Brevet FR2356452A1 — publié le 19780127

La présente invention concerne un procédé pour mélanger des liquides de densité différente de façon à obtenir un mélan- ge présentant une densité intermédiaire. L'invention peut être en particulier appliquée à la préparation de solutions d'acide sulfurique de densités différentes à partir d'acide sulfurique concentré, ces solutions étant destinées à être utilisées dans des piles ou accumulateurs du type plomb-acide. I1 est connu que la préparation, par exemple, de solutions aqueuses d'acide sulfurique de différentes densités, à partir d'acide sulfurique concentré, présente de graves inconvénients dus aux propriétés corrosives de ces solutions et à la chaleur développée au cours de cette opération de mélange, chaleur qui a pour effet d'élever considérablement la température du mélange obtenu. Dans un procédé connu pour la préparation de mélanges d'eau et d'acide sulfurique, l'eau est amenée depuis un récipient au moyen d'une pompe et l'acide sulfurique concentré est amené depuis an autre récipient au moyen d'une autre pompe. Les quantités de liquides pompés sont contr8lées dans chaque cas de sorte que le mélange obtenu présente la densité recherchée.Ce procédé, cependant, n'est pas suffisamment précis et présente le grave inconvénient de n'être pas facilement utilisable avec des eaux usées à l'acide obtenues lorsqu'on lave l'acide sulfurique d'électrodes d'accumulateurs. Conformément à d'autres procédés de la technique antérieure, les quantités d'eau et d'acide sulfurique concentré sont pesées ou mesurées d'une autre façon, éventuellement dans des récipients différents, après quoi l'eau et l'acide sulfurique concentré sont mélangés, soit manuellement, soit mécaniquement. Ces procédés de mélange sont souvent inefficaces et-ne peuvent pas être utilisés avec des eaux usées à l'acide obtenues lorsqu'on lave des électrodes, sans effectuer le travail difficile et fastidieux qui consiste à déterminer la concentration variable de l'acide dans lesdites eaux usées.Conformément à un troisième procédé de la technique antérieure, l'eau et l'acide sulfurique concentré sont amenés en continu à une tête de mélange, après quoi la solution acide ainsi mélangée, après avoir été refroidie, traverses un tube en forme de U faisant partie d'un dispositif de pesée. Si la densité du mélange acide obtenu est trop élevée on fait varier l'alimentation en acide sulfurique con centré arrivant à la tête de mélange. Ce procédé de mélange nécessite d'abaisser la température du mélange acide à une valeur constante, par exemple à 300C, ce qui nécessite un dispositif de refroidissement muni d'appareils de contrôle compliqués. I1 s'avère qu'on peut ainsi obtenir un mélange dont la densité est connue à + 0,005 g/cn3. La présente invention concerne un procédé plus perfectionné que ceux de la technique antérieure pour en particulier melanger des liquides de densité différente, de préférence de l'acide sulfurique concentré avec de l'eau ou avec des mélanges d'eau et d'acide sulfurique peu concentré, par exemple des eaux usées à l'acide obtenues lorsqu'on lave des électrodes, afin de préparer une solution ou mélange de densité intermédiaire dans un récipient de mélange, une certaine quantité de chaleur étant développée au cours de l'opération de mélange.Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que les liquides à mélanger sont amenés dans un récipient de mélange en mesurant de façon continue et connue la densité, en appliquant des techniques de mesure de la différence de pression dans deux conduits formant barboteurs disposés à des niveaux différents dans le récipient de mélange, et en ce que l'opération de mélange est effectuée, du moins la fin de cette opération, à une température constante élevée, due a' la chaleur développée au cours de l'opération de mélange. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. la figure unique du dessin annexé illustre un dispositif pour la préparation d'acide sulfurique de différentes densités à partir d'acide sulfurique concentré. le récipient de mélange présente la forme d'un récipient cylindrique vertical 1, réalisé en polyéthylène et présentant un volume d'environ 3 m3. Le récipient est muni d'un agitateur 3 entraSné par un moteur électrique 2, ledit agitateur com- prenant une hélice réalisée en polypropylène. Un organe de refroidissement 4, relié au récipient 1, est monté sur une conduite de circulation 5 comportant une pompe de circulation 6. L'acide sulfurique concentré est pompé depuis un récipient d'alimentation vers le récipient de mélange 1 au moyen d'une pompe 7. Le récipient de mélange 1 est tout d'abord renpli d'une quantité d'eau ou d'eaux usées à l'acide correspondant à peu près à celle à nélanger à l'acide sulfurique. la quantité d'eau arrivant au récipient de mélange est mesurée au moyen d'un régulateur de niveau non représenté. Le liquide dans le récipient 1 est ensuite pompé à travers l'organe de refroidissement 4. Ensuite, on met en service la pompe 7 afin de pomper en continu l'acide sulfurique concentré vers le récipient de mélange 1.L'organe de refroidissement 4 n'élimine pas toute la chaleur que renferme le mélange liquide se trouvant dans le récipient 1 et qui est-due 9 l'opération du mélange de l'eau avec l'acide sulfurique et, de ce fait, la température dans le récipient I va-s'élever jusqu'à ce qu'un thermomètre 8 formant thermostat, disposé dans le récipient 1, provoque l'ar- rêt de la pompe d'alimentation en acide sulfurique concentré. le thermomètre formant thermostat 8 est réglé pour mettre hors service la pompe 7 a une température de 600C, cette température étant choisie en fonction du fait que le récipient, les raccords et les conduits, réalisés en matières plastiques telles que celles indiquées dans ce qui précède, ne peuvent pas résister A des températures plus élévées. Dès que la température a tendance à diminuer, la pompe 7 est remise en service afin d'alimenter de nouveau le récipient 1 en acide sulfurique concentré. Afin de mesurer la densité de l'acide dans le récipient de mélange 1, on prévoit deux tubes de mesure 9 et 10 plongeant dans ledit récipient 1 jusqu'à des profondeurs différentes. Le tube 2 plonge plus profondément que le tube 10. La différence de profondeur des extrémités des tubes 9 et 10 est appelée x. L'orifice immergé du tube 9 est désigné par la lettre A alors que l'orifice du tube 10 est désigné par la lettre B. De l'air est soufflé dans le récipient par les deux tubes 9 et 10, ce qui crée une pression hydrostatique d'air aux points A et B, désignée par PA et PB, dont la valeur peut être calculée à l'aide des formules suivantes = = (x + h) . 81 Pub = h . dans lesquelles : - x représente la différence de profondeur entre les extrémités des tubes 9 et 10, - h représente la distance entre le point B et la sur face du liquide dans le récipient 1, et - sl représente la densité du liquide dans le récipient 1. La différence de pression entre les points À et B est donc la suivante PA - PB = (x # s1) + (h # s1) - (h # s1) = x # s1 La différence de pression ne dépend que de la densité du liquide dans le récipient de mélange. Afin d'obtenir une différence de pression présentant une valeur modérée à l'intérieur de la gamme de mesure désirée, on dispose un récipient de compensation 11 prévu pour coopérer avec le conduit 10 menant au point B. Le récipient 11 est ren- pli d'huile ou d'un autre liquide approprié présentant de préférence une densité faible (dans le mode de réalisation décrit, une densité de 0,8).Après avoir raccordé le récipient de compensation 11, la pression aux points A et B prend les valeurs suivantes : PA = (x + h) # s1 PB = (h # s1 + (H # s2) formules dans lesquelles : - x, h et s1 représentent les mêmes quantités que précé demment, - H représente la hauteur de la colonne de liquide dans le récipient de compensation 11, et - s2 représente la densité du liquide dans le récipient de compensation. La différence de pression entre les points À et B est donc la suivante : PA - PB = (x + h) # S1 - (h # s1) - (H # s2) = (x # s1) - (H # s2) Dans l'exemple qui suit, la différence de pression PA - PB est prise égale à 0 pour une densité d'acide sulfurique de 1,22, ce qui constitue la limite inférieure de la gamne des densités que l'on désire mesurer.Du fait que s2, confor dément à ce qui précède, est égal à 0,8 et si la distance x entre les points Â et B est égale à 900 mm, on peut écrire des équations suivantes 900 . 1,22 = H . 0,8 H = 9 . 1,22 = 1370 mm 0,8 PA - PB = 900 # s1 - 1370 # 0,8 = 900 s1 - 1096 Lorsque le mélange d'acide sulfurique présente une densité de 1,28, on obtient une différence de pression PA - PB = 900 # 1,28 - 1096 = 56 mm d'eau. On obtient la différence de pression PA - PB suivante lorsque la densité de l'acide sulfurique est égale à 1,29 : PA - PB = 90O # 1,29 - 1096 = 65 mm d'eau. Pour une différence de densité de 0,01, la différence de pression P - P3 varie de 9 n. La densité peut ainsi être mesurée avec précision à l'aide d'un manomètre à liquide. Le manomètre est gradué en densité, par exemple de 1,22 à 1,45. Les deux parties du manomètre à liquide, désignées par les références 12 et 13, sont chacune remplies d'huile. Afin de pouvoir couper l'alimentation en acide sulfurique concentré, le manomètre à liquide comporte un organe de commande 14, comprenant une source lumineuse et une cellule photoélectrique, qui coopère avec le moteur entraînant la pompe 7. Lorsqu'on fait arriver l'acide concentré, la densité du mélange augmente, ce qui provoque la montée du liquide dans la partie 13 jus qu'à un niveau pour lequel il empêche le rayon lumineux émis par la source d'atteindre la cellule photoélectrique. Ceci a pour effet de couper l'alimentation en courant de la pompe 7 et d'interrompre l'arrivée d'acide sulfurique concentré dans le récipient I. la position de l'organe de commande 14 à cellule photoélectrique peut être réglée sur une échelle millimétrique, ce qui permet d'obtenir la densité désirée au moyen d'une table, d'une courbe, ou analogue. L'échelle peut également, bien sûr, donner directement la densité. En remplissant le manomètre à liquide avec de l'huile, on obtient une plus grande précision de mesure du fait que, comme cela est mentionné dans ce qui précède, une différence de densité de 0,01 correspond à une variation de la différence de pression de 9 n d'eau, ctest-à-dire à une variation de 9 = 11,25 n d'huile. il s'est révélé, dans la pratique, quton peut facilement obtenir une précision de 0,001, ce qui est plus que suffisant pour préparer des mélanges eau-acide sulfurique destinés à être utilisés dans des piles, des batteries ou autres accumulateurs. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICÂTIONS 1 - Procédé pour mélanger des liquides de densité différente dans un récipient de mélange afin d'obtenir un liquide présentant une densité intermédiaire, ladite opération de mélange dégageant de la chaleur, caractérisé en ce que les liquides à mélanger sont amenés au récipient de mélange tout en mesurant de façon continue la densité d'une façon connue en elle-même au moyen d'une technique de mesure par différence de pression dans deux tubes ou barboteurs disposés à des profondeurs différentes dans le récipient de mélange, et en ce que l'opération de mélange, du moins la fin de cette opération, est effectuée a' une température constante élevée, due à la chaleur développée -au cours de cette opération de mélange. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mélange de l'acide sulfurique et de liteau l'un à l'autre. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'acide sulfurique présentant une densité élevée est mélangé à de l'acide sulfurique présentant une densité faible, par exemple des eaux usées à l'acide obtenues en lavant des électrodes.