Brevet FR2072061A1 — publié le 19710924

La présente invention concerne un dispositif pour concentrer une solution ou une suspension, constitué par une buse de détente qui est raccordée à un tube d'admission et qui débouche dans une chambre d'expansion comportant un évent pour les gaz* 5 Au moyen des dispositifs du type précité, on vaporise des solutions par détente du fait qu'une solution éventuellement chauffée est détendue à partir d'une enceinte sous pression élevée dans une enceinte sous pression plus basse» Au cours de cette opération ont lieu, selon la capacité calorifique de la solution de 10 départ et le point d'ébullition du solvant, par suite du refroidissement, une vaporisation partielle et une séparation de phases avec formation d'une vapeur de solvant et d'un concentrât. La solution ainsi épaissie est nettement plus visqueuse que la solution de départ, par suite de l'élévation de la concentration et par suite du 15 refroidissement lors de la détente. Pour cette raison, on ne met en oeuvre la vaporisation par détente au moyen de la buse que dans la mesure où il se forme un concentrât encore fluide, aisé à manipuler, car un concentrât fortement visqueux souille' les parois de la chambre d'expansion et ne peut être■également entraîné que très 20 difficilement par voie mécanique. L'invention a pour but d'améliorer les dispositifs connus pour la vaporisation par détente afin que les solutions ou les suspensions puissent être concentrées dans une mesure largement plus grande que jusqu'alors par détente au moyen d'une buse sans que 25 l'on rencontre les désavantages précités. L'objet précité de l'invention est réalisé du fait que l'on prévoit une chambre d'expansion munie d'un dispositif d'évacuation à vis sans fin qui est composé d'au moins deux arbres munis d'une vis sans fin. On obtient ainsi comme résultat le fait que 30 l'on peut concentrer au moyen de la buse la solution ou la suspension à un degré tel que la matière traitée soit obtenue lors de l'expansion et retirée à partir du dispositif d'évacuation à vis sous forme plastique, par exemple sous la forme de flocons ou de pains. Le dispositif d'évacuation à vis est à cet effet conçu pour 35 avoir une action auto-nettoyante* à savoir que les pas de vis des arbres munis de vis aient un effet de raclage l'un contre l'autre en étant maintenus en état de propreté. En principe, il est 70 46622 2 2072061 sans importance que les arbres munis de vis tournent chacun dans un sens opposé ou dans le même sens. Il s'est toutefois avéré que la disposition de rotation en sens opposé assure un meilleur entraînement car le produit tombant de la buse de détente est pris 5 en charge par les vis en particulier lorsque celles-ci tournent de l'extérieur vers l'intérieur de haut en bas. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif de l'invention, le dispositif d'évacuation à vis possède quatre arbres à vis qui sont disposés en forme de V. Lesdits arbres fonc-10 tionnent, de préférence, d'une manière auto-nettoyante et sont, de préférence, en mesure de tourner de l'extérieur vers l'intérieur, en partant des arbres du haut vers ceux du bas. De préférence, les pas de vis ont une faible inclinaison de sorte que la matière entraînée forme un bouchon qui s'épaissit dans la boîte des vis et 15 peut ainsi quitter l'orifice de sortie du dispositif d'évacuation à vis sous une forme fortement visqueuse. Selon un autre mode de réalisation particulier du dispositif de" l'invention, la paroi de la chambre d'expansion et la chemise extérieure de la buse de détente sont munies d'éléments de 20 refroidissement. Lesdits éléments ont pour effet de condenser une partie de la vapeur du solvant dans la chambre d'expansion sous forme d'une pellicule mince sur les surfaces refroidies et d'éviter par suite la formation de croûtes. Le dispositif de l'invention est représenté suivant un 25 exemple de réalisation dont le mode de fonctionnement est indiqué avec plus de détails ci-après dans les dessins annexés dans lesquels : . - la figure 1 représente une vue en coupe du dispositif, et 30 - la figure 2 représente une vue en coupe'selon la ligne A-B de la figure 1. On effectue l'expansion d'une solution à concentrer introduite par un tube d'admission 1 par l'intermédiaire d'utle buse de détente 2 dans une chambre d'expansion 3. Les parois 4 de ladite 35 chambre présentent des éléments de refroidissement 5. Les vapeurs de solvant quittent la chambre d'expansion 3 par un évent tubulaire 6 et on les envoie à un réfrigérateur non représenté dans lequel on les condense. Le concentrât produit dans la chambre d'expansion 3 sous forme de flocons est pris en charge par les arbres à vis 7, 8, 70 46622 3 2072061 9 et 10 du dispositif d'évacuation à vis 11 et il est pressé par l'orifice de sortie 12 de sorte qu'on l'obtient sous forme fortement visqueuse. Les arbres à vis sont entourés d'un boîtier 13 qui est garni d'éléments de mise à une température voulue 15 et 16 5 pour le chauffage et/ou le refroidissement. La buse de détente 2 est munie d'un organe d'étranglement 17 réglable. L'exemple suivant illustre l'invention avec plus de détails sans toutefois la limiter dans son cadre et son esprit. 1° EXEMPLE On envoie une solution à 33 ayant une viscosité de 11 200 cPo à 40°C, d'un polymère ayant une capacité calorifique spécifique de 0,64 kcal/kg°C dans un solvant ayant une capacité calorifique spécifique de 0,88 kcal/kg°C, une chaleur de vaporisa-15 tion de 120 kcal/kg et une tension de vapeur de 100 mm de Hg à 40°C, ________ au moyen d'une pompe à engrenages au débit O pondéral de 129 kg/h sous une pression de 22 kg/cm à travers un échangeur de chaleur à double tubulure et on la chauffe à cet effet de 45 à 125°C. On détend ensuite ladite solution par l'intermé- 20 diaire d'une buse 2 dont l'étranglement peut être réglé dans une chambre d'expansion 3 présente dans un dispositif d'évacuation à 11 vis muni de quatre arbres/dans lequel règne une pression de 100 mm de Hg. Au cours de cette opération ladite solution, est concentrée de 33 à 55 £ en ce qui concerne la teneur en polymère et elle se 25 refroidit de 125 à 66°C. A partir de la buse de détente 2, les pains de concentrât plastiques, qui ne sont plus fluides, sont projetés à haute vitesse dans la cuvette formée par les quatre arbres à vis et sont entièrement pris en charge par les vis tournant à 120 tr/mn et introduits dans lesdites vis. La séparation de phases 30 avec obtention du concentrât et de la vapeur de solvant à lieu dans la buse 2 évasée, entre la buse 2 et les arbres à vis 7, 8, 9 et 10 et lors de la compression du concentrât partiellement sous forme d'écume sous l'effet des arbres à vis. On évacue le concentrât ainsi préparé ayant une teneur en polymère de 55 %, à partir 35 du dispositif d'évacuation à vis à quatre arbres, par l'intermédiaire d'une pièce de boîtier fermée et par l'intermédiaire d'un orifice de sortie 12, suivant un débit pondéral de 77,3 kg/h, dans l'atmosphère ou dans une enceinte placée sous une surpression ou une pression en défaut désirée. 70 46622 2072061 Lorsqu'on effectue la vaporisation par détente selon la technique connue antérieurement, c'est-à-dire sans l'emploi d'un dispositif d'évacuation à vis, on ne peut seulement concentrer la solution de polymère par suite de la fluidité nécessaire du concentrât, qiie de 33 ^ à environ 40 $ en ce qui concerne la teneur en polymère. 70 46622 5 2072061 REVENDICATIONS 1'. Dispositif pour concentrer une solution ou une suspension, constitué par une buse de détente qui est raccordée à un tube d'admission et qui débouche dans une chambre d'expansion comportant un évent pour les gaz, ledit dispositif étant caractérisé en 5 ce que la chambre d'expansion est munie d'un dispositif d'évacuation à vis sans fin qui est composé d'au moins deux arbres à vis sans fin. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation à vis sans fin présente quatre 10 arbres à vis sans fin disposés en forme de V. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que tous les arbres à vis sans fin tournent de l'extérieur vers l'intérieur, de haut en bas. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 15 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi de la chambre d'expansion est garnie d'éléments de refroidissement;