Brevet FR2338073A1 — publié le 19770812

La présente invention concerne un procédé de mise en contact d'au moins deux fluides alimentant un réacteur chimique. Dans le domaine de l'industrie chimique, de nombreuses opérations font appel à un mélange intime de plusieurs fluides non mis cibles dans un réacteur, par exemple la polymérisation en suspension ou en micro-suspension, ou toute autre réaction ou échange physique ou chimique favorisé par ce mélange intime. Dans le. cas des suspensions liquide-liquide, les domaines de ségrégation sont matérialisés par les gouttelettes, alors que dans le cas du mélange imparfait de deux fluides homogènes les domaines de ségrégation sont formes d'agrégats moléculaires Â l'heure actuelle, le mélangeage ou la génération de gouttelettes se font à l'intérieur de de la cuve du réacteur par un mo- bile d'agitation tel que : turbine à pales, hélice, etc Dans ce système, la génération des gouttelettes se situe au voisinage immé- diat du mobile.Or, tout le liquide ne passe pas en bout de pale il est donc soumis à des taux de turbulence variables. I1 en résulte un spectre granulométrique étalé, ce qui a une grande importance sur le taux d'extraction ou la qualité du produit obtenu, notamment pour la polymérisationO En plus de la consommation énergétique élevée, il faut noter que l'utilisation de pièces mécaniques en mouvement nécessite un appareillage posant des problèmes d'étanchéité et de corrosion conduisant finalement à un cobt d'exploitation élevé. Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients en substituant au procédé de réacteur agité un procédé sans agitateur, plus performant, plus économique et ne nécessitant qu'un entretien se limitant au nettoyage de l'installation. Ce procédé stati que se caractérise par ltalimentation du du réacteur au moyen de tout dispositif émulseur connu, dit aussi émulsionneur, recevant le mé lange des deux courants de fluides et disposé à t entrés du réac- teur. Le brevet français n 2.151.581 et le certificat d'addition n 201650144 décrivent par exemple des dispositifs géné- rateurs d'ultra-sons et leur application à la fabrication d'émul suions; un émulsionneur de ce type est particulièrement recommandable. En effet, dans ce dispositif émulseur tout le liquide mélangé passe à grande vitesse par un orifice calibré et vient frapper l'a- rete d'une lame élastique qui vibre à sa fréquence propre ; la totalité du liquide est donc soumise au meme taux de turbulence.On obtient alors un spectre granulométrique extr8mement resserré, le dispositif produisant des gouttelettes de dimension uniforme. DXau- tre part, les vibrations internes dans la masse du liquide provoquent des phénomènes de cisaillement et de cavitation qui génèrent une émulsion très fine : les gouttelettes ont un diamètre de l'ordre de 10 microns dans le cas de l'émulsion fuel-eauv Pour éviter la recoalescence des gouttes, l'invention prévoit une recirculation à l'intérieur du réacteur. Il est important de noter que le dispositif émulseur à lame élastique précité délivre un jet d'émulsion animé d'une énergie cinétique importante. Il est donc particulièrement avantageux d'utiliser cette énergie cinétique pour obtenir ladite recirculation. D'autres types d'émulsionneurs sont susceptibles de délivrer une énergie cinétique utilisable de la meme manière La recirculation peut entre stabilisée et améliorée par tout déflecteur ou cloisonnement de guidage à l'intérieur de la cuve. Une disposition de plusieurs réacteurs en série, montés chacun à l'aval d'un ou plusieurs émulseurs est d'autre part parfois avantageuse0 On notera que la pompe de circulation des fluides est avantageusement placée juste en amont de ltémulsionneur sur le conduit du mélange dosé des deux fluides, de façon à améliorer ce mélange avant sa mise en émulsion. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnée à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut entre réalisée, toute disposition ressortant tant du texte que des dessins faisant, bien entendu, partie de ladite invention0 La figure 1 illustre en coupe schématique une installation à un seul élément. La figure 2 montre un schéma général pour une installation en sériez On voit sur la figure 1 la tuyauterie 1 en T, amenant les deux fluides 2 et 3 vers une pompe de circulation 4o Cette pompe refoule les deux fluides mélangés sur l'émulseur 5 qui parfait le mélange en le divisant en très fines gouttelettes. Toujours grâce à la pompe 4, l'émulsion parvient dans le réacteur 6 par le conduit central 7 et y subit un recyclage interne. Celui-ci peut Qtre amplifié ou stabilisé par des cloisons 8-S'. L'ensemble du réacteur avec éventuellement ses cloi sons a, de préférence et pour des raisons évidentes de facilité de construction, des formes de révolution autour de l'axe vertical. La tuyauterie 9 permet un recyclage externe de lté- mulsion tandis qu'une sortie suivant la flèche 10 est dirigée vers le décanteur 11 des produits de la réaction. Cet ensemble pompe-émulseur-réacteur peut être employé seul ou bien représenter un étage dans le processus complet de la réaction. Le générateur, qui comprend la pompe et l'émulseur traite de la mtme manière toute ltémulsion qui est soumise au meme taux de turbulence alors que dans le cas de réacteur agité, toute l'émulsion ne passe pas en bout de pale et est soumise de ce fait à des taux de-turbulence variables, d'où un spectre granulométrique très étalé. Dans le schéma dela figure 2, l'installation type comprend un certain nombre d'ensembles tels qu'illustrés par la figure 1, par exemple trois de ces ensembles0 Les deux fluides 2 et 3 nécessaires à l'obtention de la réaction arrivent à la pompe 4 avant de traverser un premier émulseur 5 et un premier réacteur 6. L'émulsion reprise par la pompe 4a, passe ensuite dans le second élément constitué par ltémulseur 5a et le réacteur 6a. L'émulsion est alors reprise par une pompe 4b avant de traverser un troisième élément constitué par un émulseur 5b et un réacteur 6b avant le décanteur qui peut entre de tout type connu dans la technique, ou aussi bien-un filtre ou une essoreuse. On notera que par rapport à chaque cuve de réacteur 6, chaque émulseur associé 5 peut se trouver en une position spatiale quelconque, voire à l'intérieur. REVENDICÂTIONS 1. Procédé d'obtention de réactions physico-chimiques au sein d'une cuve formant réacteur, par mélange d'au moins deux fluides non miscibles, ce mélange étant obtenu par ltarrivée des fluides dans un conduit commun, caractérisé en ce que le mélange passe dans un émulsionneur disposé à ltentrée du réacteur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réacteur comporte un dispositif de recirculation interne, cette recirculation interne étant provoquée par le jet de fluide issu de l'émulsionneur. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réacteur comporte un cloisonnement pour guider le flux de recirculation interne. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émulsionneur est un produit connu à lame vibrante. 5e Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un certain nombre de réacteurs parcourus en série par le mélange, caractérisé par l'association d'un émulsionneur à l'entrée du fluide dans chacun des réacteurs. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins un réacteur comporte un recyclage externe 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émulsionneur est alimenté par une pompe de circulation intercalée dans le conduit commun aux deux fluides mélangés.