Brevet FR2162196A1 — publié le 19730713

La présente invention concerne le traitement des suspensions. L'industrie connait bon nombre d'exemples de procédés dans lesquels les solides existent à l'étant d'une suspension de particules solides dans un liquide. Il est souvent préférable de séparer ces solides dudit liquide et de les mettre en suspension dans un autre liquide, par exemple un liquide renfermant moins dtimpuretés que le liquide où les solides ont été initialement formés. Il est courant de séparer les solides de la suspension initiale par filtration ou centrifugation et de les mettre en suspension dans un autre liquide. La filtration ou la centrifugation peut etre favorisée par la réalisation d'une sédimentation préalable de la suspension avant que celle-ci ne soit introduite dans les filtres ou la centrifugeuse, assurant ainsi une concentration accrue de solides dans la suspension introduite. Toutefois, le nombre d'équi- pements requis revient souvent cher tant du point de vue des investissements que des frais d'exploitation. La Demanderesse a mis au point un procédé permettant de séparer les particules solides d'une suspension dans un premier liquide pour les mettre en suspension dans un autre liquide sans qu'une séparation intermédiaire par filtration ou centrifugation ne soit nécessaire. La présente invention concerne un procédé de séparation des particules solides en suspension dans un premier liquide et de transfert desdites particules pour constituer une suspension dans un second liquide caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact de la suspension initiale avec le second liquide de façon à former une couche supérieure du premier liquide et une couche inférieure du second liquide, et le maintient d'une interface entre lesdites couches, lesdits liquides étant au moins partiellement miscibles, la densité du second liquide étant supérieure à celle du premier et la densité de chacun desdits liquides étant inférieure à celle des particules solides. Le procédé selon l'invention peut s'appliquer à des particules solides à l'étant de particules individuelles ou d'agrégats ainsi qu'au traitement de suspensions renfermant des particules floculées ou coagulées. Par "densité des particules solides", on entend ci-après la densité apparente des particules renfermant du liquide occlu. Les liquides formant les deux couches sont de préférence entièrement miscibles. Un des traits surprenants de la présente invention est le maintien d'une interface entre les deux couches quand lesdits liquides sont au moins partiellement miscibles et plus spécialement quand ils le sont entièrement. L'interface entre lesdites couches peut etre nettement délimité, mais il est préférable que l'interface soit constitué d'une couche diffuse étant donne que cela facilite le transfert des particules solides du premier liquide dans le second. Les couches supérieure et inférieure peuvent avoir des températures différentes et la couche inférieure peut en outre comprendre plusieurs couches de densité et température différentes. Le procédé peut avantageusement etre réalisé dans un décanteur classique dans lequel une suspens ion de solides dans le premier liquide est introduite en un point situé sous la surface d'une couche supérieure comprenant le premier liquide, et dans lequel le second liquide est introduit en un point situé à hauteur d'une couche inférieure comprenant le second liquide. Le liquide de fond (renfermant les solides, principalement le second liquide et une faible proportion du premier liquide) est soutiré du bas du décanteur à une vitesse proportionnelle à celle d'introduction du second liquide dans le decanteur. Le trop plein (comprenant principalement le premier liquide et de faibles proportions du second liquide et de solides) se dirige dans l'auge annulaire entourant la partie supérieure du décanteur. Le procédé s'applique plus spécialement à la séparation des solides des solides et des liqueurs résiduaires des procédés de fabrication de la soude à l'ammoniaque, par exemple des liquides et des solides résiduaires provenant des distilleurs de la soudière. En pratique, les liqueurs de chlorure d'ammonium sont chauffées avec du lait de chaux dans les distilleurs de façon à récupérer l'ammoniaque. Une quan tité équivalente de chlorure de calcium se forme simultanément et reste en solution avec le chlorure de sodium n'ayant pas réagi. Différents composés insolubles du calcium sont mélangés et mis en suspension dans la solution de chlorure de calcium, par exemple les aluminates, les silicates, les carbonates et les sulfates de même que d'autres substances insolubles introduites dans le système par la chaux. La suspens ion de solides résiduaires dans la liqueur chlorure de calcium/ chlorure de sodium provenant du distilleur peut avantageusement être introduite dans la couche supérieure comprenant une solution renfermant du chlorure de calcium et du chlorure de sodium, et on la laisse décanter à travers une interface formée entre cette couche supérieure et une couche inférieure consistant en une saumure de chlorure de sodium. La liqueur claire sortant du décanteur peut, par exemple etre utilisée, dans la fabrication de chlorure de calcium ou carbonaté pour neutraliser toute alcalinité résiduaire sous forme d'hydroxyde. Quand la liqueur claire constituant le trop-plein du décanteur est carbonatée, la suspension de solides carbonatés dans une liqueur chlorure de calcium/ chlorure de sodium peut également etre traitée selon l'invention. La suspension de solides carbonatés ainsi obtenue est décantée à travers une interface formée entre une couche supérieure comprenant une solution renfermant du chlorure de calcium/chlorure de sodium et une couche inférieure d'une saumure de chlorure de sodium. Le procédé selon la présente invention peut avantageusement etre effectué en présence de certains additifs qui améliorent le transfert de particules solides et plus particulièrement des particules solides floculées, à travers l'interface. Les additifs préférés sont les adjuvants de décantation par exemple, les polyacrylamides, les acides polyacryliques ou les copolymères acrylamide/ acrylate, ou les composés à base d'amidon, d'alginate de sodium, de tanin ou de polyélectrolytes d'ammonium quaternaire que l'on peut incorporer au premier liquide.D'autres additifs préférés comprenent des agents tensioactifs par exemple les savons, les sulfates d'alkyie, les sulfates d'alkylaryle et les polyalkylène-glycols, que l'on peut incorporer au second liquide de façon à amoindrir sa tension superficielle et réduire ainsi la différence entre les tensions superficielles des couches supérieure et inférieure. L'invention est illustrée mais, non limitée par les exemples suivants. Exemple 1 Un mélange de liqueurs et de solides provenant d'un distilleur du procédé de fabrication de soude à l'ammoniaque (4100 m3/jour à 930C, renfermant 25 tonnes métriques de solides et 43 kg/m3 de calcium dissout) est incorporé dans un décanteur de 13,5 m de diamètre en un point situé 1,5 m sous la surface d'une couche supérieure comprenant une solution renfermant du chlorure de calcium et du chlorure de sodium. 300 m3/jour à 190C d'une saumure brute de chlorure de sodium est introduite dans le décanteur en un endroit situé 3,4 m sous la surface de la couche supérieure dans une couche inférieure renfermant une saumure de chlorure de sodium. Une interface est formée entre la couche supérieure et la couche inférieure à approximativement 2,4 m. Une suspension de solides est soutirée du bas du décanteur (400 m3/jour à 200C, renfermant 23 tonnes de solides et 5 kg/m3 de calcium dissout) ; une liqueur claire (4000 m3/jour à 900C renfermant 3 tonnes de solides et 43 kg/m3 de calcium dissout) est évacuée par trop-plein dans la partie supérieure du décanteur. Exemple 2 Un mélange de liqueurs et solides provenant de la fabrication de la soude à l'ammoniaque (4100 m3/jour à 910C, renfermant 119 tonnes de solides et 34,9 3 kg/m de calcium dissout) est mélangé à 23,8 kg/jour de DECAPOL A30P (un poly- acrylamide fabriqué par Fospur Ltd) et, ensuite introduit dans un décanteur de 18 m de diamètre en un point situé 1 1,2 m sous la surface d'une couche supérieure comprenant une solution renfermant du chlorure de calcium et du chlorure de sodium. 1250 jour à 190C d'une saumure brute de chlorure de sodium sont introduits dans un décanteur en un point situé 2,10 m sous la surface de la couche supérieure comprenant une saumure de chlorure de sodium.Une interface est formée entre la couche supérieure et la couche inférieure à approximativement I 1,5 m en-dessous de la surface de la couche supérieure. Une suspension de solides est 3 soutirée du bas du décanteur (1350 m3/jour à 250C, renfermant 119 tonnes de solides et 6,8 kg/m3 de calcium dissout) ; une liqueur claire (4000 m3/jour à 760C renfermant 32,5 kg/m3 de calcium dissout) est évacuée par trop-plein dans la partie supérieure du décanteur. Exemple 3 Un mélange de liqueurs et solides provenant du distilleur du procédé de 3 fabrication de la soude à l'ammoniaque (5150 m3/jour à 960C renfermant 41 tonnes 3 de solides et 43 kg/m3 de calcium dissout) est mélangé à 9 kg/jour de DECAPOL A30P (un polyacrylamide fabriqué par Fospur Ltd) et ensuite introduit dans un décanteur de 13,50 m de diamètre en un point situé 4,50 m sous la surface d'une couche cupérieure comprenant une solution renfermant du chlorure de calcium et 3 du chlorure de sodium. 450 m3/jour à 190C d'une saumure brute de chlorure de sodium sont introduits dans le décanteur en un point situé 3,30 m sous la surface de la couche supérieure dans la couche inférieure comprenant une saumure de chlorure de sodium.Une interface est formée entre la couche supérieure et la couche inférieure à approximativement 2,40 m en-dessous de la surface de la couche supérieure. Une suspension de solides est soutirée du bas du décanteur (600 m3/jour à 280C, renfermant 41 tonnes de solides et 9 kg/m3 de calcium dissout) une liqueur claire (5000 m3/jour à 930C renfermant 1 tonne de solides et 43 kg/m3 de calcium dissout) est évacuée par trop-plein dans la partie supé- rieure du décanteur. Exemple 4 Un mélange de liqueurs et de solides provenant d'un distilleur du procédé 3 de fabrication de soude à l'ammoniaque (5075 m3/jour à 930C renfermant 42 tonnes 3 de solides et 43 kg/m3 de calcium dissout) est introduit dans un décanteur de 13,50 m de diamètre en un point situé 1,50 m sous la surface d'une couche supérieure comprenant une solution renfermant du chlorure de calcium et du chlorure de sodium. 325 m3/jour à 190C d'une saumure brute de chlorure de sodium sont mélangés à 0,1 kg/jour d'UCON FLUID, numéro de code 50HB3520 (un condensat oxyde d'éthylène/oxyde de propylène fabriqué par Union Carbide) et ensuite introduits dans le décanteur en un point situé 3,30 m sous la surface de la couche supé- rieure dans une couche inférieure renfermant une saumure de chlorure de sodium. Une interface est formée entre la couche supérieure et la couche inférieure à approximativement 2,70 m de la surface de la couche supérieure. Une suspension de solides est soutirée du bas du décanteur (400 m3/jour à 300C, renfermant 3 35 tonnes de solides et 10 kg/m3 de calcium dissout) ; une liqueur claire (5000 m3 /jour à 900C renfermant 7 tonnes de solides et 43 kg/m3 de calcium dissout) est évacuée par trop-plein dans la partie supérieure du décanteur. Exemple 5 Un mélange de liqueurs et solides provenant du distilleur du procédé de fabrication de la soude à l'ammoniaque (6280 m3/jour à 930C renfermant 48 tonnes de solides et 43 kg/m3 de calcium dissout) est mélangé à 9 kg/jour de DECAPOL A30P (un polyacrylamide fabriqué par Fospur Ltd) et, ensuite introduit dans un décanteur de 13,50 m de diamètre en un point situé 1,50 m sous la surface d'une couche supérieure comprenant une solution renfermant du chlorure de calcium et du chlorure de sodium. 540 m3/jour d'une saumure brute de chlorure de sodium sont mélangés à 0,1 kg/jour D'CON FLUID, numéro de code 50ho3520 et ensuite introduits dans le décanteur en un point situé 3,30 m sous la surface de la couche supérieure dans la couche inférieure comprenant une saumure de chlorure de sodium.Une interface est formée entre la couche supérieure et la couche inférieure à approximativement 2,10 m en-dessous de la surface de la couche supérieure. Une suspension de solides est soutirée du bas du décanteur (620 m3/ jour renfermant 47 tonnes de solides et 1 1 kg/m3 de calcium dissout) ; une liqueur claire (6200 m3/jour à 900C renfermant 1 tonne de solides et 43 kg/m3 de calcium dissout) est évacuée par trop-plein dans la partie supérieure du décanteur. Exemple 6 La liqueur claire évacuée par trop-plein dans la partie supérieure du décanteur est carbonatée et le mélange de liqueurs et solides ainsi obtenu (12900 m3/jour à 730C renfermant 27 tonnes de solides et 35 kg/m3 de calcium dissout) sont mélangés à 2 kg/jour de DECAPOL A30P et ensuite introduits dans un décanteur de 16,50 m de diamètre en un point situé 4,50 m sous la surface de la couche supérieure renfermant une solution contenant du chlorure de calcium 3 et du chlorure de sodium. 200 m3/jour d'une saumure de chlorure de sodium sont introduits dans le décanteur en un point situé 3,30 m sous la surface de la couche supérieure, dans une couche inférieure renfermant une saumure de chlorure de sodium. Une interface est formée entre la couche supérieure et la couche inférieure à approximativement 2,10 m sous la surface de la couche supérieure. Une suspension de solides est soutirée du bas du décanteur (150 m3/jour renfermant 27 tonnes de solides et 5 kg/m3 de calcium dissout); une liqueur claire (12950 m3/jour à 710C renfermant 1 tonne de solides et 35 kg/m3 de calcium dissout) est évacuée par trop-plein dans la partie supérieure du décanteur. REVENDICATIONS 1 - Procédé de séparation des particules solides en suspens ion dans un premier liquide et de transfert desdites particules pour constituer une suspension dans un second liquide, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en contact de la suspension initiale avec le second liquide de façon à former une couche supérieure du premier liquide et une couche inférieure du second liquide, et le maintien d'une interface entre lesdites couches, lesdits liquides étant au moins partiellement miscibles, la densité du second liquide étant supérieure à celle du premier et la densité de chacun desdits liquides étant inférieure à celle des particules solides. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspens ion initiale est une suspens ion de composés insolubles du calcium dans un premier liquide comprenant une solutinn aqueuse de chlorure de calcium et de chlorure de sodium et en ce que le second liquide comprend une solution aqueuse de chlorure de sodium. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la suspension initiale est un produit résiduaire du proce de' de fabricaion de la soude à l'ammoniaque. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac térisé en ce que la séparation est réalisée en présence d'un adjuvant de décan- tation incorporé au premier liquide. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'adjuvant de décantation est un polyacrylamide. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la séparation est réalisée en présence d'un agent tensioactif incorporé au second liquide. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'agent tensioactif est un condensat oxyde d'éthylène/oxyde de propylène.