Brevet FR2132094A1 — publié le 19721117

La présente invention se rapporte à ion procédé de séparation des constituants d'émulsions, notamment d'émulsions usées d'huile dans l'eau» En outre, l'invention vise un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, 5 Lors de l'usinage par enlèvement de co peaux, on utilise, pour lubrifier et refroidir les outils et les pièces à usiner, des émulsions d'huile dans l'eau auxquelles on ajoute généralement encore des émulsifiants à des fins de stabilisation. On utilise également des émulsions semblables 10 pour laver des pièces usinées.. En raison de la pollution de plus en plus importante de l'environnement, il faut séparer autant que possible les constituants des émulsions usées, par exemple débarrasser l'eau de l'huile ainsi que des émulsifiants avant de l'envoyer dans les eaux usées» Suivant les réglementais tions actuellement en vigueur, la teneur résiduelle en huile de l'eau ne doit pas dépasser line valeur de 40 mg/1. On connaît des procédés très divers pour extraire l'huile d'émulsions ; la plupart de ces procédés fonctionnant par voie chimique., Parmi les procédés de séparation 20 connus, applicables à des émulsions d'huile dans l'eau, on peut en particulier mentionner ceux décrits ci-après. L'extraction d'huile par voie chimique est basée sur le principe de l'adsorption de l'huile par floculation. Comme agent de floculation, on utilise par exemple un 25 produit à plusieurs composants, dont le constituant principal est de l'acide silicique hydrophobe, fortement dispersé. Par suite de son comportement oléophile, l'acide silicique lie l'huile sous la forme d'un gâteau grumeux que l'on doit filtrer et ensuite brûler. La mise en oeuvre de ce procédé est très oné-30 reuse ; en outre, les résultats de la séparation ne sont pas satisfaisants dans le cas d'émulsions très stables, car la teneur résiduelle en huile est située loin au-delà de la limite supérieure indiquée ci-dessus. Suivant un autre procédé, on rompt l'émul-35 sion par addition de chlorure de fer ; ensuite, on doit séparer l'huile de l'eau dans un récipient séparé à l'aide d'une lessive de soude et avec addition de vieille huile, par flottation. On retire et on brûle la boue d'huile ainsi obtenue. Toutefois, la teneur résiduelle en chlorure est défavorable lors de la com-40 bustion, du fait qu'il peut conduire facilement à la formation 72 10697 2 2132094 d'acide chlorhydrique. Un autre inconvénient de ce procédé de séparation réside dans le fait qu'il né peut être mis en oeuvre que de façon discontinue. Parmi l'état connu de la technique, on peut 5 en outre mentionner des procédés dans lesquels les émulsions sont rompues par addition d'acide suifurique ou chlorhydrique. Ces procédés présentent également l'inconvénient qu'en raison de la teneur en acide, l'huile obtenue ne peut pas être "brûlée telle quelle dans une installation de combustion. En outre,avec 10 ces procédés, il faut neutraliser l'eau de séparation acide. Par suite du dégagement d'hydrogène, il faut prévoir une aération suffisante de l'installation de séparation. Bar ailleurs, ces procédés ne peuvent pas être mis en oeuvre tels quels pour séparer les constituants d'eaux de lavage et de rectification 15 contenant des nitrites, car il se forme dans ce cas , lors de la séparation, des gaz nitreux que l'on ne peut pas laisser s'échapper tels quels à l'air libre. En outre, l'appareillage doit être réalisé en un matériau résistant aux acides. Finalement, il est également possible de 20 brûler l'émulsion pour séparer les constituants huile et eau. Cependant, dans ce procédé, il s'est avéré que pour que la combustion de l'émulsion soit parfaite, la température des flammes ne doit pas tomber en dessous de 750 à 800°C, afin d'éviter la formation de suies et de résidus de cokéfaction. Pour assurer 25 cefcte température dans le four, il faut cependant ajouter envi-ron 300 1 d'huile par mr d'émulsion. De ce fait, ce procédé est également très onéreux. Un autre inconvénient réside dans le fait que lors de la mise en oeuvre de ce procédé de combustion, l'émulsion toute entière est évacuée sous la forme de vapeur 30 que l'on doit, le cas échéant, soumettre encore à une épuration avant de la laisser s'échapper définitivement à l'air libre. La présente invention vise un procédé et un dispositif pour séparer les constituants d'émulsions, en particulier d'émulsions usées d'huile dans l'eau, ne présentant 35 pas les inconvénients énumérés ci-dessus des procédés connus. En particulier, le procédé doit pouvoir être mis en oeuvre d'une manière économique, dans un dispositif n'entraînant pas de dépenses élevées. La séparation des constituants eau et huile avec émulsifiants doit se faire de façon aussi complète que 40 possible ; à cet égard, il ne faut pas perdre de vue que l'on 72 10697 3 2132094 peut s'attendre à disposer à l'avenir d'émulsions nouvelles résistant dans une large mesure aux acides. Selon l'invention, on obtient ce résultat par un procédé du type décrit ci-dessus, suivant lequel on éta-5 le l'émulsion sous la forme d'une couche mince et on la chauffe en vue de 1'évaporation de l'eau. La couche mince est de préférence turbulente. Le procédé conforme à l'invention présente l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre sans dépenses impor-10 tantes, de fonctionner d'une manière économique et de fournir des résultats de séparation situés eû dessous des valeurs limites supérieures fixées par les réglementations déjà citées. Le pouvoir de séparation du procédé est indépendant de la composition des émulsions et le procédé reste valable également pour des 15 émulsions nouvelles qui seront mises au point à l'avenir. Du fait que la séparation n'exige pas l'addition de produits chimiques, les vapeurs extraites et condensées peuvent normalement être envoyées telles quelles dans les eaux usées. Le dispositif servant à la mise en oeuvre 20 du procédé conforme à l'invention est caractérisé par un évapo-rateur à couche mince, de type connu en soi.Il est ainsi possible d'une manière avantageuse de mettre en oeuvre le procédé à l'aide d'un appareil usuel dans le commerce, ce qui dispense de la mise au point et fabrication d'un dispositif nouveau. Par suite 25 de la construction simple du dispositif, la conduite ainsi que l'entretien et la réparation n'exigent que de très faibleê dépenses. Un autre avantage réside dans le fait que le dispositif permet un fonctionnement largement automatique. D'autres avantages de l'invention apparaî-30 tront à la description d'un exemple de réalisation non limitatif représenté schématiquement sur le dessin annexé. L'installation représentée sur la figure ■unique du dessin, servant à la séparation des constituants d'une émulsion usée d'huile dans l'eau, se compose essentiellement 35 d'une cuve d'alimentation 1, d'une pompe de dosage 2, d'un éva-porateur à couche mince 3» ainsi que d'un condenseur 4. L'éva-porateur à couche mince 3 est constitué par un corps cylindrique 5 entouré d'une chemise 6 sur la majeure partie de sa longueur. Dans l'espace compris entre le corps cylindrique 5 et la chemi-40 se 6, on peut envoyer de l'eau chaude, de la vapeur ou un autre 72 10697 4 2132094 fluide caloporteur en vue du chauffage ; cependant, on peut é-galement envisager vin chauffage électrique. A l'intérieur du corps cylindrique 5 est monté en rotation un arbre 7 entraîné par un moteur 8 en passant par une transmission à courroie 9 ou 5 analogue. Sur l'arbre 7 sont montés plusieurs balais racleurs 10 facilement mobiles, qui glissent sur la face intérieure du corps cylindrique 5 lors de la rotation de l'arbre 7« A la partie supérieure de l'arbre 7 est fixé un disque de distribution 11. Au niveau du disque de distribution 11, une canalisation 10 d'arrivée 12 débouche dans le corps cylindrique 5» A partir du compartiment collecteur de vapeur 13 situé au-dessus du disque de distribution 11 dans le corps cylindrique 5, une canalisation de sortie 14 mène vers un condenseur 4. La partie inférieure de 1'évaporateur à couche mince 3 est conique et débou-15 che dans une sortie 15 menant vers une cuve collectrice 16. On va décrire ci-après le mode de fonctionnement de cette installation. L'émulsion d'huile dans l'eau introduite dans la cuve d'alimentation 1 est envoyée par la pompe de do-20 sage 2 dans 1'évaporateur à couche mince 3» Dans ce dernier, l'émission est répartie par le disque de distribution 11 et étalée par les balais racleurs tournants sur la face intérieure du corps cylindrique 5j sous la forme d'une mince couche turbulente. L'eau contenue dans l'émulsion s'évapore ainsi rapide-25 ment du fait que la paroi du corps cylindrique 5 est chauffée. La vapeur d'eau monte dans le compartiment collecteur de vapeur 13 et parvient ensuite par la canalisation de sortie 14 dans le condenseur 4. Un séparateur non représenté, se trouvant dans le compartiment collecteur de vapeur 13, empêche les par-30 ticules de liquide d'être entraînées dans le condenseur 4. Les constituants moins volatils de l'émulsion, tels que l'huile et les émulsifiants, parviennent par la sortie 15 dans la cuve collectrice 16. L'eau sortant du condenseur 4 peut, dans une installation d'épuration montée en aval» être débarrassée d'hui-35 les libres, d°hydrocarbures à faible point d'ébullition ou d'autres substances étrangères qu'elle contient encore éventuellement. Par ailleurs, il est également possible de renvoyer l'eau condensée dans 1'évaporateur à couche mince 3 pour la soumettre encore une fois à une épuration. 40 Pour améliorer le bilan thermique, on peut utiliser la chaleur des vapeurs pour réchauffer l'émulsion 72 10697 5 2132094 introduite dans 11 évaporateur. Le procédé et le dispositif conformes à l'invention de séparation des constituants d'émulsions d'huile dans l'eau permettent également une évaporation sous vide. Cela 5 est particulièrement avantageuse dans le cas où, par un abaissement du point d'ébullition, il est possible d'obtenir une amélioration des résultats de séparation dans le cas d'émulsions déterminées. Un autre avantage réside dans le fait que d'éventuels sels contenus dans les émulsions sont retenus presque en-10 tièrement dans l'huile séparée. L'invention n'est évidemment pas limitée au dispositif représenté et décrit. Il est possible en particulier d'utiliser également un évaporateur à couche mince comportant un rotor conique avec des balais racleurs rigides. En ou-15 tre, sans sortir du cadre de l'invention, il est possible d'utiliser -un évaporateur à couche mince sans agitateur mécanique, dans lequel l'émulsion est étalée sous la forme d'une couche mince, par exemple par des chicanes de rotation et à l'aide d'un gaz de circulation. 72 10697 6 2132094 REVENDICATIONS 1. Procédé de séparation des constituants d'émulsions, en particulier d'émulsions usées d'huile dans l'eau, caractérisé par le fait qu'on étale l'émulsion sous la 5 forme d'une couche mince et qu'on la chauffe en vue de l'éva-poration de l'eau. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un évaporateur à couche mince de type connu en 10 soi.