Brevet FR2182168A1 — publié le 19731207

i 2182168 Dans diverses publications, on a déjà proposé pour la transformation de phases liquides en phases solides d'étaler la phase liquide sur une surface et de détacher de cette surface la couche de phase solide formée après la solidification. Un tel 5 procédé prévoit un tambour tournant autour d'un axe horizontal et sur la surface latérale interne duquel la phase liquide est étalée, la section inférieure de cette surface latérale formant une cuve destinée à recueillir la phase liquide amenée en continu. En effet, la transformation, considérée d'une manière générale, a lieu en continu dans la mesure où la couche de phase solide se forme continuellement sur l'extrémité arrière du tambour par rapport au sens de rotation de ce dernier. En examinant le phénomène de plus près, on s'aperçoit cependant qu'à l'intérieur de la phase liquide la transformation ne se produit pas avec la même continuité ou la même 15 régularité locale* Ceci est dû au fait que la phase liquide possède, outre sa longueur déterminée par les dimensions du tambour, une largeur et une profondeur relativement grandes, de sorte qu'une quantité relativement grande de phase liquide est toujours présente dans laquelle il ne se forme pas, par exemple, un front de transfor-20 mation, mais dans laquelle la transformation s'amorce plutôt au hasard de manière confuse à la fois dans le temps et dans l'espace dans des zones séparées les unes des autres qui s'étendent à mesure que la transformation progresse et enfin se soudent. Les processus au cours de la transformation restent naturellement sans influence 25 sur l'homogénéité et sur les autres propriétés de la phase solide dont les qualités se révèlent également dans tous les cas irrégulières en raison de l'irrégularité de la transformation. On ne peut pas remédier à cela, par exemple en diminuant la quantité de la phase liquide dans le tambour, entre autres parce que ceci n'est que 30 difficilement réalisable dans la pratique et parce qu'une telle mesure ferait tomber la productivité largement en dessous de la limite de rentabilité. Inversement, lorsqu'on utilise un tel tambour, il n'est pas possible dans tous les cas d'augmenter la productivité à volonté sans influencer encore davantage les propriétés de la 35 phase solide. On ne peut pas remédier à ces inconvénients à l'aide d'un autre dispositif connu qui prévoit une chambre réactionnelle ayant la forme d'un corps creux tubulaire disposé verticalement à l'extrémité inférieure duquel la phase solide est prélevée en continu à 40 l'aide de tambours exerçant une traction. D'une part% le fait d.e 73 15236 2 2182168 retirer la phase solide de la chambre réactionnelle à l'aide de tels tambours suppose une résistance à la traction considérable qui n'existe absolument pas en général dans les matières considérées. Cependant, d'autre part, dans un tel dispositif, de nombreux 5 facteurs dépendant du hasard jouent un rôle imprévisible, ce qui exclut absolument qu'on puisse exercer une influence sur le processus de transformation en agissant sur le dispositif. Ceci est également le cas lorsqu'on incorpore dans la phase solide, au lieu de tambours exerçant une traction une âme ayant la forme d'un or-10 gane de traction flexible. La présente invention a pour objet d'une part de veiller à ce que la transformation ne progresse pas comme auparavant sans aucune régularité, mais en quelque sorte à la manière d'un front de transformation et d'autre part de permettre que, pendant le même 15 temps ou même dans un temps plus court, des quantités plus grandes de phase liquide soient transformées sans que cela nuise à la qualité de la phase solide formée. La solution à ce problème suppose que partant d'une couche de phase liquide, celle-ci soit amenée au fur et à mesure de la progression du changement de phase se pro-20 duisant dans cette couche et qu'une couche de phase liquide soit toujours conservée au-dessus de la phase solide* Pour créer ces conditions, conformément à l'invention, la chambre réactionnelle est entourée au moins dans sa partie supérieure contenant la phase liquide d'une chemise de section polygo-25 nale, les sections des parois de la chambre à section polygonale correspondante étant formées chacune par le brin reposant sur la section correspondante de la chemise d'une bande sans fin qui peut être entraînée en synchronisme avec chacune des autres bandes et de manière à tourner, son brin précité se déplaçant vers le bas. 30 Si on utilise pour la transformation de phases liquides en phases solides un tel dispositif, par suite de l'action directe et indépendante du hasard des bandes sur la phase solide, on peut veiller à ce que cette dernière se forme du bas vers le haut, la phase liquide, toujours sous forme d'une couche mince, se trou-35 vant au-dessus de la phase solide. Cette mince couche de phase liquide est alors soumise à la transformation pratiquement sur toute son étendue, de sorte qu'un front de transformation se forme et que la phase solide croît constamment vers le haut, cette croissance se produisant de manière régulière. De cette manière, on peut 40 augmenter la productivité sans difficulté jusqu'à la limite fixée 73 15236 3 2182168 par la vitesse de transformation de la phase liquide concernée et néanmoins obtenir l'homogénéité et la régularité des antres propriétés de la phase solide. De façon surprenante, il s'est même avéré que dans certains cas la qualité de la phase solide peut 5 être améliorée bien au-delà de ce à quoi on peut s'attendre simplement eu égard à la régularité de la transformation. Cependant, même lorsqu'on fait abstraction des cas extrêmement favorables, les phases solides qui se forment lorsqu'on utilise le dispositif de la présente invention se caractérisent par des propriétés 10 particulières par rapport à l'état actuel de la technique» Le dispositif conforme à l'invention convient à la mise en oeuvre de pratiquement toutes les transformations de phases de l'état liquide à l'état solide. Ainsi, on peut exécuter par exemple des réactions de polycondensation, des réactions de poly-15 mérisation, des réactions de précipitation ou des cristallisations, notamment les polymérisations vinyliques dans lesquelles des monomères liquides, éventuellement après initiation catalytique et/ou action de la chaleur, sont transformés en polymères ou copolymères solides, ou les réactions de précipitation dans lesquelles on 20 prépare de la silice fortement dispersée à partir de silicate de sodium et d'une solution d'acide ou du silicate d'aluminium à partir de silicate de sodium et de sulfate d'aluminium. Le dispositif conforme à l'invention convient particulièrement bien à la mise en oeuvre en continu de procédés de prépara-25 tion de polymères de condensation réticulés fortement dispersés, à base d'urée et/ou de mélamine et de formaldéhyde. Un tel procédé est décrit par exemple dans le brevet belge n° 730 186 et consiste essentiellement à transformer en un gel réticulé la solution aqueuse d'un précondensat d'urée et de formaldéhyde, en présence d'un 30 colloïde protecteur, par addition d'acide sulfamique ou d'un hydro-génosulfate d'ammonium hydrosoluble de formule /R-NH3 ® . SO4H7 ® dans laquelle R désigne un atome d'hydrogène ou un reste organique ne nuisant pas à la solubilité dans l'eau du composé, tel que 35 notamment un reste alkyle, cycloalkyle, hydroalkyle, aralkyle ou aryle, le rapport formaldéhyde : urée au plus tard au moment de la formation du gel étant plus grand que 1, puis à broyer le gel obtenu, à le sécher et à le désagglomérer. Un avantage déterminant du dispositif conforme à 40 l'invention réside dans le fait, comme on l'a déjà mentionné, que 73 15236 4 2182168 le produit réactionnel, notamment le gel, pendant et immédiatement après sa solidification, n'est soumis à aucune contrainte mécanique ou seulement à des contraintes très faibles. Ceci est, pour beaucoup de produits, comme par exemple les polymères de condensation mentionnés, une condition essentielle pour la qualité du produit» Un exemple de réalisation du dispositif de l'invention est représenté schématiquement sur le dessin annexé. Sur ce dessin, la figure 1 représente le dispositif en coupe longitudinale et la figure 2 représente le dispositif de la figure 1 en vue de dessus. Comme on peut le voir sur le dessin, le dispositif comporte une chambre réactionnelle 1 ayant la forme d'un espace creux de section carrée s*étendant du bas vers le haut, limité de tous les côtés mais ouvert à ses deux extrémités. Les parois de délimitation de la chambre réactionnelle 1 sont formées chacune par l'un des brins 2 d'une bande 4 refermée sur elle-même et guidée par des rouleaux de renvoi 3. Pour plus de netteté, sur la figure 1, deux de ces bandes seulement sont représentées; par contre sur la figure 2, on peut voir les quatre bandes. Les brins 2 formant les parois de la chambre sont entourés d'une chemise 5 de chauffage ou de refroidissement à double paroi et supportés par la paroi interne de cette chemise. Par conséquent, la chemise 5 forme un passage de section prismatique carrée. La chemise 5 est raccordée par 6 ou 7 au circuit d'un milieu de transfert de chaleur. Les rouleaux 3 sont - comme on peut le voir sur la figure 25 2 - reliés de façon positive par des renvois d'angles 8 et sont en outre entraînés par un moteur de commande 9. Comme on peut le voir sur ce dispositif et comme cela est représenté en outre sur la figure 2 par la flèche P, au cours de la rotation des bandes 4, les brins 2 de ces bandes se déplacent ensemble vers le bas. Comme 30 cela sera expliqué plus en détail ci-après, la phase solide se formant dans la chambre réactionnelle 1 doit ainsi être entraînée vers le bas et sortir de la chambre. A cet effet, naturellement, il n'est pas nécessaire que toutes les bandes soient entraînées par le moteur 9. Au contraire, il est parfaitement possible qu'au 35 moins une bande tourne librement et soit entraînée par l'intermédiaire de la phase solide. Au-dessus de la chambre réactionnelle 1 se trouve une conduite réglable 10 pour la phase liquide, cette conduite étant constituée dans le cas présent par une buse jumelée permettant 40 ia réunion de deux constituants liquides pour former une phase . 73 15236 2182168 liquide. Au-dessous de la chambre est prévu un dispositif de broyage 11 qui comporte dans le cas présent deux cylindres dentés engrenant l'un avec l'autre. Lors de la mise en marche du dispositif décrit, la chambre 5 réactionnelle est de préférence fermée à son extrémité supérieure par un obturateur (non représenté) qui vient en contact étroit avec les brins 2 des bandes 4. Au-dessus de ce^ obturateur, une couche 13 de phase liquide est ensuite formée. La transformation de la phase liquide en phase solide a lieu alors dans cette couche* 10 A mesure que la transformation progresse, la phase liquidie est amenée en continu de sorte qu'une couche de phase liquide est toujours présente au-dessus de la phase solide qui se forme et qui croît vers le haut. Simultanément, les bandes 4 sont mises en mouvement, cela également à mesure que la transformation pro-15 gresse, de sorte que la couche de phase liquide se trouve toujours dans la partie supérieure de la chambre réactionnelle et que la phase solide est entraînée vers le bas avec l'obturateur» Cet obturateur peut être un constituant du dispositif pouvant être à nouveau utilisé, auquel cas il est recueilli à 20 l'extrémité inférieure de la chambre et-doit être enlevé; il est cependant possible d'utiliser comme obturateur la phase splide elle-même, par exemple en ne vidant pas complètement la chambre 1 lors d'un arrêt de fonctionnement, afin d'utiliser la phase solide se trouvant dans la chambre comme obturateur au début de l'opéra-25 tion suivante. La phase solide sortant de la chambre en continu ( en 14 sur la figure 1 ) est, dans le cas où cela est nécessaire comme dans le cas présent, envoyée directement au dispositif de broyage. Si l'action de refroidissement ou de chauffage de la chemise 30 5 est nécessaire ou utile pour la transformation, il peut arriver que la phase solide (contrairement à la représentation de la figure l) possède une surface supérieure concave, c'est-à-dire s'ébaissant des côtés vers le centre, ceci notamment lorsque la phase solide sort relativement rapidement et/ou que la chambre possède une sec-35 tion relativement grande* Cependant, même dans ce cas, un front de transformation (concave) se forme et la transformation progresse de l'intérieur vers l'extérieur et du bas vers le haut régulièrement. Ceci est encore le cas - pour souligner ce fait encore une fois — lorsqu'une couche de phase liquide est conservée constamment au-40 dessus de la phase solide à mesure que la transformation progresse. 73 15236 6 2182168 Le terme "couche" doit être considéré dans son sens le plus large, c'est-à-dire que la profondeur de la phase liquide flottant sur la phase solide e.st limitée par comparaison avec sa surface et est déterminée dans tous les cas essentiellement uniquement par la 5 nécessité que la phase solide soit toujours "recouverte" par la phase liquide. Dans un appareil de construction conforme aux figures 1 et 2, ayant une chambre de 500 mm de côté et d'environ 200 mm de longueur utile, on exécute, entre autres, les opérations suivantes: 10 - Préparation de polymères de condensation fortement dis persés à base d'urée et de formaldéhyde, ayant une surface spéci— A fique de 30 m /g et une densité apparente de 40 g/l : On mélange un précondensat urée-formaldéhyde en continu par l'intermédiaire de la buse 10, dans le rapport en poids de 15 2,93:1, avec une solution d'acide sulfamique et on pulvérise le mélange dans la chambre 1 préchauffée à 65°C, la vitesse d'avancement des bandes étant d'environ 1 m/h. Le séjour du gel dans la tour de conditionnement peut être supprimé. Dans le même appareil, on peut exécuter également, entre 20 autres, les opérations suivantes: - Préparation d'un gel de silice : Dans la buse jumelée 10, on mélange dans le rapport en volume de 1:4 de l'acide sulfurique froid à 30 fo et une solution de silicate de sodium et on pulvérise le mélange dans la chambre 25 dont la température est maintenue à environ 120°C par exemple par de la vapeur sous pression et dont l'avancement est réglé à environ 50 cm/h. Il se forme alors vin gel de silice solide qu'il n'est plus nécessaire de traiter ultérieurement dans la tour de conditionnement. 73 15236 7 2182168 REVENDICATIONS 1, Dispositif pour la transformation de phases liquides de substances non métalliques, notamment polymérisables ou cristal-lisables, en phases solides, à l'aide d'une chambre réactionnelle 5 ayant la forme d'un corps creux tubulaire disposé verticalement à l'extrémité supérieure duquel est amenée la phase liquide et à l'extrémité inférieure duquel la phase solide est entraisfe en continu, ce dispositif étant caractérisé par le fait que la chanbre réactionnelle 1 est entourée au moins dans sa partie supérieure 10 contenant la phase liquide d'une chemise 5 de section polygonale, les sections des parois de la chambre à section polygonale, correspondante étant formées chacune par le brin 2 reposant sur la section de chemise correspondante d'une bande sans fin 4 qui peivfc être entraînée en synchronisme avec chacune des autres bandes et de manière 15 à tourner, son brin 2 précité se déplaçant vers le bas. 2. Dispositif selon la revendication lf caractérise par le fait que les bandes possèdent un dispositif d'entraînement commun. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les sections des parois de la 20 chemise 5 peuvent être chauffées ou refroidies. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'en dessous de la chambre 1 est placé un dispositif de broyage 11 pour la phase solide.