Brevet FR2168307A1 — publié le 19730831

t1 invention concerne les réacteurs chimiques utilisés pour le traitement et l'obtention de produits visqueux. Une grande difficulté pour la fabrication de produits à haute viscosité réside dans la disposition, dans le réacteur, de moyens convenables permettant d'obtenir un contact intime des différentes substances réactives initiales. Dans la plupart des cas la substance obtenue par la réaction considérée est insoluble dans les réactifs de départ et par conséquent la diffusion de ceux-ci dans la masse dn produit de la réaction est lente et difficile. Le produit obtenu contient alors souvent de notables quantités des réactifs initiaux qui n1 ont pu réagir, ce qui entraîne une diminution consi dérable de la valeur du produit fini Le but de la présente invention est de fournir un appareil simple et économique capable d'assurer un melange intime des substances réactives dans le produit de réaction afin de favoriser une réaction complète et de sup- primer ainsi l'existence de substances initiales dans la masse du produit fini. Pour obtenir ce résultat, l'invention a pour objet un él4ment de rédacteur constitué d'une part, d'une série d'organes fonctionnant en circuit fermé continu, comprenant au moins deux conduites munies chacune d'un agitateur, au moins une pompe de circulation, et au moins un appareil de contrôle du mélange traité, et, d'autre part, de moyens d'alimentation, de moyens d'e vacation et de dispositifs de contrôle de la température, de la pression et autres paramètres variables du produit soumis au mélange et à la réfaction con sidérez, les parois d'au moins certaines des parties composant l'ensemble de l'élément de réacteur 'tant poultrues de moyens de réglage de la température de la masse en réaction Le dessin annex représente à titre d'exemple un élément de rac- teur pouvant entrer dans la composition, en sérine ou en parallèle d'un appa reillage plus complexe. Et plus particulièrement : - la figure 1 montre une vue sekématicue en plan d'un élément de rédacteur selon l'invention - la figure 2 montre une vue en perspective d'une batterie d' lé- ments accouplés en série, pour effectuer une réaction oomrlexe La figure 1 représente un élément de réacteur ou unit de base qui comporte une conduite cylindrique 10 à double parois 11, à l'intérieur de laquelle tourne un agitateur0 Cet agitateur est constitué de préférence, d'une vis transporteuse 14 à pas constant ou croissant ou décroissant, avec une pale entière ou interrompue ou perforée. La vitesse de rotation de cet organe mélangeur 14 est fonction de la substance à produire. Par 15 est représenté un organe de support et de centrage du dit agitateur, qui peut etre constitué, comme solution préférée, par une plaque perforée sur laquelle se trouvent des diaphragmes perforés, tels que des organes de dispersion ou de fractionnement de la masse Un raccord 16 met en communication la conduite 10 avec un appareil de contrôle 17 Cet appareil de contrôle est destiné à mesurer une ou plusieurs variables caractéristiques du produit qui est traité dans le réacteur0 Le signal obtenu de cet appareil de contrôle 17 est utilisé pour régler l'introduction d'un ou plusieurs réactifs ou bien pour régler les conditions physiques de la réaction0 A la sortie de l'appareil de contrale 17, le produit mélangé entre dans une seconde conduite 10' munie comme la conduite 10 d'un agitateur Evidemment, l'agitateur employé dans la conduite 10' peut avoir la momie forme, ou une forme d.ffnrer.te de celui uti]isé dans la conduite 10. Cette conduite 10 peut être aussi supportée par un organe de centrage et de support 18 de même genre ou différent de celui indiqué par 15 dans la conduite 10. Un autre raccord 16' envoie le produit sortant de la conduite 1C' dans une pompe de circulation 19 qui, à son tour, renvoie le produit dans la conduite 10. Des soupapes d'alimentation 20, 21, 22, sont prévues entre le raccord 16' et la pompe 19 pour introduire des réactifs dosés et à températu- re prédéterminée. évidemment le nombre de soupapes 'introduction des réactifs est lié au type de réaction désiré. Le produit de réaction qui a effectué un ou plusieurs parcours du cycle 10, 16, 17, 10' est évacué de façon continue en 23, au moyen d'un organe de réglage sensible à la pression ou commandé à distance par un détecteur 24 sensible à l'état de mélange et de composition du produit. L'élément de réacteur décrit peut être employé soit seul, soit pour la production de substances pour lesquelles le temps de réaction et de. mélange est plus long, en série avec d'autres unités du même type, par exemple superposées et coumuniquant en certains points du circuit. il n'y a pas de limite au nombre de réacteurs qui peuvent être employés en striez puisque chacun a les moyens nécessaires de circulation et de pompages Il peut être necessaire, selon la neture de la substance travaillée, de relier entre eux les différents reac- teurs unitaires superposés de la figure 2 au moyen d'une ou de plusieurs pompes. Tout l'appareillage décrit, c'est-à-dire les conduites, les raccords, la pompe de cireulat on et l'appareil de contrôle sont pourvus dtune double enveloppe qui forme l'intervalle 11 prévu pour la circulation d'un fluide réchauffant ou réfrigérant selon le besoin, et ils fonctionnent, fermés de façon étanche, sous pression ou sous vide. La description qui précède, montre qu'il est possible de réaliser avec ce réacteur une réaction totalement hors du contact de l'air, avec un avantage certain en ce qui concerne l'int'grité du mélange obtenu et la constance de sa composition et de sa réaction, Toutefois, lorsque c'est nscessaire, il est possible au moyen d'un doseur, d'injecter de l'air ou d'autres gaz qui prennent part ou non à la réaction. La pression sous laquelle s'effectue la réaction peut être aussi réglée à volonté, soit au dessus soit au dessous de la pression atmosphérique, à l'aide de moyens communément employés dans l'industrie0 Comme exemple de la possibilité d'emploi de ce réacteur, une pte de base pour savon de toilette a été réalisée de la manière suivante On a employé un mélange de - 85 fo d'acides gras distillés de suif bovin - 15 ss d'acides gras distillés d'huile de coco, ayant des indices de saponification de 210, et une solution de soude caustique à 50 ,%', contenant 1,1 '% de chlorure de sodium. Les réactifs, préchauffés à une température de 900C, ont été introduits dans le réacteur au moyen de deux pompes doseuses. Entre les doubles parois du réacteur, on fit circuler un fluide chauf fé à la température de 1300C. Une fois le réacteur rempli, les agitateurs et la pompe de circulation ont été mis en action, La vitesse des agitateurs, du type à vis transporteuse avec une pale interrompue, a été maintenue à 200 tours à la minute, Les organes de centrage des vis transporteuses étaient des plaques perforées de trous de 5 mmO de diamètre ; l'appareil de contrôle était un millivoltmètre avec des électrodes d'antimoine et de calomel. Le signal de sortie du millivoltmètre convenablement amplifié commandait un servomoteur agissant sur le doseur de la soude caustique. Le rapport de recyclage maintenu avec la pompe de circulation a été de 50 fois la production. La température de réaction était maintenue à 1300C et la pression à l'intérieur du réacteur à 6 atmosphères0 De l'organe deévacuation, par exemple, une soupape de décharge fonctionnant automatiquement à une pression prédéterminée, s'échappait une pâte de base pour savon de toilette, qui après expansion dans l'atmosphère présentait les caractéristiques suivantes température 1050C acides gras 79,5 C: alcalis libres 0,02 ss chlorure de sodium 0,25 - couleur : blanche Le produit obtenu avec le réacteur objet de la présente invention était parfaitement adapté pour l'élaboration dtun savon de toilette de première qualité. Par ce procédé et cet appareil, la pollution du milieu environnant est en outre évitée. Bien que sur le dessin, pour des raisons de simplieité, le réacteur représenté est pourvu de deux conduitez avec agitateur, une pompe et un instrument de mesure et de contrôle (mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif), l'invention peut comprendre des réacteurs élémentaires avec trois conduites ou plus, chacune avec un agitateur, plusieurs pompes de circulation et plusieurs instruments de mesure. il est également prévu, dans le cas d'emploi de vis transporteuses avec des pales interrompues, que des déflecteurs convenables extractibles et réglables soient insérés en regard des interruptions des pales dans les conduites qui renferment les dites vis transporteuses. Le réacteur composite représenté en perspective à la figure 2 donne un exemple de la combinaison possible des éléments entre eux, afin que le produit puisse traverser toute la batterie d'éléments l'un après l'autre, jusqu'à la sortie du produit fini. On pourrait aussi prévoir plusieurs sorties, si l'on désire obtenir après un certain traii;ement, un produit ayant certaines caractéristiques et ensuite l'additionner avec d'autres substances pour obtenir un produit avec d'autres caractéristiques. Le passage du produit d'un élément au suivant s'effectue au moyen d'un tube 24, 24' sortant d'un raccord 16 en amont de la pompe 19, 19' débouchant dans le circuit de l'élément nui suit en aval de la pompe 19', t9". Il est évident toutefois, que la formation d'un appareil composite comme représenté à la figure~2 pourrait également être réalisé avec des élé- ments ayant un sens de circulation inverse, en respectant naturellement, le rendement de la production0 RENtiCATTONS 1) Réacteur chimique pour produit fini et/ou réactifs de viscosité élevée, caractérisé en ce qu'il est constitué, d'une part, par une suite d'organes fonctionnant en circuit fermé continu, comprenant au moins deux conduites munies d'agitateurs, au moins une pompe de circulation et au moins un appareil de contrôle du mélange traité, et, d'autre part, de moyens d'alimentation, de moyens d'évacuation et de dispositif de contrôle de la température, de la pression et autres paramètres variables du produit soumis au mélange et à la réaction considérée, les parois d'au moins certaines des parties composant l'ensemble étant pourvues de moyens de réglage de la température de la masse en réaction. 2) Réacteur chimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agitateurs comportent des vis transporteuses à pas constant. 3) Réacteur chimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agitateurs comportent des vis transporteuses à pas croissant. 4) Réacteur chimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agitateurs comportent des vis transporteuses à pas décroissant. 5) Réacteur chimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agitateurs comportent des vis transporteuses avec une pale interrompue. 6) Réacteur chimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agitateurs comportent des vis transporteuses avec des pales perforées. 7) Réacteur chimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe de circulation est insérez entre la sortie d'une première conduite agitatrice et l'entrée d'une seconde conduite agitatrice, et que l'appareil de contrôle du mélange traité est inséré entre la sortie de la seconde conduite et l'entrée de la arrière conduite. 8) Réacteur chimique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe de circulation et l'appareil de contrtle du mélange traité sont disposés contigus entre la sortie d'une conduite agitatrice et l'entrée de l'autre conduite agitatrice0 9) Réacteur chimique multiple, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de réacteurs élémentaires ou éléments selon la revendication 1, reliés fonctionnellement entre eux de manière telle que le produit traité dans un de ceux-ci puisse passer dans le suivant pour subir un autre traitement, et ainsi de suite jusqu'au dernier élément, la séquence et le type d'organes qui composent chaque élément pouvant être changée pour s'adapter aux nécessités du travail.