Brevet FR2193647A1 — publié le 19740222

La présente invention se rapporte, en général, à un contacteur gaz-liquide, et plus particulièrement à un contacteur gaz-liquide, du type pouvantproduire et disperser des bulles assez petites, dans une solution d'où des cristaux sont précipités, sans provoquer d'obturation d'une ouverture de dispersion des bulles. Dans un contacteur gaz-liquide du type dans lequel des bulles sont dispersées dans une solution ou suspension, de façon à y provoquer des réactions chimiques, les procédés suivant de foration de gaz ont généralement été utilisés : (1) un procédé dans lequel des septes poreux sont utilisés pour former des bulles assez petites. La consommation de puissance est inférieure, mais il y a un défaut apparent par le fait qu'ils sont partiellement ou totalement bouchés, lorsque les cristaux se précipitent, à la suite d'un contact gaz-liquide, ou lorsque l'on utilise une suspension. (2) un procédé dans lequel on utilise un agitateur. le gaz est entraîné à partir d'une tuyère disposée très près d'une hélice tournant dans le liquide. Ce procédé surmonte le problème de l'obturation, mais des bulles assez petites ne peuvent être produites, et la consommation de puissance est augmentée. (3) un procédé dans lequel un cylindre horizontal ou vertical est entrainé en rotation dans le liquide, et de l'air où du gaz est soufflé contre la surface du cylindre. Ce procédé peut réduire la consommation de puissance, mais il y a un inconvénient apparent, par le fait que des bulles importantes de dimensions non uniformes sont produites. L'objet principal de la présente invention est par conséquent de créer un contacteur gaz-liquide, qui puisse surmonter les défauts et problèmes ci-dessus, et d'autres encore, rencontrés dans les contacteurs gaz-liquide selon l'art antérieur, qui puisse produire destulles très petites, sans provoquer d'obturation, et qui puisse également réduire la consommation de puissance.En bref, un contacteur gaz-liquide selon la présente invention, dans lequel des bulles plus petites sont dispersées dans la solution où suspension dans une colonne, ;t caractérisé par un cylindre de dispersion des bulles monté au fond de la colonne, le cylindre de dispersion des bulles comportant un corps principal cylindrique, muni d'une entrée à travers laquelle est introduit du gaz sous pression, un stator disposé au sommet du corps principal, un rotor monté de façon à pouvoir tourner dans le stator, de façon à délimiter un espace annulaire très étroit entre eux, et au moins une saillie s'étendant radialement, vers l'extérieur du rotor. Du gaz sous pression est dispersé dans le liquide, sous forme d'une pellicule, à une vitesse très élevée, par un espace annulaire extrêmement étroit entre le rotor et le stator, et la pellicule de gaz est rompue par la saillie ou les saillies s'étendant du rotor, de sorte que des bulles très fines-, d'une dimension uniforme peuvent être produites et dispersées dans le liquide. Même si le liquide dans la colonne est une suspension, ou une solution d'où des cristaux sont précipités, on peut empêcher que l'espace annulaire dispersant des bulles ne soit bouché. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux au cuurs de la descripion explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue illustrant la construction d'un contacteur gaz-liquide, selon la présente invention; - la figure 2 (A) est une vue en section verticale d'un cylindre de dispersion des bulles; - la figure 2 (B) est une vue en section faite suivant la ligne A-A de la figure 2 (A); et - la figure 3 illustre une variante du cylindre de dispersion des bulles. En se reportant d'abord à la figure 1, la référence 1 désigne une colonne d'oxydation; 2 une entrée pour introduire du liquide dans la colonne 1; 3 une sortie de liquide; 4, une entrée pour introduire de l'air sous pression dans la colonne 1; 5, une sortie d'air; 6, un moteur; 7, une courroie en V; 8, un arbre rotatif d'un rotor; et 9, un joint mécanique. En se reportant ensuite à la figure 2, un cylindre de dispersion des bulles, généralement indiqué par I, comporte une bride 10, un corps principal 11, un stator 12, un rotor 13 ayant des saillies 14, un déflecteur 15,et un orifice de nettoiement 16. Dans ce mode de réalisation, le liquide traité dans la colonne d'oxydation 1 est une solution de sulfite de calcium, d'où du gypse doit être récupéré, dans une réaction pour fabriquer du gypse, à partir d'une composante de désulfuration d'une fumée d'évacuation, et le gaz est de l'air. Ainsi, la selution de sulfite de calcium est chargée dans la colonne 1, par l'entrée 2, et est mise en contact gaz-liquide avec des petites bulles d'air dispersées par le cylindre I de dispersion des bulles, de sorte que du sulfite de calcium CaS03 soit oxydé par 1 'oxygène contenu dans les bulles d'air, et les cristaux de gypse sont Précipités. comme illustré nar l'équation suivante La solution contenant du gypse est évacuée sous forme de boue, par la sortie de liquide 3. En se reportant à la figure 2, l'air sous pression forcé dans le cylindre I de dispersion des bulles, par l'entrée 4, heurte le déflecteur 15, et rempli le corps principal cylindrique 11. Un espace annulaire extrêmement étroit est délimité entre le stator 12, au sommet du corps principal 11, et le rotor 13, qui est entraîné en rotation par le moteur 6, par l'intermédiaire de la courroie en V,7 qui accouple le moteur 6 à l'arbre rotatif 8, et l'air est déchargé dans le liquide, dans la colonne 1, sous forme d'une pellicule d'air,à une vitesse élevée, de l'ordre de dizaines de mètres par seconde. La pellicule d'air est coupée ou rompue par les saillies 14, sous forme de tige , qui s'étendent équiangulairement, radialement, vers l'extérieur du rotor 13, de sorte que les petites bulles d'air d'un diamètre uniforme puissent être dispersées dans la solution de sulfite de calcium, dans la colonne 1. le sulfite de calcium est oxydé par l'oxygène contenu dans les petites bulles ''air, de sorte que les cristaux de gypse sont précipités.Même si l'espace de dispersion des bulles d'air est très étroit, le stator 12 est stationnaire, tandis que le rotor 13 tourne, de sorte qu'il peut se produire une action d'auto-nettoyage, qui peut empêcher que l'espace annulaire de dispersion des bulles d'air ne soit obturé par les cristaux de gypse. La construction du rotor 17 et de ses saillies 14, est illustrée en détail sur la figure 2 (B). les saillies 14 sont de petite dimension, de sorte que la résistance rencontrée par la solution de sulfite de calcium est très faible. Par conséquent, la consommation de puissance peut être réduite. La forme et le nombre des saillies 14 ne sont pas limités mais lorsque les saillies en forme de lame 14 sont employées et fixées au rotor 13 avec un angle d'attaque approprié, une très faible quantité de liquide ou de solution de sulfite de calcium dans la colonne 1 peut être introduit dans le cylindre I de dispersion des bulles, de sorte que la formation des bulles d'air puisse être facilitée. Dans ce cas, on peut augmenter un peu la consommation de puissance, mais il est avantageux que le courant axial produit par les saillies 14 endorme de lame serve à rompre la pellicule d'air, après qu'il ait été mélangé avec le liquide. les saillies 14 peuvent être pliées vers le bas, comme indiqué par les lignes entraits interrompus 14', sur la figure 2 (A), et une variante d'un cylindre de dispersion des bulles d'air, du type illustré sur la figure 3, peut également être utilisée. les avantages du contacteur gaz-liquide selon la présente invention peuvent être résumés comme suit (1) On peut empêcher qu'une ouverture de dispersion de bulles d'air ou de gaz ne soit bouchée, même si on utilise une suspension ou une solution d'où sont formés degeristaux. En effet,tant que le rotor est entraîné en rotation, l'action d'auto-nettoyage est produite dans l'espace annulaire très étroit entre le rotor et le stator, de sorte que l'espace annulaire ne puisse être bouché ou obturé avec les cristaux précipités. Même si l'espace annulaire de dispersion des bulles d'air a été bouché pendant que le rotor était arrêté, le bouchage ou l'obturation peut être éliminé très rapidement une fois que le rotor tourne. (2) On peut produire et disperser dans le liquide des bulles d'air plus petites, d'une dimension uniforme. Dans le cas de dispositifspour disperser ou pour asperger classiques, on ne peut former des bulles plus petites, à moins que le diamètre de pore ne soit de l'ordre de dizaines de microns. De plus, les dispositifs poreux pour disperser ou asperger tendent à s'obstrue-r,lorsqu'ils sont'utilisés avec une solution ou une suspension d'où des cristaux sont précipités. Selon la présente invention, l'air ou le gaz peut être injecté dans le liquide, sous forme d'une pellicule à travers l'espace annulaire, et la pellicule d'air ou de gaz est rompue par les saillies du rotor, de sorte que 'on peut produire des petites bulles ayant un diamètre uniforme, et que l'obturation peut être empêchée. (3) le rotor n'est pas muni de saillies ou lames de grandes dimensions de sorte l'agitation du liquide dans la colonne peut être réduite, provoquant ainsi une réduction de puissance. De plus, les petites bulles d'air peuvent être produites, même lorsque les cristaux de gypse se forment comme décrit ci-dessus. Lorsque l'on utilise le rotor non muni de saillies ou de lames, les petites bulles ne sont pas produites, et les diamètres des bulles ne sont pas uniformes. (4) le cntacteur gaz-liquide selon la présente invention est de construction simple, et facile à fabriquer. On peut utiliser un certain nombre de cylindres de dispersion des bulles I, lorsque la colonne est de dimensions importantes. Comme décrit ci-dessus, selon la présente invention, le cylindre de dispersion des bulles, qui est deoonstruction simple, et qui est monté au fond de la colonne, peut produire des bulles d'air plus petites avec un diamètre uniforme, et on peut empêcher que l'espace de dispersion des bulles ne soit bouché, même lorsque le liquide dans la colonne est une suspension ou une solution d'où des cristaux sont précipités. la consommation de puissance est moindre. Ainsi, le contacteur gaz-liquide selon la présente invention est supérieur en beaucoup de point de vue aux appareils classiques. Bien entendu, l'invention n est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens cnnstituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre desievendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1. Contacteur gaz-liquide du type dans lequel des plus petites bulles de gaz sont dispersées dans une solution ou une suspension remplissant une colonne, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre de dispersion des bulles monté au fond de ladite colonne, ledit cylindre de dispersion des bulles comportant un corps principal cylindrique muni d'une entrée à travers laquelle est introduit du gaz sous pression, un stator disposé au sommet dudit corps principal, un rotor monté de façon à pouvoir tourner dans ledit stator, de façon à limiter entre eux un espace annulaire très étroit, et au moins une saillie s'étendant radialement, vers l'extérieur dudit rotor. 2. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace annulaire précité délimité entre le stator précité et le rotor précité est formé verticalement, et en ce qu'un certain nombre de saillies s'étendant radialement, vers l'extérieur dudit rotor, sont placées au dessus dudit espace annulaire. 3. Contacteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie d'extrémité libre de chacune des saillies précitées du rotor précité est pliée, etormant un angle vers le bas. 4. Contacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace annulaire précité, délimité entre le stator précité et le rotor précité est formé dans ladirection horizontale, et en.ce que les extrémités avant d'un certain nombre de saillies s'étendant radialement vers l'extérieur dudit rotor, sont placées latéralement par rapport audit espace annulaire.