Brevet FR2022828A1 — publié le 19700807

Il est généralement connu que, pour régénérer les masses chargées d'échangeurs d'ions, il faut des éxcès considérables d'agents de régénération. Cependant, si ces deux opérations se produisent à contre courant, une économie notable de produits chimiques est possible ; en Quatre, dans ce mode opératoinW les teneurs en ions résiduels du'liquid-e qui a été traité sont notablement plus favorables.Cependant, cet avantage est subordonné à une fixation absolument assurée de l'ensemble du lit déchan- geurs pendant les alternances des opérations de charge et de régénération, cette fixation devant être effectuée de telle façon qu'un déplacement de la masse soit impossible, mais que, cependant, les variations de volume du lit, qui sont conditionnées par le gonflement st la contraction de la masse, ne soient pas empe- chées. D'autre part, lors du rivage inversé du lit d'échangeurs, qui devient nécessaire de temps en temps, en courant ascendant, la remise en suspension turbulente de ce lit doit pouvoir se produire. Dans les procédés connus à contre-courant, dans lesquels l'écoulement se produit de bas en haut lors de l'opération de régénération ou de l'opération de charge, on a déjà tenté de fixer le lit d'échangeurs au moyen d'insertions mécaniques, telles que des faux-fonds mobiles, des membranes, des corps de compression gonflables. Ces moyens auxiliaires mobiles dans le récipient à échangeurs aboutissent facilement à des inconvénients, sans compter les frais de construction. Dans d'autres cas connus, on procède à contre-pression, c'est-à-dire que l'on dispose à hauteur de la surface du lit d'échangeurs ou au-dessus de ce lit, une couche mince d'une masse auxiliaire spécifiquement plus légère ou à grains fins. Pour la régénération de ce système, le liquide élué s'écoule à travers la couche d'échangeurs proprement dite, de bas en haut, et à travers le système de drainage, tandis que, simultanément, un agent liquide ou gazeux parcourt de haut en bas la couche superposée, et est également évacué par l'intermédiaire du système de drainage. Grâce à cet écoulement dirigé de haut en bas à travers la masse à grains fins superposée, on exerce une-pres- sion hydraulique ou pneumatique sur la couche d'échangeurs proprement dite. I1 est connu d'autre part, d'opérer avec une pression statique au lieu de cette charge dynamique, c'est-à-dire qu'on utilise comme agent de compression, un matelas de gaz,- et, de préférence, un matelas d'air comprimé, dont l'action -est éventuellement soutenue part une masse en couche qui repose sur le lit filtrant. On a également proposé déjà d'introduire, dans toute l'enceinte du récipient?, au-dessus du lit d'échangeurs, une masse auxiliaire- qui doit, soit par son propre poids, c'est-à-dire statiquement, soit grâce à un fluide~qui s'écoule au-+travers de haut en bas, charger par pression dynamique le lit filtrant, et qui est évacuée hor-s du récipient, avant l'operation de rinçage inverse. Alors que les procédés précités qui fonctionnent sous une charge dynamique, présentent des inconvénients tant du point de vue constructif que du point de vue de la technique du procédé, la charge du lit filtrant par le simple poids propre d'une masse auxiliaire superposée, ne suffit pas, en particulier lorsque la totalité du récipient est remplie de liquide. La présente invention a pour objet de remédier à cette situation, et elle concerne un procédé pour la fixation mécanique d'un lit d'échangeurs d'ions dans un récipient fermé, lorsqu'on opère en courant ascendant, grâce à une masse auxiliaire en grains qui repose sur le lit d'échangeurs, et qui remplit la totalité de l'enceinte du récipient au-dessus du lit échangeur, ce procédé étant caractérisé par le fait que la masse auxiliaire, dont le poids spécifique est, de préférence, inférieur à 1, est refoulée dynamiquement sous pression, lorsqu'ell-e est introduite au moyen d'un courant de liquide, après quoi cet état de compression est fixé statiquement,- par fermeture de la conduite d'ad diction, qui est remplie également avec la masse sous pression. Èn outre, la présente invention prévoit que la masse auxiliaire forcée sous pression est-, pendant l-es opérations de charge et de régénération comprises entre deux opérations de recyclage, laissée dans le récipient d'échange. De cette façon, un positionnement absolument fixe, et pour ainsi dire rigide, de la masse d'échangeurs, même pour de grands diametres de récipient, est -ässuré par les opérations de charge et de régénération qui succedent à l'introduction sous pression de la masse auxiliaire, et avant tout-, même lorsque l'ensemble du contenu du récipient est traverse par le liquide qui s'écoule de bas en haut. Le changement de volume subi par la masse d'échangeurs entre l'opération d'échange et celle de régénération, est absorbé élastiquement-par cette masse même et par la masse auxiliaire.Etant donné que les agents auxiliaires qui s'écoulent à travers la masse auxiliaire afin de produire une pression, sont supprimés, aucune insertion supplémentaire de drainage n'est nécessaire. Pour une opération de rinçage en retour du lit d'échangeurs qui devient nécessaire après une série d'opérations de charge et-de régénération, la masse auxiliaire est évacuée d'abord hydrauliquement du récipient, afin de permettre une mise en suspension du lit. A cet effet, la présente invention prévoit en outre que la masse en grains, qui est. plus légère que l'eau, doit être-évacuée à la tête du récipient par un courant d'eau, qui est introduit, à la tette du récipient, dans ce récipient, tandis que la totalité du récipient demeure remplie de liquide. De cette façon, la masse d'échangeurs reste en repos pendant l'évacuation de la-masse auxiliaire, sans qu'un dispositif particulier de drainage soit nécessaire au-dessus du lit d'échangeur. Les liquides de traitement et de régénération peuvent parcourir sans difficulté la totalité du récipient. La résistance supplémentaire à l'écoulement de la masse servant à la compression est peu sensible en raison de son grain grossier, en sorte que cette résistance ne compromet ni l'opération de charge, ni celle de régénération. Sur le dessin, on a représenté schématiquement,.à titre d'exemple, une installation qui fonctionne suivant le procédé conforme à la présente invention. Dans le récipient A, repose au-dessus d'un fond à buses Al, la masse d'échangeurs B. Un système distributeur. et collecteur C, qui est adapté à la tête du récipient, porte un;distributeur C1 à tamis ou à buses, auquel est raccordée la conduite d'adduction a (avec la vanne 1) pour l'eau naturelle et une tubulure ouverte (non représentée} pour l'introduction et l'évacuation de la masse auxiliaire à travers la conduite b (avec le robinet à bille 11), ainsi qu'un raccord pour la conduite c (avec la vanne 4), qui évacue le liquide de régénération. Par la conduite d, l'eau de recyclage pour l'évacuation de la masse auxiliaire dans la conduite a, et, de la sorte, par l'intermédiaire du distributeur C1, peut titre introduite dans la tête du récipient. Au fond du récipient A, on peut évacuer- par la conduite e (par l'intermédiaire de la vanne 2) , l'eau traitée ou l'eau de recyclage pour l'introduction de la masse auxiliaire (par l'intermédiaire de la conduite f avec la vanne 12), et le liquide de régénération peut être amené (par l'intermédiaire de la conduite g avec la vanne 5), ou l'eau de rengage inverse peut être amenée (par l'intermédiaire de la conduite h avec la vanne 2). La conduite 6 aboutit à la tête d'un récipient D qui sert à recevoir sur un fond à tamis Dl la masse auxiliaire évacuée. Du fond du récipi-ent D, part une conduite i, qui peut être reliée, au choix, par l'intermédiaire de la vanne 13, au c8te refoulement de la pompe de recyclage P, ou, par l'intermédiaire de la vanne 15, au c8té aspiration de la pompe P, tandis que le caté aspiration de cette pompe peut autre raccordé, par l'intermédiaire de la vanne 12, à la conduite f, ou le côté refoulement de la pompe P peut être raccordé à la conduite d, par l'intermédiaire de la vanne 14. Par la conduite g, de l'eau d'entranement ou de lavage peut être amenée par l'intermédiaire de vannes 6, 7, à partir de la canalisation, et des agents de régénération peuvent être ramenés d'un récipient E par l'intermédiaire des vannes 8, 9. L'installation précédemment décrite, fonctionne de la façon suivante Une fois que la masse d'échangeurs B a été introduite dans le-récipient A,et que ce récipient ainsi que le récipient D qui contient la masse-au;iliaire, sont remplis d'eau, la masse auxiliaire est introduite, à partir du récipient D, dans le récipient A. A cet effet, on ouvre le robinet à bille 11 et la vanne 12, la pompe -P est enclenchée, et, ensuite, la vanne 13 est ouverte. La pompe P détermine alors une circulation d'eau à partir du fond du récipient A, par l'intermédiaire du récipient D, jusqu'à la tête du récipient A.Dans ces conditions, la masse auxiliaire qui se trouve dans le récipient D est entraînée, et, par suite d'une vitesse élevée correspondante de l'eau, elle est déposée sous pression dans le récipient A, au-dessus du lit d'échangeurs B. Ceci se produit jusqu' ce que toute la chambre d'eau soit remplie, au-dessus du lit filtrant,jusqutau et y compris le robinet à bille 11. Ensuite, le robinet à bille 11, ainsi que les vannes 12 et 13 sont fermés, et la pompe P est arrêtée. Le filtre est alors prêt h-fonctionner, les opérations de charge et de régénération alternent.Lors de la régénération, grâce au réglage des vannes 9 et 7, on-obtient la- concentration désirée de l'agent de régénération, tandis que les vannes 6 et 8 servent simplement à obturer les deux conduites. Après ouverture de la vanne 5 et des vannes 6 et 8, le liquide de régénération est introduit dans le, filtre à partir du bas, il se répartit régulièrement sur le fond à buses sur la surface du récipient, il parcourt alors la masse formée par la résine échangeuse d'ions à régénérer, ainsi que la masse comprimée placée au-dessus,-et il parvient, -par l'intermédiaire de la vanne également ouverte 4, à la cuve de neutralisation. L'épuisement du liquide de régénération se produit de préférence au moyen d'eau traitée, c'est-à-dire à l'étage cationique,-au moyen d'eau débarrassée de bases, et-à l'étage anionoque, au moyen d'eau dessalée, afin que les couches inférieures de l'échangeur ne soient' pas déjà chargées lors de l'opération d'échange, L'opération de lavage se produit à la manière usuelle. Pour le pré-lavage, on ferme la vanne 8 et, avec la même charge spécifi- que, on introduit l'eau de lavage par l'intermédiaire des-vannes 7, 6 et 5. Le post-lavage se produit avec une charge spécifique plus élevée, par l'intermédiaire d'une conduite séparée.Pour amorcer la phase consécutive de charge, on ferme les vannes 4, 5 et 6 et on ouvre de nouveau les vannes 1 et 2. Lors de l'évacuation de lamasse auxiliaire pour ltopération de rinçage inverse, on ouvre le robinet à bille li et les vannes 14 et 15, et lion enclenche la pompe P. Il s'écoule alors, un courant d'eau du récipient D au système répartiteur et, au système collecteur du récipient d'échange A et, de là, il revient à la toute du récipient D de la-masse, ce courant d'eau arrive à travers le distributeur C1, et s'évacue à travers le raccord ouvert C2, et il entrain la masse auxiliaire surnageante par suite de son faible poids spécifique, à partir du récipient A, dans le récipient D. Après achèvement de cette opération, le robinet à bille 11 et les vannes 14 et 15- sont fermés, et la pompe P est arrêtée. Le rinçage en retour et la mise en suspension de la masse d'échangeurs se font ensuite par ouverture des vannes 3 et 4. Au bout d'un laps de temps de 10 minutes environ, les vannes 3 et 4 sont fermées, et ensuite la masse auxiliaire est comprimée dans le récipient A, sous la forme qui a été, précédemment décrite. - REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fixation mécanique d'un lit d'échangeurs d'ions, dans un récipient fermé, lorsqu'on opère en courant ascendant à travers une masse auxiliaire en grains qui repose sur le lit d'échangeurs et qui remplit l'enceinte complète du récipient, au-dessus de ce lit, caracterisé par le fait que la masse auxiliaire, dont le poids spécifique est, de préférence, inférieur à 1, est refoulée sous pression dynamiquement lors de son introduction, au moyen d'un courant de liquide, et qu'ensuite cet état de compression est fixé statiquement, par la fermeture de la conduitr d'adduction, qui est également remplie par la masse pressée, 2.Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la masse auxiliaire refoulée par pression est laissée dans le filtre pendant les opérations de charge et régénération comprises entre deux opérations de rinSage en retour. 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la masse auxiliaire en grains, susceptible de surnager, est évacuée par la tête du récipient, hors de ce récipient, par un courant d'eau qui est introduit dans le récipient à sa tête, tandis que la totalité du récipient reste remplie de liquide. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 à 3, caractérisé ;par le fait que l'on a adapté à la tête du récipient un système distributeur et collecteur, qui est muni d'un raccord tubulaire libre pour l'introduction et l'évacuation de la masse, et d'un distributeur à tamis ou à buses, pour l'adduction du liquide à traiter, ou du liquide de support nécessité pour l'évacuation de la masse auxiliaire et pour celle du produit élué, et de l'eau de rinçage et de lavage, ainsi que d raccords de conduite correspondante.