantage à l'extérieur et s'écoule vers l'extérieur par l'in-15 terartice inférieur 10. A l'extérieur de la chambre de mélange se trouve la région de décantation proprement dite dans laquelle les phases se décantent complètement. Dans cette région, il doit exister encore une petite composante de l'écoulement de circulation afin que le dépôt soit favorisé, 20 II est aussi possible de faire basculer de 180* la colonne d'extraction et alors, il faut simplement veiller à ce que le bord supérieur 8 de la paroi extérieure cylindrique 7 vienne se placer en hhut. les ouvertures 12 peuvent présenter une section quel-25 conque. Au lieu de plusieurs ouvertures, on peut aussi prévoir une seule fente annulaire. 69 11016 5 2006048 KEVEHDICAIIOBS 1. Procédé d'extraction liquide-liquide, notamment pour colonnes d'extraction à plusieurs étages, caractérisé par le fait que la séparation nécessaire des phases se fait dans un écoulement circulaire auquel le mélange est soumis, de sorte 5 que les deux phases sont amenées à s.*enrichir dans des régions différentes et sont conduites par des parcours séparés dans la région de dépôt proprement dite» 2» Prooédé selon 1, caractérisé par le fait que l'acheminement ultérieur de la phase légère enrichie se fait depuis 10 la région intérieure et l'acheminement de la phase lourde depuis la région extérieure de l'écoulement circulaire, 3. Procédé selon 1, caractérisé par le fait que l'on maintient un léger mouvement circulaire dans la région de dépôt proprement dite. 15 4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 à 3» comportant une colonne d'extraction à plusieurs étages et un dispositif agitateur et caractérisé par le fait que chaque étage comporte une chambre annulaire de mélange et de séparation qui présente deux plateaux plans espacés l'un de l'autre, une 20 oloison cylindrique munie d'au moins une ouverture de passage et une paroi extérieure cylindrique munie d'un appendice coudé vers 1.'intérieur, la paroi extérieure ayant des dimensions et une disposition telles qu'entre elle et chacun des plateaux plans, il subsiste un canal annulaire des sortie, l'interstice 25 annulaire intérieur de tui des canaux de sortie étant plus proche de l'axe de rotation de l'agitateur que celui de l'autre canal de sortie. 5. Appareil selon 4, caractérisé par le fait qu'au bord intérieur de chaque plateau plan est prévu un appendice en 30 forme de col tourné vers l'autre plateau et qu'au bord extérieur de l'un des plateaux est prévu un appendice; en forme de col tourné à l'opposé de la ehambre. 6. Appareil selon 5, caractérisé par le fait que les appendices en forme de col font corps avec le plateau plan 35 adjacent. 7. Appareil selon 4 à 6, caractérisé par le fait que la cloison présente un certain nombre de trous espacés les uns des autres. 11016 6 2Ô06048 8a Appareil selon 4 à 6, caractérisé par le fait que la cloison est munie d'une fente annulaire^ 9« Appareil selon 4 à 8, caractérisé par le fait que le dispositif agitateur présente un agitateur en face de chaque chambre de mélange# 10. Appareil selon 4 à 9, caractérisé par le fait que le diamètre intérieur des agencements intérieurs est plus grand que le diamètre extérieur des agitateurs.