Brevet FR2148750A1 — publié le 19730323

La présente invention concerne, d'une manière générale, des procédés et des appareils d'épuration des gaz. On a utilisé antérieurement des épurateurs de gaz pour diverses applications, y compris le traitement de l'air ou d'autres gaz pour en éliminer la, poussière ou d'autres particules solides entraînées. I1 existe divers modèles d'épurateurs connus. Dans un de ces modèles, on fait passer le gaz à travers une chambre de traitement dans laquelle il est mis en contact plusieurs fois avec des pellicules ou des cascatelles de liquide, de manière que les particules solides viennent au contact du liquide et soient entraînées par lui. Ce type d'équipement est encombrant par rapport à son débit et assez peu efficace. La plupart des épurateurs modernes versent le liquide épurateur en gouttelettes qui sont entraînées et mélangées avec le gaz pour venir en contact avec les particules solides et les mouiller. On peut citer comme exemple un appareil comportant des moyens pour pulvériser de l'eau ou un autre liquide dans un courant de gaz, ce gaz passant ensuite à travers une série de chicanes ou d'orifices. Un autre exemple est constitué par un appareil comportant un tamis - ou grille - à travers lequel on dirige le gaz tandis qu un courant d'eau ou d'autre liquide est pulvérisé en direction de la face intérieure du tamis. Bien que cet appareil soit plus efficace et moins encombrant que le modèle décrit en premier, aucun d'eux ne permet de réaliser l'épuration efficace désirée fréquemment, et ils sont relativement volumineux, comparés à l'appareil selon l'invention. De plus, la chute de pression à travers un tel appareil est souvent très importante et cela se manifeste par la puissance consommée et les dépenses de fonctionnement. L'invention a pour objets un procédé et un appareil d'épuration des gaz qui sont plus efficaces que les procédés et appareillages connus, l'appareil étant moins encombrant pour une capacité de traitement donnée ; un procédé et un appareil d'épuration caractérisés par une chute de pression relativement faible entre les orifices d'entrée et de sortie l'appareil consommant par conséquent une quantité minimale de puissance pour fonctionner ; un procédé et un appareil utilisables pour diverses applications où l'on désire mélanger intimement un gaz et un liquide de traitement comme par exemple pour l'épuration, le refroidissement brusque et l'absorption des gaz, ainsi que des réactions chimiques et des échanges de chaleur avec les gaz, etc. ; un appareil du type susmentionné de réalisation relativement peu conteuse et dans lequel il est inutile d'utiliser des artifices connus tels que des tamis, des orifices, des chicanes, etc. D'une manière générale, le présent procédé comporte les opérations suivantes : fractionnement d'un courant de gaz en au moins deux courants partiels décrivant des trajets qui sont tout d'abord divergents, puis convergents. Les deux trajets convergents sont mis en contact à l'extrémité des trajets convergents pour former une zone de mélanges turbulente. On introduit un liquide épurateur dans les deux courants avant qu'ils ne se mélangent, de manière que, dans la zone de mélange, le liquide soit mélangé intimement avec le gaz. Le gaz est de préférence soumis successivement à deux ou plusieurs opérations d'épuration de ce genre. L'appareil est constitué par un ensemble réalisé de manière à créer les trajets d'écoulement du gaz séparés et qui se coupent, et comporte également des moyens pour introduire le liquide épurateur. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation représentant schématiquement un appareil selon l'invention - la figure 2 est une vue en élévation latérale de l'appareil représenté sur la figure 1. L'appareil représenté sur les figures 1 et 2 est constitué par un ensemble ou boîtier 10 qui comporte respectivement des orifices ll et 12 d'entre et de sortie à ses extrémités opposées. L'orifice d'entrée 11 est destiné à être raccordé à une canalisation dans laquelie circule le courant de gaz à purer. Dans un cas particulier, le gaz sort d'une soufflante qui est reliée par une canalisation convenable à l'orifice 11. Dans d'autres cas, le courant d'air ou d'un autre gaz traversant l'ensemble 10 peut être créé en raccordant l'orifice de sortie 12 à un ventilateur aspirant convenable. L'ensemble 10 est constitué par des surfaces avant et arrière 13 et 14, associées avec les surfaces formant la canalisationWe > -question, représentée sur la figure 1. Les surfaces formant la canalisation peuvent, par exemple, comprendre des surfaces extérieures 16 et 18 associées à des surfaces intérieures 17 et 19 Si l'on admet que l'épuration se fait en deux phases, on incorpore des surfaces extérieures semblables 21, 23 formant une canalisation, associes aux surfaces 22 et 24 intérieures formant une canalisation. Les surfaces 26 conduisent à l'orifice de sortie On voit sur la figure 1 que les surfaces délimitant les canalisations sont disposées de manière à réaliser plusieurs passages d'écoulement divergents et convergents. C'est ainsi que deux passages d'écoulement 27 partent de l'orifice d'entrée 11 et sont divergents. Les passages 27 communiquent avec les passages 28 qui sont convergents. Les passages 28 ont de préférence une section transversale d'écoulement dont l'aire diminue en direction de leurs points de convergence. En d'autres termes, les deux groupes de surfaces 18 et 19 sont chacun convergents. Dans la région 29, les deux trajets d'écoulement qui se coupent se fondent en une zone turbulente de mélange. En aval de la zone 29, le courant est à nouveau fractionné par les deux passages 31 qui sont divergents et qui communiquent avec les passages 32 qui sont à nouveau convergents. Ici aussi, la section transversale des passages 32 diminue en direction de leurs points de convergence. A l'endroit où les deux trajets d'écoulement se couplent, il se forme une seconde zone 33 de mélange et ensuite le courant continue à circuler à travers le passage 34 en direction de 1 'ori- fice de sortie 12. On pulvérise de l'eau ou un autre liquide approprié dans l'appareil, de manière qu'il soit entraîné dans chacun des courants séparés. Par conséquent, dans le cas du premier étage, un ajutage 36 de pulvérisation est représenté placé à l'arête formée par les surfaces 17 et un ajutage de pulvérisation semblable 37 pour le second étage est placé, comme représenté, à l'intersection des surfaces 22. Les ajutages de pulvérisation sont réalisés de manière à introduire des jets de liquide dans le gaz, de manière que des gouttelettes dudit liquide soient entraînées et réparties à peu près uniformément dans les deux courants. Des chicanes 38 et 39 recouvrent les ajutages de pulvérisation pour faciliter la répartition des gouttelettes liquides dans ces deux courants. On admet, pour décrire le présent procédé et le fonctionnement de l'appareil représenté sur les figures, que ledit Procédé est mis en oeuvre dans le but d'épurer de l'air pour en éliminer la poussière et les particules solides analogues. On admet également que l'orifice 11 d'entrée est raccordé par une canalisation appropriée à la sortie d'une soufflante refoulant de l'air et que l'orifice de sortie 12 est raccordé à un filtre ou à un "éliminateur" qui, à son tour, évacue l'air traité en direction de l'atmosphère ou de tout autre endroit choisi. La vitesse du courant dans l'appareil peut être ajustée en fonction des conditions à remplir et de manière à assurer un rendement optimal. En général, la vitesse d'écoulement doit provoquer une turbulence et un mélange trèv actifs dans les zones 29 et 33. Cette turbulence et ce mélange très actifs sont engendrés par le heurt mutuel des courants de gaz qui se coupent et sont accentués par les vitesses d'écoulement communiquées aux courants d'air séparés à cause de la forme des passages 28 et 32, à savoir leur section transversale d'écoulement décroissante. De l'eau, ou un autre liquide, est pulvérisée dans équipement par les ajutages 36 et 38 et est répartie sous forme de gouttelettes dans les deux courants circulant dans les passages 27 et 28 pour le premier étage et les passages 31 et 32 pour le second etage. Dans les zones 29 et 30 de mélange, la turbulence et le mélange treks actifs provoquent une épuration efficace par interaction entre les gouttelettes de liquide et le gaz. Finalement, le gaz traité qui entraîne les particules solides mouillées et le reste des gouttelettes de liquide sort par l'orifice de sortie 12, puis par un filtre ou éliminateur où les gouttelettes liquides restants et les particules solides mouillées sont séparées du gaz épuré. Il va de soi qu'on peut, non seulement ajuster convenablement la vitesse du courant d'air pour réaliser une épuration optimale, mais aussi régler la quantité de liquide épurateur introduit par les tuyaux 36 et 37 de manière à mettre en oeuvre le traitement souhaité du gaz. A titre d'exemple, la vitesse de circulation des courants de gaz débouchant dans les zones de mélange mutue! 29 et 33 peu: etc de l'ordre de 50 à 150 mètres/seconde. Il est évident, d'après ce qui précède, que l'invention concerne un procédé efficace d'épuratian ou d'autres traitements de l'air CL d autres gaz. Une épuration efficace est rendue possible par la turbulence et le mélange relativement actifs dans les zones 29 et 33. Etant donné cette épuration efficace, l'équipement peut être de dimensions relativement faibles pour un débit donne. La chute de pression à travers l'appareil esc relativement basse grâce à l'absence de tamis, chacanes, etc , ce qui diminue considérablement la puissance consommée par l'appareil Par ailleurs, les accumulations de matières solides se produisent rarement dans cet appareil et, par conséquent, il n'est guère sujet au colmatage et il est inutile de 1 'arrêter souvent pour le nettoyer. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés décrits ci-dessus uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'épuration des gaz, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations ci-après : fractionnement d'un courant du gaz à traiter en au moins deux courants séparés suivant des trajets qui sont tout d'abord divergents et ensuite convergents, augmentation de la vitesse de circulation des courants convergents, mélange des deux courants convergents dans une zone placée vers l'extrémité des trajets convergents et introduction continue de liquide épurateur dans les deux courants avant de mélanger ceux-ci. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit liquide est introduit dans le courant de gaz dans une région où ledit courant se sépare en deux courants secondaires. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les courants convergents ont des sections transversales diminuant d'amont en aval, de manière à réaliser ladite augmentation de la vitesse d'écoulement. 4. Procédé d'épuration d'un gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les opérations dudit procédé sont mises en oeuvre dans une première phase d'Epuration et recommencées dans une seconde phase d'épuration. 5. Appareil épurateur de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble avec des orifices d'entrée et de sortie espacés ainsi que des surfaces formant plusieurs passages d'écoulement, lesdits passages d'écoulement étant par exemple au nombre de deux, qui communiquent avec l'orifice d'entrée et qui sont divergents, et deux passages qui sont raccordés aux premiers passages cités et interconnectés à proximité du point de rencontre de leurs axes, et les derniers passages cités ont des sections transversales décroissantes pour augmenter la vitesse d'écoulement, de manière que les courants de gaz circulant dans lesdits passages se coupent en provoquant un mélange par turbulence, et des moyens techniques pour pulvériser un liquide épurateur dans chacun desdits courants de gaz passant dans lesdits passages. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'introduction dudit liquide sont constitués par un tube réalisé de manière à introduire un liquide pulvérisé dans la région où l'orifice d'entrée communique avec lesdits deux passages. 7. Appareil selon l'une des revendications 5 et 6, caractérise en ce qu'il est associé à une chicane placée dans ladite région et destinée à être heurtée par un jet de liquide afin de répartir ce liquide dans les deux passages d'écoulement.