Brevet FR2238887A1 — publié le 19750221

L'invention concerne un procédé d'introduction continue de liquides et de suspensions d'un système ferme à pression donnée dans un autre système à la méme pression ou à une pression différente, 11 introduction étant de préférence combinée à un enrichissement qui se produit simultanément et de façon continue, ainsi qu'un appareil -pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans beaucoup de processus de l'industrie chimique, il est nécessaire de transférer des liquides, qui se trouvent dans des systèmes sous pression ou sans pression et contiennent des particules en suspension-ou des particules qui se déposent, dans d'autres systèmes qui sont éventuellement à une pression différente de la première. Dans bien des cas, il est nécessaire d'augmenter la concentration de particules pendant ce processus. Il est avantageux d'exécuter en continu ce processus d'introduction et éventuellement d'enrichissement simultané. Souvent, il faut maintenir à l'abri de l'air la substance à introduire et éventuellement à enrichir. Ce problème complexe ne peut pas être résolu en une seule étape avec les appareils connus åusqutiçi dans 1 t industrie chimique. Il est connu que l'on peut faire passer des matières d'une enceinte fermée dans une autre enceinte fermée dont la pression est différente en utilisant des tuyauteries, avec ouvertures et fermeture; de valves interposées. L'inconvénient de cette possibilité d'introduction, qui est la plus simple, réside dans le fait que le processus est difficile à régler, que les particules solides se déposent et que la concentration du liquide ne peut pas être accrue pendant le processus d'introduction. En outre, on connais des appareils d'introduction à tambour tournant et à disque tournant, de forme cellulaire, qui conviennent à l'introduction continue. Il est vrai que ces appareils sont réglables mais leur nettoyage n1 est pas automatique. En outre, ils ne conviennent pas lorsqu'il s'agit de surmonter de grandes différences de pression, ni dans le cas de l'enrichissement. Pour introduire et enrichir simultanément des matières, on utilise ae qu'on appelle des vis d'introduction dan#s lesquelles on retire le liquide à travers un disque filtrant dans une direction perpendiculaire à l'axe de la vis tandis que le produit enrichi sort dans la direction de l'axe longitudinal de la vis. L'inconvénient de ces appareils d'enrichissement réside dans le fait qu'ils ne permettent de surmonter que des différences moyennes de pression, qu'avec beaucoup de matières ils ont tendance à s'obstruer et qu'on ne peut effectuer l'enrichissement qu'avec une faible pression. Dans la plupart des cas, on effectue l'introduction et l'enrichissement continus par deux opérations différentes, à l'aide de deux machines de type différent; par exemple on effectue l'introduction avec un appareil cellulaire et l'enri- chissement avec un filtre ou une centrifugeuse. L'invention a pour-but de mettre au point un procédé par lequel on puisse introduire de façon-continue d'un système à pression quelconque dans un autre système à pression quelconque des liquides et des suspensions de consistance quelconque et éventuellement les enrichir simultanément, sans que les deux systèmes entrent en contact direct entre eux, c'est-à-dire sans qu'il puisse-steffectuer une compensation de pression ou un débordement de matière. L'invention vise encore à mettre au point l'appareil convenant à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. L'invention a donc pour objet un procédé permettant d'introduire de façon continue, éventuellement en les enrichissant simultanément, des liquides ou des suspensions d'un système fermé à pression donnée dans un autre systèmes à la même pression ou à une pression différente;; Conformément à la présente invention, on relie les deux systèmes à un cylindre d'introduction, on munit d'un.obtu- rateur l'extrémité du cylindre qui est située dans le sens de l'introduction, on raccorde l'autre extrémité du cylindre dtin- troduction au-système contenant la substance à introduire et on fait affluer celle-ci sans obstacle au cylindre d'introduction, puis on enferme dans le cylindre une certaine quantité de la substance à introduire, au moyen d'un piston que l'on fait avancer et qui est disposé coaxialement en cylindre d'introduction dans le système contenant la substance à introduire et est adapté à la paroi intérieure du cylindre, après quoi on ouvre le cylin dre d'introduction en retirant l'obturateur situé de l'autre côté, on fkit avancer davantage le piston et de cette manière, on pousse dans l'autre système la quantité de substance à introduire qui est enfermée dans le cylindre d'introduction, finalement on ferme à nouveau l'extrémité du cylindre d'introduction au moyen de l'obturateur, on fait reculer le piston et ainsi, on libère à nouveau l'ouverture dientrée du cylindre d'introduction et on répète tout le processus aussi souvent qu'il est nécessaire. Si un enrichissement est désirable en même temps que l'introduction, le cylindre présente des ouvertures approw priées à la filtration et par lesquelles on éjecte le liquide en direction radiale au moyen de la pression exercée sur la substance enfermée entre le piston et l'élément de fermeture, après quoi on ouvre l'obturateur, on fait avancer davantage le piston et ainsi, on pousse la substance enrichie hors du cylindre d'introduction muni des ouvertures de filtration, puis on ferme le cylindre d'introduction, on fait reculer le piston et on répète le processus aussi souvent qu'il est nécessaire. L'invention a encore pour objet un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, qui comporte un cylindre d'introduction relié å deux systèmes à pression égale ou différente, un obturateur fermant le côté de sortie du cylindre d'introduction, un piston d'introduction disposé coaxialement au cylindre dans le système qui contient la substance à introduire et adapté à la paroi intérieure de ce cylindre, et en outre un ensemble qui entrasse le piston d'introduction et, en fonction du mouvement d'avance ou de recul de celui-ci, le mouvement de l'obturateur. Dans un mode d'exécution préférentiel de l'appareil selon l'invention, le cylindre d'introduction est remplacé par un cylindre de filtration dont la surface latérale est munie d'ouvertures. Un mode d'exécution préférentiel du cylindré de filtration est composé d'éléments dirigés parallèlement à la génératrice du cylindre. On expliquera plus précisément l'appareil selon l'invention à propos des dessins sur lesquels La figure 1 est une coupe longitudinale de l'appareil selon l'invention sous forme de schéma de principe La figure 2 une coupe longitudinale d'un mode d'exécution préférentiel de l'appareil selon l'invention La figure 3 une coupe du cylindre de filtration suivant la ligne A-A de la figure 2 La figure 4 une coupe partielle d'un mode d'exécution préférentiel de cylindre de filtration. Le liquide ou la suspension à introduire se trouve dans le système 1 représenté par la figure 1. Ce système est relié par le cylindre d'introduction 2 au système 8 dans lequel il s'agit d'introduire la matière. Les pressions qui règnent dans les systèmes 1, 8 peuvent être quelconques. A son extréinité tournée vers le système 8, le cylindre d'alimentation est maint tenu fermé par l'obturateur 6. L'obturateur est poussé contre l'ouverture du cylindre d'introduction au moyen de la tige de piston 5, avec une pression suffisante pour maintenir les deux systèmes séparés. Dans le système 7 est disposé le piston d'introduction 4 qui est déplacé au moyen de la tige de piston 3.Les tiges de piston 5 et 3 sont rendues étanches par les presse-étonpe 7 et 7a, -de préférence elles sont déplacées hydrauliquement ou pneumatiquement. La substance qui se trouve dans le système 1 remplit le cylindre d'introduction 2. Si l'on fait avancer le-piston, il pénètre dans le cylindre d'introduction et y enferme une quantité de substance qui dépend de la grandeur de celui-ci. Quand le piston 4 entre dans le cylindre d'introduction 2, l'obturateur 6 se déplace vers ltarrière tandis que le piston d'introduction 4, se déplaçant davantage à travers le cylindre, pousse devant lui, du cylindre dans le système 8, la quantité de substance qui se trouve devant lui. Le piston 4 est adpaté dans le cylindre d'introduction 2 de telle sorte qu'entre la paroi du cylindre et le piston, il ne peut pas se produire, ou seulement dans la mesure désirée, un écoulement de matière causé par la différence de pression entre les systèmes 1 et 8.On peut déplacer le piston jusqu'à l'extrémité du cylindre d'introduction et il expulse complètement de celui-ci la substance qui s'y trouve. En suite, l'obturateur 6 se ferme et le piston d'introduction 4 retourne à sa position initiale. Le cylindre d'introduction se remplit à nouveau et le processus recommence. Dans le cas de ltenrichissement simultané, on utilise 11 appareil représenté par la figure 2, qui fonctionne de la même façon que celui de la figure 1. Toutefois, les systèmes 1 et 8 sont reliés à un cylindre de filtration 9. Le cylindre de filtration est entouré d'une chemise 10 servant à recueillir le liquide. Le piston 4 entre dans le cylindre de filtration 9, comprime la matière enfermée devant, lui, de laquelle le liquide sort par les ouvertures du cylindre de filtration pour arriver dans la chemise 10 puis être amené à l'endroit désiré selon le procédé.Une fois que l'on a obtenu un degré approprié de compression, que l'on peut régler en agissant sur la course du piston 4, sur la pression exercée sur le piston 4 ou sur le temps de compression, ltobturateur 6 stouvre et la substance enrichie est introduite dans le système 8. Le cylindre de filtration peut être de structure que#lconque; toutefois, une condition est que le piston 4 puisse s'adapter à la surface intérieure du cylindre. Les ouvertures du cylindre de filtration peuvent également être de forme quelconque, mais de préférence, on utilise des fentes parallèles à la géneratrice du cylindre. Pour recueillir le liquide, le cylindre de filtration et la chemise sont disposés de la façon représentée par la figure 3. La figure 4 montre un mode d'exécution préférentiel du cylindre de filtration. Selon ce mode d'exécution, le cylindre est composé d'éléments disposés parallèlement à la génératrice du cylindre et entre lesquels se trouvent des fentes étroites s'élargissant vers l'extérieur.L'avantage de cette solution est que s'il apparait une haute pression dans le cylindre de filtration, ces éléments peuvent fléchir vers l'extérieur et que par suite les fentes qui se trouvent entre eux s'élargis sent. il s'ensuit un nettoyage automatique du cylindre de filtration. En outre, il est avantageux que les fentes du cylindre de filtration puissent être réglées à une largeur quelconque. Cela s'effectue au moyen d'une structure d'enserrement qui entoure les éléments, de préférence d'un anneau disposé à l'extérieur. La productivité du procédé est#déterminée en premier lieu par la dimension et la structure du cylindre d'introduction ou de filtration, par la période du mouvement du piston, par les conditions de pression existantes et les propriétés de la matière à introduire ou éventuellement à enrichir. Les avantages principaux du procédé et de l'appareil selon l'invention peuvent être récapitulés comme suit a) on peut introduire de façon continue et sûre des liquides et suspension de viscosité variable, d'un système à pression quelconque dans un autre système à pression quelconque, notamment de pression différente b) le processus d'introduction peut être réglé de façon continue et exacte et ainsi, adaptée aux processus technologiques les plus différents; c) dans le dispositif d'introduction, la matière ne peut pas se déposer pendant le fonctionnement; par suite, on peut faire fonctionner l'appareil de façon sûre; d) en utilisant un cylindre de filtration, on peut aussi effectuer l'enrichissement et la filtration en même temps que l'introduction; e) on peut exécuter le processus de filtration à une pression aussi élevée que l'on veut; par suite, on peut atteindre de fortes concentrations de substance séche; f) grâce à l'élasticité des éléments qui composent le cylindre de filtration et à l'élargissement que peuvent ainsi subir les fentes situées entre eux, le cylindre se nettoie automatiquement; g) on peut modifier la largeur des fentes du cylindre composé d'éléments dirigés parallèlement à la génératrice en resserrant ceux-ci ou à l'aide de pièces spéciales. Le procédé et l'appareil selon l'invention peuvent s'appliquer aux domaines les plus différents, par exemple dans l'industrie alimentaire, pour le pressage continu des raisins, des tomates et de différents fruits, dans l'épuration des eaux usées pour la densification de la boue, dans les centrales électriques pour la concentration du poussier de charbon humide etc. On expliquera plus précisément le procédé selon l'invention à propos des exemples suivants Exemple 1 Dans la fabrication continue de polyéthylène basse pression, le polyéthylène se forme dans le réacteur à partir de l'éthylène gazeux, dans un milieu d'essence, sous l'action d'un catalyseur complexe. Le polyéthylène formé flotte dans l'essence sous forme de fines particules et se dépose lentement. Le réacteur fonctionne à une pression de 4 atmosphères. On introduit en continu la matière première dans le réacteur. On amène le produit formé du réacteur å l'enceinte qui est à la pression atmosphérique, à l'aide de l'appareil selon l'invention; pour cela, on dispose sur le réacteur un cylindre d'introduction de 300 mm de longueur et 200 mm de diamètre dont on ferme l'une des extrémités au moyen d'un obturateur soumis à une pression relative de 8 atmosphères tandis que depuis l'autre extrémite, tournée vers le réacteur, on fait fonctionner un piston formé de polytétrafluoréthylène et adapté dans la paroi du cylindre. Le mélange qui arrive au cylindre et qui contient 20% de poîyéthylène est isole' de l'intérieur du réacteur par le piston avant son mouvement d'avance. Ensuite, 11 obturateur s'ouvre et la matière enfermée est refoulée hors du cylindre par le piston. Ensuite, le piston retourne à sa position initiale, l'obturateur se ferme et le processus se répète. Appareil fonctionne à 60 cycles par minute et transporte ainsi par heure environ 0,5 m3 de matière. Exemple 2 Une phase de la fabrication de l'alumine est la con; centration de la boue rouge. Ce processus peut avantageusement être exécuté avec l'appareil selon l'invention. La teneur en substance sèche de la matière à enrichir est de 300 g/l. Le cylindre de filtration utilisé a 500 mm de longueur, son diamètre est de 320 mm. Sur toute la longueur du cylindre sont disposées, dans la direction de la génératrice, environ 200 fentes d'une largeur de 0,01 mm. Le piston est déplacé dans le cylindre par un système hydraulique, à une fréquence de 15 mon'l Dans le cylindre de filtration, il apparaft une pression de 20 atmosphères relatives. Quand on maintient ces paramètres, le débit est de 9 t de matière à enrichir par heure; de cette matière, on sépare par heure 3 t de boue rouge dont la teneur en humidité retenue est d'environ 20%. Avec les filtres Kelly usuels, a fonctionnement discontinu, l'humidité retenue est d'environ 40%. Le cylindre de filtration utilisé est formé de barreaux à section rectangulaire. Ces barreaux ont 5 mm de largeur 25 mm de hauteur et 300 mm de longueur. Les barreaux sont ma# tenus ensemble par un anneau extérieur au moyen duquel on peut en même temps régler la largeur des fentes entre les barreaux, Les barreaux sont formés d'acier martensitique allié de chrome REVENDICATIONS 1. Procédé dwintroduction continue de liquidés et de suspensions d'un système fermé à pression donnée dans un autre système à la même pression ou à une pression différente, l'-in- troduction étant de préférence combinée à un enrichissement qui se produit simultanément et de façon continue.Procédé caractérisé par les étapes suivantes on relie les deux systèmes à un cylindre d'introduction, on munit d'un obturateur l'extrémité du cylindre qui est située dans le sens de l'introduction, on raccorde l'autre extrémité du cylindre d'introduction au système contenant la substance à introduire et on fait affluer celle-#i sans obstacle au cylindre d'introduction, puis on enferme le cylindre une certaine quantité de la substance à introduire, au moyen d'un piston que l'on fait avancer et qui est disposé coaxialement au cylindre d'introduction dans le système contenant la substance à introduire et est adapté à la paroi intérieure du cylindre, après quoi on ouvre le cylindre d'introduction en retirant l'obturateur situé de l'autre côté, on fait avancer davantage le piston et de cette manière, on pousse dans l'autre système la quantité de substance à introduire qui est enfermée dans le cylindre d'introduction, finalement on ferme à nouveau l'extrémité du cylindre d'introduction au moyen de l'obturateur, on fait reculer le piston et ainsi, on libère à nouveau l'ouverture d'entrée du cylindre d'introduction et on répète tout le processus aussi souvent qu'il est nécessaire. 2.Procédé selon la revendication 1, pour l'enrichissement simultané de la substance à introduire, caractérisé par le fait que le cylindre présente des ouvertures appropriées à la filtration et par lesquelles on éjecte le liquide en direction radiale au moyen de la pression exercée sur la substance enfermée entre le piston et l'élément de fermeture, après quoi on ouvre l'obturateur, on fait avancer davantage le piston et ainsi, on pousse la substance enrichie hors du cylindre d'introduction muni des ouvertures de filtration, puis on ferme le cylindre d'introduction, on fait reculer le piston et on répète le processus aussi souvent qu'il est nécessaire. 3. Appareil destiné à la mise en oeuvre du proche selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte un cylindre. dtintroduction relié à deux systèmes à pression égale ou différente, un obturateur fermant le côté de sortie du cylindre d'introduction, un piston d'introduction disposé coaxialement au cylindre dans le système qui contient la substance à introduire et adapté à la paroi intérieure de ce cylindre, et en outre un ensemble qui entrain le piston d'introduction et, en fonction du mouvement d'avance ou de recul de celui-ci; le mouvement de l'obturateur. 4. Apparéil selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'au lieu du cylindre d'introduction, il comporte un cylindre de filtration muni d'ouvertures dans sa surface laterale. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le cylindre de filtration est composé d'éléments dirigés parallèlement à sa génératrice.