Brevet FR2298355A1 — publié le 19760820

La présente invention se rapporte à un procédé et à un évaporateur permettant d'évaporer des solutions très rapidement et avec un minimum de risque de pertes par projection des produits dissous. Lorsqu'au cours d'une manipulation chimique, on doit évaporer une solution soit pour concentrer les produits qui y sont dissous, soit pour changer le solvant de ces produits, on a recours le plus souvent à un chauffage par bain de sable, plaque chauffante ou rayonnement infra-rouge. Ces procédés sont lents et peu fiables, surtout si le liquide est porté à l'ébul- lition, car les pertes de produits par projection faussent les résultats de la manipulation. En outre, si les produits sont radioactifs, ils risquent de contaminer l'espace environnant l'appareillage utilisé. L'invention a pour objet un procédé permettant d'effectuer l'évaporation rapide et sans projection d'un liquide, caractérisé en ce que l'on dirige sur la surface du liquide un jet de gaz chaud, la force du jet et son inclinaison étant choisies de façon à entraîner la rotation du liquide. L'invention a également pour objet un évaporateur de liquide, caractérisé en ce qusil comprend un organa de chauffage d'un récipient contenant le liquide, une tuyère alimentée en gaz chaud, placée au-dessus de la surface du liquide et un éjecteur de gaz placé à l'extrémité de ladite tuyère permettant de- diriger sur la surface du liquide le gaz chaud sous forme d'un jet. Le jet de gaz chaud qui est dirigé sur la surface du liquide à évaporer provoque un renouvellement de la surface et un brassage qui homogénéise le liquide et accélère l'évaporation tout en évitant l'ébullition et, par suite, les projections de liquide à ltextérieur du récipient. Cet évaporateur permet d'effectuer des évaporations très rapidement et consomme moins d'énergie que les évaporateurs actuellement connus tout en évitant les risques de projection. Les évaporations peuvent se faire dans un milieu donné, par exemple en atmosphère oxydante, neutre ou réductrice. Les types d'évaporation possible avec cet appareil sont multiples et il est possible de l'adapter pour effectuer des évaporations aussi bien dans des béchers que dans des récipients b col droit. D'autres caractéristiques Et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, de quelques exemples de réalisation donnés uniquement à titre illustratif en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure i représente le schéma de l'évaporateur, - la figure 2 représente l'éjecteur de la figure 1 en vue de dessous, - la figure 3 représente une vue de dessous d'une variante de réalisation d'un éjecteur à trois sorties, - la figure 4 rep-résente le montage de trois évaporateurs sur un même boiter, - la figure 5 représente le schéma d'un évaporateur pouvant fonctionner automatiquement. Dans l'appareil schématisé à la figure i, un courant gazeux constitué le plus souvent par de l'air est admis par une tubulure 1 au contact d'une résistance électrique chauffante 2 enroulée sur un noyau isolant 3, le tout étant logé dans un carter 4. Le courant gazeux quitte le ç car##nrt#b#ébouchSnt dans un conduit 5 dont l'extrémité porte un rodage/6 qui s'adapte sur l'embouchure d'une tuyère 7 porteuse d'un éjecteur 8 qui est constitué d'un cylindre creux séparé en deux par une paroi 8' diamétrale vrillée, et peut de ce fait communiquer au gaz un mouvement tourbillonnaire. L'éjecteur 8 peut également avoir la forme représentée à la figure 3 en vue de dessous et être constitué par un embout prolongé vers ltextérieur, par exemple par trois buses Ba, 8b, dc qui sont orientées dans le même sens. Les trois évaporateurs associés qui apparaissent schéma matiquement sur la figure 4 comportent des tuyères 7 interchangeables montées sur des conduits 5 semi-flexibles adaptés à la face arrière de l'appareil à des sorties de gaz chaud indépendantes en provenance d'un carter 4. Le tableau de commande 9 est muni d'un interrupteur général non représenté et d'un interrupteur à minuterie 10 permettant de faire fonctionner l'appareil un temps déterminé. Trois commandes de vannes 11 permettent l'admission de gaz froid sur les résistances et ferment simultanément le circuit électrique de la résistance correspondante 2. Des voyants lumineux, tels que 12, indiquent la présence du passage de courant dans la résistance coz- respondante 2. Les trois résistances 2 sont logées dans un bottier 13 qui comporte une plaque supérieure qui reçoit les récipients 14 contenant les solutions à évaporer. La plaque supérieure présente une surface interne au bottier, qui est noire et absorbe la chaleur dispensée par les résistances. Les autres surfaces internes du bottier sont en métal poli et, de ce fait, réfléchissent la chaleur rayonnée. Le fonctionnement des évaporateurs se déduit de l'examen de la figure 4. Le débit gazeux froid est admis en 15 et passe par une électrovanne 16 pour atteindre une rampe d'alimentation des résistances 17. Les commandes Il permettent de contr8ler l'ouverture d'un robinet 18 et, simultanément la rotation d'une came 19 qui actionne un interrupteur dralilentatiar, 20 de la résistance électrique 2. En variante de réalisation, les évaporateurs peuvent comporter un dispositif thermique automatique qui peut s'adapter sur chacun d'eux. Comme on peut le voir & la figure 5, ce dispe8i- tif est composé principalement d'un therocouple 2t, d'un régulateur-disjoncteur 22 et d'un relais23. L'extréiité du thersa- couple protégée par une gaine 24 plonge dans la solution à évaporer 25,jusqu'au niveau ou l'on veut arrêter l'#veporetion. Le régula- teur-disjoncteur 22 est réglé à la température d'#bullition du liquide par exemple.Il commande le relai 23 qui fers le circuit de la résistance chauffante, ainsi que celui de l'électrovenna d'admission des gaz. Pendant l'évaporation, le thermocouple plonge dans le liquide à la profondeur voulue. La température indiquée par le régulateur est celle du liquide en évaporation. En fin d'évaporation lorsque le niveau de la surface du liquide a atteint l'extrémité du thermocouple, la température indiquée par le régulateur-disjoncteur est celle du courant gazeux surchauffé : le disjoncteur entre en fonction et coupe le relais23, ce qui provoque l'arrêt du chauffage et de l'admission des gaz. On règle le régulateur-disjoncteur sur une température de disjonction égale ou supérieure à la température d'ébullition du liquide. Un évaporateur ainsi équipé a été expérimenté au laboratoire en utilisant une résistance de 50 Ohms sur une tension de 220 volts en faisant varier les températures de sortie des gaz entre 2800 et 3500C. Des évaporations extrêmement rapides ont été effectuées en utilisant en chauffage complémentaire, une plaque chauffante portée à 300bu. Les évaporations ont été conduites sans projection et les résultats obtenus, comparés à ceux obtenus avec d'autres évaporateurs ont été consignés dans le tableau suivant Mode de Temps d'évaporation de 20 mi de liquide (dans chauffage un bécher pyrex de 25 mi, sans ébullition) H20 HCl conc. I HN03 conc. HCl04 4N Epiradiateur 7D mn 70 mn 75 mn 85 mn Plaque chauffante 40 mn 50 mn 55 mn 60 mn Air chaud seul 15 mn 14 mn 14 mn 16 mn Air chaud + plaque chauffan- 7 mn 6 mn 6 mn 7 mn te Il ressort de ce tableau que. les meilleurs résultats ont été obtenus en utilisant un évaporateur conforme à l'invention, en association avec une plaque chauffante. Il est bien entendu que les exemples de réalisation de l'invention, qui ont été donnés ci-dessus, n'ont aucun caractère limitatif et que de nombreuses modifications et variations pourront y être apportées par les spécialistes sans se départir pour autant ni du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé permettant d'effectuer l'évaporation rapide et sans projection d'un liquide, caractérisé en ce que l'on dirige sur la surface du liquide un jet de gaz chaud, la force du jet et son inclinaison étant choisies de façon à entrainer la rotation du liquide. 2. Evaporateur de liquide, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe de chauffage d'un récipient contenant le liquide, une tuyère alimentée en gaz chaud, placée au-dessus de la surface du liquide, et un éjecteur de gaz placé à l'extrémité de ladite tuyère permettant de diriger sur la surface du liquide le gaz chaud sous forme d'un jet. 3. Evaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'éjecteur de gaz est constitué par un cylindre creux séparé en deux par une paroi diamétrale vrillée. 4. Evaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'éjecteur est constitué par un embout dont le fond comporte trois ouvertures également réparties par rapport à l'axe de l'embout et prolongées par trois buses courbes orientées dans le même sens. 5. Evaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'arrêt automatique d'évaporation comportant un thermocouple qui Plonge dans le liquide à évaporer à la hauteur choisie et qui est relié à un ensemble comprenant un régulateur-disjoncteur associé à un relais commandant la fermeture de la vanne d'arrivée d'air alimentant l'éjecteur.