Brevet FR2070020A1 — publié le 19710910

La présente invention concerne le matériel de génie chimique et plus spécialement les appareils à formation de mousse pour effectuer des processus d'échange de chaleur et de masse. On connalt déjà un appareil conçu pour les opérations d'échange ge de masse et de chaleur et fonctionnant en régime de moussage, cet appareil étant constitué par un corps, à l'intérieur duquel sont montés des plateaux perforés. Le liquide est amené sur un plateau par un dispositif de débordement disposé sur ce plateau à proximité de la paroi de l'appareil. Sur le bord opposé du plateau est monté un seuil formant déversoir, que franchit le liquide avant d'arriver sur le plateau suivant. Dans la partie inférieure de l'appareil est admis du gaz qui passe par les orifices percés dans les plateaux à une vitesse déterminée et réagit avec le liquide, pour engendrer la mousse. Dans les appareils connus le liquide se répartit d'une façon irrégulière sur le plateau, ce qui entrain une formation de mousse irrégulière et compromet ltefficacité du processus. En outre, en cas d'augmentation de de débit du liquide et d'accélération de vitesse du gaz, ce qui est indispensable pour intensifer le processus, il y a un entralnement considérble du liquide par les gaz sortants. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients précités. Elle vise à mettre au point un appareil assurant une répartition uniforme de la mousse sur toute la surface d'un plateau et permettant de réduire les pertes de liquide dues à ltentralne- ment de celui-ci par le gaz sortant. Le problème ainsi posé est résolu en ce qu'un appareil à formation de mousse conçu pour les opérations d'échange de chaleur et de masse constitué par un corps contenant des plateaux à fentes et des moyens pour amener du liquide sur Itun des plateaux et du gaz dans l'espace situé au-dessous de ce plateau, est doté, conformément à l'invention, d'un dispositif de distribution de liquide monté au-dessus du centre de chaque plateau et réalisé sous la forme d'une tubulure verticale plongée dans un récipient de débordement et de joints hydrauliques de débordement disposés au centre de chaque plateau. On a intérêt à réaliser le joint hydraulique de débordement sous la forme d'une tubulure verticale plongée dans le récipient de débordement. L'invention est illustrée dans ce qui suit par une description d'un exemple dtexécution et-par les dessins annexés, dans lesquels: la Fig.l représente une vue générale de l'appareil à formation demousse -conforme à l'invention; la Fig.2 montre à grande échelle, le plateau à fentes avec un dispositif de distribution; la Fig.5 est une vue suivant la flèche A de la Fig.2. L'appareil à formation de mousse (Fig.l) se présente sous la forme d'un corps cylindrique 1 doté d'une chemise de vapeur 2 à l'intérieur duquel sont disposés des plateaux 3 constituant chacun un serpentin agencé de façon à former un cône entre les tuyaux duquel sont prévues des fentes 4 ( Fig.42) qui livrent passage-au gaz. En vue de la distribution du liquide, on monte au-dessus du centre de chaque plateau conique à fentes 3-un dispositif de distribution réalisé sous la forme d'une tubulure verticale 5 plongée dans un récipient de débordement conique ouvert 6, en formant un joint hydraulique de débordement qui sert de dispositif de distribution de liquide pour le plateau situé immédiatement au-dessous. En vue de modifier la direction du courant de gaz, on monte au-dessous de chaque plateau 5 des plaques ou ailettes à effet tourbillonnaire inclinées d'un angle déterminé par rapport au plateau (Fig.l, 2, 3). Entre les plateaux 3 (Fig.l) sont installés des serpentins complémentaires 8. Dans la partie supérieure de l'appareil est prévu un séparateur 9. L'appareil fonctionne de la manière suivante. On admet dans la chemise de vapeur 2, par des raccords 13 et 14, dans les serpentins constituant les plateaux 3, et dans les serpentins 8, de la vapeur saturée ou un agent frigorigène, suivant le processus à réaliser. Le liquide est amené par un ajutage 10 dans le récipient de débordement 6, d'où il s'écoule en une couche régulière revêtant la forme d'une cuvette renversée, pour arriver à la partie périphérique du plateau 3.Ensuite, le liquide ruisselle de la partie périphérique vers le centre du plateau 3, pour arriver à travers la tubulure 5 et le récipient de débordement 6, sur le plateau 5 sous-jacent (sur la Fig.l, le trajet du liquide dans l'appareil est indiqué par des flèches). Dans la partie inférieure de l'appareil, on admet par un raccord 12 du gaz, dont le sens de cheminement est opposé à celui du liquide. Le mouvement simultané du liquide et du gaz à une vitesse déterminée engendre sur le plateau 3 une couche de mousse tourbillonnaire. Pour accentuer la turbulence il est prévu au-dessous de chaque plateau 5 des plaques 7 à effet tourbillonnaire. Le courant d'air qui se heurte contre ces plaques change de direction et imprime à la couche de mousse un mouvement de rotation. I1 en résulte une surface très développée et incessamment renouveléede contact entre le liquide et le gaz, ce qui garantit une intensification considérable des processus d'échange de masse et de chaleur. Pendant son trajet ascendant au-dessus de la couche de mousse, le courant de gaz rencontre celui de liquide débordé du récipient de débordement 6 à une vitesse déterminée, de sorte que le courant de gaz se trouve rejeté vers la paroi de l'appareil. Le changement de direction du courant de gaz permet d'en séparer les gouttes de liquide. L'évacuation du liquide à partir de l'appareil se fait par un ajutage 15. L'appareil proposé peut fonctionner avec des paramètres hydrodynamiques accrus et permet d'augmenter del 5 à 8 fois le rapport entre la quantité du liquide admis et celle de gaz, en comparaison avec les appareils connus, tout en autorisant une réduction d'entralnement de la phase liquide par le gaz sortant. En raison d'une turbulence considérable de la couche de mousse, le rendement par unité de volume de l'appareil se trouve augmenté, ce qui permet de réduire son encombrement et de diminuer la d-uree de séjour du liquide dans l'appareil. Ceci est particulièrement important lorsqu'il s'agit du traitement de solutions thermolabiles, par exemple pour l'obtention d'un bain de fusion de nitrate d'ammonium de concentration élevée. REVENDICATIONS 1. - Appareil à formation de mousse destiné aux opérations d'échange de chaleur et de masse, constitué par un corps avec au moins un plateau à fentes avec des moyens d'admission du liquide sur le plateau et de gaz dans l'espace situé au-dessous du plateau, caractérisé en ce qu'il est doté d'au moins un dispositif de distribution de liquide disposé au-dessus du centre du plateau ()) et affectant la forme d'une tubulure verticale (5) plongée dans un récipient de débordement (6), et d'au moins un joint hydraulique de débordement disposé au centre du plateau. 2. - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint hydraulique de débordement est réalisé sous forme d'une tubulure verticale plongée dans le récipient de débordement.