Brevet FR2177464A1 — publié le 19731109

La présente invention concerne la séparation d'un liquide contenu en suspension dans un autre liquide. Pour faciliter l'exposé, on appellera cet autre liquide liquide principal, L'invention s'applique notamment à la séparation de l'eau en suspension dans un hydrocarbure. A la base de l'invention, réside cett#e découverte que le polytétrafluoroéthylène a la propriété de faciliter la coalescence des gouttes d'eau. On a constaté, en effet, qu'en faisant passer un hydrocarbure contenant des gouttelettes d'eau microscopiques au contact d'une surface en polytétrafluoroéthylène ou à travers un amas de corps divisés à surfaces en polytétrafiuoroéthy- 18nue, on obtient la séparation de 11 eau sous forme de gouttes macroscopiques résultant de la coalescence des gouttelettes. L'invention trouve notamment son application dans les séparateurs d'eau couramment utilisés, à savoir - les séparateurs statiques ou dynamiques équipés d'un faisceau de cloisons parallèles et inclinées par rapport à la direction du champ d'accélération terrestre ou centrifuge - les séparateurs équipés de cartouches remplies de bourre. Dans les séparateurs à faisceau de cloisons parallèles, la circulation du liquide principal ou de suspension, entre deux cloisons, est parallèle à celles-ci, et a une composante de son mouvement opposée à l'action du champ d'accélération. Les particules en suspension et plus denses que ce liquide, qu'elles soient solides ou constituées de gouttelettes d'un autre liquide, sont entraînées par le courant général du liquide de suspension. Elles sont en outre soumises à l'action du champ d'accélération. Sous l'action de ce champ, ces particules ont, dans le canal constitué par les cloisons, une trajectoire oblique qui les rapproche de la cloison la plus "basse" (ou la plus éloignée de l'axe de rotation). Lorsqu'elles sont au contact de la cloison, ces particules échappent pratiquement à l'action du courant général. Elles glissent alors vers le bas (ou sléloignent de l'axe de rotation), leur vitesse de glissement dépendant de l'accélération, du frottement sur la cloison et de la résistance opposée par le liquide pratiquement fixe au voisinage de la cloison. Leur vitesse de glissement peut être sensiblement augmentée si leur dimension est augmentée par agglomération. Conformément à la présente invention, et notamment dans le cas de gouttelettes d'eau en suspension dans un hydrocarbure, -cette agglomération est grandement facilitée si la cloison est revêtue d'une couche de Téflon, laquelle favo#rise le rassemblement des fines gouttelettes en gouttes de plus en plus grosses. On obtient de plus que les impuretés solides éventuellement présentes dans le liquide principal s'incorporent plus facilement à ces gouttes et forment une boue non mouillante qui s'écoule facilement vers le bas (ou vers le grand diamètre du rotor). -Dans les séparateurs à cartouches, l'invention préconise d'utiliser comme corps de remplissage des cartouches de la bourre de fil métallique, de préférence de fils d'acier inoxydable ou d'un métal très résistant à la corrosion comme le titane, ces fils étant recouverts de Téflon0 On peut constituer cette bourre au moyen de fil marchand, ou utiliser les rebuts de tréfilage, ce qui a l'avantage de valoriser un déchet. On peut utiliser, par exemple, des fils d'un diamètre de 50 à 100 microns. Une bourre téflonée peut avoir un effet variable, selon la compression qui lui est imposée, pour obtenir le resserrement voulu entre ces fibres. Un avantage important de ce produit nouveau que constitue la bourre de l'invention est la capacité de travail à haute température (jusqu'à 290C) alors que les fibres de verre agglomérées par une résine, bourre généralement utilisée jusqutà présent, ne peuvent dépasserl000C. Un autre avantage est la faculté de décolmater cet élément au moyen d'un acide. Par exemple si le colmatage est provoqué par de l'oxyde de fer, le lavage à l'acide sulfurique permettra de le régénérer. Ainsi, la bourre conforme à la présente invention présente les avantages suivants - augmentation du rendement du séparateur - facilité de réglage par compression et épaisseur, à partir dlun produit brut standard ; - capacité de fonctionnement à chaud - rénovation par lavage avec un acide très corrosif. Un appareil coalesceur équipé de ce produit nouveau, a donc des qualités nouvelles et très intéressantes. La réalisation d'un revêtement de polytétrafluoroéthylè ne sur les parois d'un séparateur ou sur la bourre métallique se fait par l'une des techniques connues d'application de Téflon, la préférence étant donnée aux techniques de projection au pistolet. On décrira ci-après des réalisations conformes à la présente invention, en référence aux figures du dessin joint sur lequel la figure 1 illustre schématiquement, pour l'exemple, un séparateur statique connu, représenté en coupe axiale " la figure 2 est une figure de principe schématique illustrant l'application des enseignements de l'invention à un séparateur du type de la figure 1, et - la figure 3 illustre schématiquement une variante de réalisation d'un séparateur. Le séparateur de la figure 1 est un séparateur statique destiné à éliminer d'un hydrocarbure les gouttelettes d'eau que cet hydrocarbure contient en suspension. En cours de fonctionnement, le liquide arrive latéralement par une entrée 1 et descend vers le fond du séparateur par l'espace annulaire qui existe entre l'enveloppe du séparateur et la partie centrale 2 où sont empilés un certain nombre d'éléments côniques emmanchés l'un dans l'autre et présentant une très grande surface. Arrive au bas de l'appareil, le liquide subit un changement de direction et remonte alors dans cette partie centrale où il circule entre les éléments de l'extérieur vers l'intérieur de l'empilage, pour arriver au clapet de sortie et être évacué par la sortie 3. Les éléments côniques de l'empilage sont montés de façon que par gravité les gouttelettes d'eau se déposent sur le dessus de l'élément inférieur et redescendent et retombent vers le fond du séparateur, d'où elles sont évacuées en 4 par un moyen quelconque approprié. La figure 2 est une vue schématique, à grande échelle, montrant deux parois en vis à vis A, B formant partie des éléments cloniques de l'empilage 2, éléments qui sont habituellement métalliques et par exemple en ttle ou en alliage léger. La flèche indique sur cette figure la direction du courant général de l'hydrocarbure chargé d'eau et les traits pointillés indiquent les déplacements des gouttelettes d'eau en direction de la paroi située en dessous des gouttelettes dans le sens de l'accélération de la pesanteur. Les gouttes glissent alors sur la paroi, car elles échappent au courant général. Conformément à la présente invention, la face supérieure de la paroi B, c'est-à-dire la face vers laquelle se dirigent les gouttelettes d'eau 5 sous l'effet du champ d'accélération terrestre (cas des séparateurs statiques) ou centrifuge (cas des séparateurs dynamiques) sont recouvertes d'une couche 6 de Téflon0 Cette couche favorise le rassemblement des fines gouttelettes d'eau 5 en gouttes 7 de plus en plus grosses. Il est également avantageux pour la coalescence des gouttelettes de munir la face inférieure de la paroi A d'un revêtement 8 de Téflon. On constate de plus que les cloisons telles que A et B peuvent être davantages rapprochées l'une de l'autre lorsqu'elles sont recouvertes de Téflon que lorsqu'elles sont nues, sans nuire au fonctionnement du séparateur. L'invention permet donc de disposer dans un même espace davantage de cloisons de séparation que cela n'est possible lorsque les cloisons sont nues, ce qui contribue également à augmenter le rendement de l'appareil. Toutes les cloisons du séparateur sont en définitive revalues de Téflon sur leurs deux faces. La figure 3 est un schéma relatif à une variante de réalisation dans laquelle le séparateur comporte sur le trajet du liquide principal de la bourre constituée, conformément à l'invention, par des fils métalliques recouverts de Téflon. On a supposé pour l'exemple que la bourre 10 est disposée dans une branche d'un élément de séparateur il en forme de T renversé ; l'hydrocarbure liquide qui passe dans cette branche dans le sens indiqué par la flèche 12 traverse la bourre en sorte que l'on obtient, en aval de la bourre, un courant d'eau suivant la flèche 13 et un courant d'hydrocarbure plus léger suivant la flèche 14. L'invention s'applique notamment à la séparation de l'eau contenue en suspension dans un carburant, en particulier un carburant d'aviation. On comprendra qu'il ne s'agit là que d'une application préférée donnée uniquement à titre d'exemple, de même que l'utilisation de la bourre conforme à l'invention dans un séparateur ne constitue qu'un exemple d'une application de ce produit nouveau. REVENDICATIONS lo Séparateur de liquide pour séparer des gouttes de liquide contenues en suspension dans un liquide principal, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments à surface en polytétrafluoroéthylène favorisant la coalescence desdites gouttes, 2. Séparateur de liquide selon-la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments comprennent un substrat métallique et un revêtement en polytétrafluoroéthylène, 30 Séparateur de liquide selon la revendication 1 ou 2, et qui comporte un ensemble de cloisons parallèles entre lesquelles est envoyé parallèlement le liquide principal contenant lesdites gouttes en suspension, caractérisé en ce que-lesdites cloisons comportent sur une face ou sur les deux un revêtement de polytétrafluoroéthylène. 4. Séparateur de liquide selon les revendications 2 et 3 prises ensemble, caractérisé en ce que lesdites cloisons sont des parois métalliques a surfaces continues. 5. Séparateur de liquide selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdites cloisons sont fixes et inclinées par rapport à la direction du champ d'accélération terrestre, le séparateur étant du type statique. 6. Séparateur de liquide selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour créer dans le séparateur un champ d'accélération centrifuge par rapport à la direction duquel lesdites cloisons sont inclinées, le séparateur étant du type dynamique 7. Séparateur de liquide selon la revendication 1 ou 2 et qui comporte des cartouches contenant un amas de corps divisés et dans lesquelles est envoyé le liquide principal contenant les gouttes en suspension, caractérisé en ce que lesdits corps divisés sont à surfaces en polytétrafluoroéthyiène0 8o Séparateur de liquide selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits corps divisés sont constitués par des fils métalliques, 9. A titre de produit nouveau, de la bourre en fils métalliques revêtus de polytétrafluoroéthylène. 1U. Bourre métallique selon la revendication 9, caractérisée en ce que les fils ont un diamètre de l'ordre de #u a 100 microns. 11. Bourre metallique selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que les fils sont en métal résistant à la corrosion. 12. Bourre métallique selon la revendication 11, carac térisée en ce que les fils sont en acier inoxydable ou en titane. 13. Le polytétrafluoroéthylène utilisé comme revêtement en tant qu'agent de coalescence. 14. Dispositif pour séparer 11 eau d'un liquide contenant l'eau en suspension, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un séparateur selon l'une des#revendications 1 à 8o 15. Dispositif pour séparer un liquide contenu en suspension dans un hydrocarbure, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un séparateur selon l'une des revendications 1 à 8. 16. Dispositif pour éliminer l'eau d'un carburant, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un séparateur selon l'une des revendications 1 à 8.