Brevet FR2330428A1 — publié le 19770603

La présente invention se rapporte à une colonne pulsée à pla teaux ainsi qutà certains de ses procédés d1utilisation. Dans les colonnes du genre en question connues 3 7'heure actuelle les plateaux sont constitués par des parois perforées occupant toute la section intérieure de la colonne proprement dite, en étant d'autre part disposés à une distance convenable les uns audessus des autres. On y fait circuler en sens inverse deux liquides de densités différentes, non miscibles l'un avec l'autre, de ma ère que les passages à travers les perforations assurent leur mise en contact intime, par exemple en vue de ltêpuisement de l'un Dar l'autre, d'un phénomène d'échange, d'une réaction chimique, etc...On impartit en outre des pulsations à la masse liquide hétérogène qui remplit la colonne, de manière à y créer des ondes de pression propres a améliorer considérablement l'effet de brassage. On peut notamment trouver une description d'une telle colonne dans la demande de brevet français 74.04922 du 13 Février 1974. La présente invention vise à permettre d'établir une colonne du genre en question de type simplIfié, dans laquelle les plateaux, préférablement prévus pleins, sont tronqués de façon à laisser un espace libre entre une partie au moins de leur périphérie et la paroi de la colonne, les espaces libres correspcndant aux plateaux successifs étant décalés les uns par rapport aux autres à ltinté- rieur de la colonne, par exemple en étant disposés en chicane. L'invention vise encore un procédé particulier d'utilisation dtune telle colonne, et qui consiste à y faire circuler en sens inverse non plus deux liquides, mais un fluide quelconque (préférablement un liquide) et un solide à l'état divisé. On comprend en effet que dans une telle colonne à plateaux tronqués, si l'on déverse sur le plateau supérieur un solide à l'état divisé de densité supérieure à celle d'un fluide circulant de bas en haut, du fait des pulsations et de leur fluidisation par le solvant qui remplit la colonne, les matières divisées, particules, morceaux ou éléments constitutifs du solide s'écoulent et tombent progressivement dans la colonne tout en subissant des agsta- tions violantes et tourbillonnaires au rythme des pulsations, et finissent ainsi par atteindre le bas de la colonne.Bien entendu dans le cas dlun solide de densité moindre que le fluide de traite meilt, on fait circuler ce fluide de haut en bas, le solide remontant u contraire de bas en haut. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une coupe schématique d'une colonne pulsée conforme à l'invention. Fig. 2 est une vue en plan d'un plateau perforé d'une colonne connue. Fig. 3 montre la vue en plan d'un plateau tronqué plein suivant 11invention. Fig. 4 représente une variante de plateau suivant l'invention, dans laquelle il est prévu des perforations. Fig. 5 est un schéma montrant l'application de la colonne suivant Invention au traitement d'un solide divisé par un liquide, ce solide ayant une densité supérieure à celle du liquide. Fig. 6 est un schéma d'une variante dans laquelle la densité du solide est inférieure à celle du liquide. Comme on peut le voir en fig. 1 la colonne pulsée comprend un cylindre vertical 1 de grande hauteur évasé à ses deux extrémités pour déterminer deux chambres 2 et 3 propres à favoriser la séparation des substances traitées. Entre les deux chambres 2 et 3 la colonne comporte une superposition de plateaux 4, convenablement écartés les uns des autres, comme dans les colonnes à plateaux classiques. Mais alors dans celles-ci, et comme montré fig. 2, chaque plateau (ici référencé 5) est de forme circulaire pour occuper toute la section du cylindre 1, en étant percé de trous Sa pour permettre le passage des liquides, suivant la présente invention (fig. 3) chacun des plateaux 4 est tronqué latéralement par un découpage rectiligne 4a (sécante) de façon à ménager un espace libre en forme de segment entre ledit bord 4a et la paroi du cylindre 1.En outre les plateaux successifs sont disposés de manière que les espaces ainsi ménagés (et quton a référencés 6 en fig. 1) soient disposés en chicane. La colonne de fig. 1, destinée au traitement de deux liquides, comprend une conduite 7 pour l'amenée du liquide le plus dense (phase lourde) dans la chambre supérieure 2 et une conduite semblable 8 pour introduire le liquide le moins dense (phase légère) dans la chambre inférieure 3, tandis qu'il est prévu une conduite de sortie 9 permettant d'évacuer la phase légère de la chambre 2 et une autre conduite de sortie similaire 10 pour l'évacuation de la phase lourde à partir de la chambre 3. Les pulsations sont imprimées à la masse liquide qui remplit la colonne, par l'intermédiaire d'une canalisation latérale 11, par exemple à partir d'un système lla à piston oscillant ou à jambe de pulsion à air comprimé. On comprend que les liquides qui circulent en sens inverse dans la colonne sont contraints de suivre un parcours sinueux entre les plateaux successifs, ce qui détermine des mouvements tourbillonnaires qui augmentent le trajet de mise en contact et favorIsent l'échange des substances. Les plateaux 4 peuvent être prévus pleins, comme montré fig. 1 et 3, mais il est également possible de leur faire comporter des perforations 4b, comme indiqué en fig. 4, ce qui peut en certains cas améliorer les échanges et les transferts. Des essais comparatifs effectués sur des colonnes de 2 m de ut et de 50 à 100 mm de diamètre ont permis de montrer que sur ?P plan de l'efficacité, les colonnes suivant l'invention sont au :moins équivalentes à celles connues-, plus particulièrement en ce qui concerne l'extraction de l'uranium. Elles présentent de plus l'avantage que les débits spécifiques sont améliorés : à section libre de passage égale, ils sont doublés. Les risques d'obturation sont inexistants. L'appareil peut fonctionner indifféremment en phase aqueuse ou en phase-solvant continue sans changer la nature du matériau des plateaux. Le cotit du garnissage est inférieur à celui des garnissages habituels. D'autre part, conformément à l'invention, l'on tire parti du fait que les espaces de passages ménagés au niveau des plateaux successifs sont de grande section, pour appliquer la colonne au traitement non plus seulement de deux liquides, mais bien d'un solide divisé et d'un fluide quelconque (liquide ou gaz). Si en effet on déverse dans la chambre 2 de fig. 1 un solide à ltétat divisé, on comprend que les particules, morceaux ou éléments de celui-ci vont tendre à s'entasser sur le plateau supérieur. Mais sous l'effet des pulsations, le tas ainsi formé sera éminemment instable et s 'écrou- lera progressivement sur le second plateau. Le meme phénomène se répetant de plateau en plateau, le solide arrivera finalement dans a chambre 3 après avoir été sans arrêt mis en contact à contrecourant avec le fluide admis dans cette meme chambre 3 pour remonter dans la chambre 2. Pareil fonctionnement est évidemment impossible avec les co lionnes actuelles à plateaux simplement perforées, car les perfora zones devraient ou bien être de très grandes dimensions, auquel cas le solide ne serait pas retenu sur le plateau, ou bien de dimen sions réduites, ce qui emp8cherait tout passage du solide d'un pla teau au suivant. On a très schématiquement représenté en fig. 5 un exemple de mise en oeuvre du procédé qu'on vient de décrire. Le solide divisé est introduit en 12 dans la chambre supérieure 2, et cela par tous moyens appropriés, par exemple en utilisant un couloir de hauteur supérieure à la pression hydrostatique du liquide dans la chambre 2. Il descend dans la colonne 1 à la façon sus-exposée, tandis que le fluide, qu'on supposera être un solvant destiné à extraire une substance du solide, remonte au contraire de la chambre 3 à la chambre 2. Le solide épuisé arrive finalement dans la chambre 3 pour sortir par une canalisation 13 avec une fraction du solvant. La canalisation 13 aboutit à un séparateur 14 qui élimine le solvant du solide, par exemple par filtration.Le solvant ainsi récupéré est renvoyé dans la chambre 3 par une conduite 15, tandis que les particules, morceaux ou éléments du solide sortent en 16 à l'état épui se. De son c8té le solvant qui a traversé la colonne 1 de bas en haut s'échappe de la chambre 2 par une conduite 17 pour arriver à un autre séparateur 18 dans lequel on en extrait les substances qutil a lui même absorbées à partir du solide. Les substances ainsi extraites sont recueillies par une canalisation 19, tandis que le solvant récupéré revient à la chambre 3 par une conduite 20. On a représenté en 21 une conduite d'amenée de solvant d'appoint, destinée à compenser les quantités entratnées par les solides épuisés qui sortent en 16. La disposition suivant fig. 5 est plus particulièrement applicable au traitement des graines oléagineuses par un solvant tel que l'hexane. On obtient ainsi des huiles à partir du séparateur 18, les graines épuisées sortant en 16. Des essais ont montré qu'on pouvait ainsi traiter en continu des graines oléagineuses sans leur faire subir aucune opération préalable autre qu'une simple préparation mécanique. L'extraction peut se réaliser en un seul passage dans la colonne. Il est possible de régler à volonté la concentration du solvant à sa sortie de celle-ci en agissant simplement sur son débit. Le temps opératoire est remarquablement court, de l'ordre de 5 à 10 minutes dans les expériences réalisées. Bien entendu l'on peut avoir à prévoir une crépine ou filtre à l'entrée de la conduite 17 pour éviter tout passage de matières solides. En ce qui concerne les plateaux intérieurs de la colonne (pla teaux 4 de fig. 1), ils peuvent en principe astre -,ssés pleIns, puisque des perforations ne permettraient pas le passage des grai nes. Toutefois en certains cas il peut au contraire erre avantageux de les prévoir perforés afin que les ondes de pression traises par le solvant puissent les traverser et agi sur la couche de graines pour la fluidiser pendant un court instant en facilitant ainsi le cheminement du solide dans la colonne. Dans la description qui précède en référence à fig. 5 on a implicitement supposé que la densité du solide était supérieure à celle du solvant, ce qui est en général le cas, notamment avec les graines oléagineuses. Mais il peut arriver que la situation soit inversée. En pareil cas il suffit d'inverser les amenées et les sor tires, comme le montre clairement fig. 6 dans laquelle on a utilisé les mêmes références qu'en fig. 5 pour désigner les mimes organes. On voit aisément que le solide divisé entre par le bas en 12 pour sortir par le haut en 13, alors que le solvant ou autre fluide de traitement entre dans le haut en 20 pour sortir par le bas en 17 et arriver au séparateur 18 de récupération du produit extrait. Bien entendu l'on doit prévoir des moyens particuliers pour assurer l'ntroduction du solide dans la chambre inférieure 3 à lsencontre de la pression hydrostatique du liquide. On peut à cet effet prévoir des systèmes de vis d'Archinède, de sas intermédiaire ou de couloir vertical de hauteur suffisante pour que son entrée se trouve à un niveau supérieur à celui correspondant à la pression hydrostatique dans la chambre 3. L'invention a donc bien permis d'établir une colonne pulsée à plateaux de conception originale qui, outre qu'elle peut effectuer toutes les opérations pour lesquelles on utilisait les colonnes de la technique antérieure tout en étant d'une conception plus simple et d'un débit plus important, peut en outre être appliquée traitement des solides par les fluides, ce qu'il était impossible de réaliser avec les colonnes connues. Li doit d'ailleurs autre entendu que la description qui précède nta été donnée qu'à titre d'exemple et tutelle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en re:nplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V F N D I C A T I O N S l. Colonne pulsée à plateaux, du genre comprenant à sa base une entrée de produit léger, une sortie de produit lourd et un générateur de pulsations, et à son sommet une entrée de produit lourd et une sortie de produit léger, caractérisée en ce que les plateaux sont tronqués de manière à laisser un espace latéral entre leur périphérie et la paroi du cylindre constitutif de la colonne, les espaces correspondant aux plateaux successifs étant décalés angulairement les uns par rapport aux autres autour de l'axe de la colonne. 2. Colonne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les espaces des plateaux successifs sont décalés de 1800 les uns par rapport aux autres. 3. Colonne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les plateaux, prévus circulaires à la façon connue, sont tronqués suivant des sécantes. 4. Colonne suIvant la revendication 1, caractérisée en ce que les plateaux sont pleins. 5. Colonne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les plateaux sont pourvus de perforations à la façon en soi connue. 6. Procédé pour le traitement d'un solide à l'état divisé par un fluide, et notamment par un liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer ce solide et ce fluide en sens inverse 11un de l'autre dans une colonne pulsée à plateaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Procédé suivant la revendication 6, appliqué au cas de solides plus denses que le fluide, caractérisé en ce qu'on déverse le solide sur le plateau supérieur de la colonne, le fluide arrivant par le bas de celle-ci. 8. Procédé suivant la revendication 6, applicable au cas de solides moins denses que le fluide de traitement, caractérisé en ce qu'on introduit le solide dans le bas de la colonne et le liquide de traitement par le haut de celle-ci. 9. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on traite le solide de la colonne pour en extraire le solvant qu'on recycle dans celle-ci. 10. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'on traite le fluide de traitement sortant de la colonne pour en éliminer les substances qutil a absorbées et pour le recycler dans celle-ci. 11. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'l est appliqué à l'extraction substantiellement directe de l'huile des graines oléagineuses.