Brevet FR2329317A1 — publié le 19770527

La présente invention se rapporte à des évaporateurs pour liquides du type général destiné à faire cristalliser des substances solides à partir d'un liquide sursaturé dans une opération continue, le liquide s'évaporant en cours d'écoulement et etant chargé de cristaux en suspension à la sortie. On peut utiliser des appareils essentiellement identiques qui sont branchés en série en vue d'une cristallisation en phases multiples, ou bien en parallèle en vue d'obtenir un débit élevé. On a proposé d'employer, en particulier pour la cristallisation du sucre à partir d'un sirop, des collecteurs supérieur et inférieur reliés par des tubes verticaux, des tuyaux de descente étant éventuellement prévus pour le retour du liquide du collecteur supérieur au collecteur inférieur. L'invention concerne une structure modifiée de collecteurs supérieur et in férieur et de tuyaux de descente, en vue d'établir dans l'appareil une circula tion du type "ecoulement-bouchons" laminaire. A cette fin, on donne au tuyau de descente une grande section et il s'étend en largeur transversalement au groupe de tuyaux verticaux de montée. Les collecteurs supérieur et inférieur et le tuyau de descente peuvent alors être réalisés sous la forme d'un ensemble unitaire, à savoir sous la forme de parties de carter séparées par des cloison. Pour établir un écoulement laminaire entre la partie supérieure du groupe de tuyaux et le tuyau de descente, on peut placer des chicanes verticales la térales directement au-dessus du groupe de tuyaux,etdes chicanes incurvées et espacées à proximité de la surface du liquide, afin de dévier l'ecoulement vers le tuyau de descente et de réduire l'entrainement en surface. Les chicanes verticales peuvent être supportées transversalement au tuyau de descente et s'étendre vers le bas de façon à former dans celui-ci des compartiments séparés d'écoulement. Chaque unité décrite ci-dessus établit une circulation de fluide de lten- trée vers le collecteur inférieur, puis par l'intermédiaire des tuyaux jusqu'au collecteur supérieur, puis par l'intermédiaire du tuyau de descente à nouveau jusqu'au collecteur inférieur, l'écoulement étant un "écoulementbouchons" du type essentiellement laminaire dans toute la zone de passage. Une telle structure est particulièrement efficace pour éviter des zones stagnantes et des écoulements localisés. Du fait que ces derniers ont tendance à produire des inégalités de dimensions des cristaux, le système permet d'obtenir des dimensions de cristaux plus uniformes. La masse de fluide débordant du collecteur supérieur constitue l'écoulement de sortie qui peut être introduit à ltentree d'un autre appareil similaire. Dans l'installation selon l'invention, on prévoit également une meilleure évacuation de la vapeur à la sortie du collecteur supérieur afin de réduire l'entratnement des cristaux. La sortie de vapeur est formée de coudes de petit rayon, la surface extérieure de chaque coude étant pourvue d'orifices. Le changement brutal de direction a tendance à refouler les cristaux entraînés et le liquide vers l'extérieur au travers des orifices pour les faire sortir du courant de vapeur, puis ils sont renvoyés dans l'appareil. En consequence, ce système constitue un système efficace d'obstruction à l'entratnement des cristaux. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaftront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif et non limitatif. La Figure 1 est une vue en élévation longitudinale, en partie en coupe, d'un exemple de réalisation d'un évaporateur et cristal liseur de sucre. La Figure 2 est une coupe, faite sur la ligne 2-2 de la Figure 1. La Figure 3 est une coupe, faite sur la ligne 3-3 de la Figure 1. La Figure 4 représente une variante de l'invention. L'évaporateur représenté est du type double et il comporte deux cellules 1Q, 11 disposées symétriquement par rapport à une cloison séparatrice C, une sortie commune de vapeur étant prévue à partir d'un espace supérieur Axa1. L'appareil est place dans une enceinte 12. Chaque cellule comporte un groupe de tubes évaporateurs 13 pour le liquide, ces tubes étant ouverts à leur partie inférieure et à leur partie extérieure et traversant des plaques évidées 14, 15 qui délimitent avec les plaques latérales une chambre de vapeur. La vapeur passe dans les intervalles 16 existant entre les tubes 13 de manière à chauffer le liquide qui s'écoule dans les tubes 13 sous la forme d'un "écoule- ment-bouchons" depuis un collecteur inférieur d'entrée 17 jusqu'a un collecteur supérieur 18, la surface du liquide étant désignée par 19. Une ou plusieurs chicanes 20 s'étendent transversalement depuis un coté de la demi-cellule jusqu'à l'autre et au-dessus du groupe de tubes 13 de ma nière à diriger le liquide suivant un écoulement laminaire vers un tuyau de descente 21. Des chicanes verticales similaires (non representees) peuvent s'étendre transversalement au collecteur inférieur 17 de façon à diriger du liquide du tuyau de descente 21 vers les tubes 13, sous la forme d'un ecoulement laminaire. Le tuyau de descente 21 s'étend sur toute la largeur du groupe de tubes 13, de sorte qu'il existe une séparation complète entre l'écoulement ascendant passant dans les tubes 13 et l'écoulement descendant passant dans le tuyau de décharge 21 sur la majeur partie de la profondeur de travail du liquide. Les tubes 13 peuvent fonctionner dans des conditions évitant un glissement de liquide et établissant ce qu'on appelle un *écoul ement-bouchons" (c'est- -dire des bouchonsilde liquide séparés par des bulles de vapeur s'étendant sur toute la section de passage du tuyau). Le gros tuyau rectangulaire de descente 21 atténue le frottement de couche-lirnte par une action de thermosyphon et il favorise par conséquent 1 'établissement (en coopération avec la chicane 20), d'un écoulement laminaire entre les collecteurs 17, 18. Du liquide pénètre dans l'appareil par l'entrée 50, une chicane 51 empêchant une entrée directe dans le tuyau de descente 21. Le liquide sort en 51a et il est prévu un moyen permettant de controler cet écoulement de sortie (non représenté). On peut créer un écoulement transversal entre les deux tuyaux de descente 21 a l'aide d'un orifice de sortie 52 et d'un orifice d'entrée 53, munis de clapets (non représentés), permettant de régler I 'écou- lement entre les orifices 52 et 53 mais empêchant un écoulement en sens inverse. De la vapeur provenant de la surface 19 a tendance à entrainer des gouttelettes de liquide et des cristaux et à les faire sortir du circuit de liquide. Un élément d'arrêt empêchant l'entratnement des gouttelettes et des cristaux et installé dans la partie supérieure. 12A de l'enceinte 12 a été représenté en vue en plan partiel sur la Figure 3, le côté gauche a partir du plan central C étant symétrique. Da la vapeur (avec du liquide et des cristaux entratnés) passe du volume 11A se trouvant au-dessus du groupe de tuyaux 13 au traversde.l'élément d'arret empêchant l'entratnement des cristaux, et qui va être décrit dans la suite, de manière à parvenir dans un conduit de vapeur 23, puis dans un condenseur relié à un orifice de sortie 24. La vapeur passe entre des plaques incurvées et successives 25, 26, 27, 28 et 29, de manière à étre guidée suivant un parcours sinueux. La plaque 26 est encochée en 26A et une fente est ménagée en 30 entre les plaques 27, 28, ainsi qu'en 27A entre les plaques 25, 27. Les substances solides et le liquide sont entratnés par la force centrifuge radialement vers l'extérieur de manière à passer au travers 26A, 30, 27A, pour revenir ensuite vers le bas dans un passage 31 et dans un tuyau de descente 32, les ramenant (couine sur la Figure 1) jusqu'au niveau du liquide. Des rebords 33 et 34 inclines vers le bas et places sur les parties planes des plaques 26 et 29, assurent le guidage du liquide, entratné le long de la surface intérieure des plaques par la vapeur, ce liquide descendant jusqu'au plancher incliné 35 (Figure 1) de l'ensemble pour s'écouler ensuite dans le passage 31. Les substanoes solides et le liquide ainsi entratnes sont évacués et ren voués dans la masse principale de liquide. La Figure 4 est une vue en plan partiel d'un groupe de tuyaux remplaçant ceux de la Figure 2; Une série de chicanes verticales 40a, 40b, 40c, s'étendent entre les plaques extrêmes 41, 42. L'espace existant entre les chicanes 40b et 40c est divise en une série de petits compartiments 43 par des chicanes transversales, tandis que l'espace existant entre les chicanes 40a, 40b reste non divise de façon à former un seul canal 44 de grande longueur. Le motif de division est répété comme indiqué. Les compartiments 43 constituent des tuyaux équivalent aux tuyaux 13 de la Figure 2, tandis que les canaux 44 équivalent aux intervalles 16 et sont remplis de la vapeur de chauffage. La réalisation d'une telle structure en "nids d'abeilles" est dans certains cas moins coûteuse que l'ensemble de tuyaux de la Figure 2. Il est à noter que, du fait de la forme rectangulaire des cellules, celles-ci peuvent autre emboîtées les unes dans les autres pour former des unités à cellules multiples, oe qui permet d'écono- miser de l'espace et des conduits de communication. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variates, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Evaporateur pour liquides, caractérisé en ce qu'il comprend une cham bre de vapeur, un groupe de tuyaux verticaux passant au travers de ladite chambre, les extrémités de chaque tuyau étant ouvertes, un collecteur infe- rieur placé en dessous de ladite chambre et un collecteur supérieur placé au-dessus de cette chambre, caractérisé en ce qu'il est prévu dans une zone adjacente audit groupe de tuyaux un tuyau de descente s'étendant essentiellement sur toute la largeur dudit groupe de manière à relier les collecteurs supérieur et inférieur. 2.- Evaporateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de vapeur et le tuyau de descente sont rectangulaires et comportent en commun une cloison de division. 3.- Evaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits tuyaux sont espacés les uns des autres. 4.- Evaporateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits tuyaux sont rectangulaires et sont formés par division de conduits rectangulaires allonges et en ce que ladite chambre de vapeur comporte des tuyaux rectangulaires allongés similaires mais non divisés qui alternent avec les conduits formés par les tuyaux. 5.- Evaporateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac terisé en ce qu'il comprend une chicane verticale transversale placée au-dessus dudit groupe de tuyaux et dudit tuyau de descente. 6.- Evaporateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une chicane transversale placée dans le collecteur inférieur. 7.- Evaporateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, carac térisé en ce qu'il comprend un dispositif anti-entrainement qui s'étend depuis le collecteur supérieur jusqu a une sortie de vapeur, ce dispositif comprenant un conduit sinueux de vapeur, au moins un orifice prévu dans la paroi extérieu- re du conduit, et dans un coude de celui-ci aboutissant à un passage de liquide/ solides, et un tuyau de descente de liquide/solides s'étendant vers le bas depuis ledit passage jusqu'à une masse de liquide se trouvant dans l'évaporateur. 8.- Evaporateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit conduit comporte sur sa surface intérieure au moins un rebord incliné vers le bas dans la direction d'écoulement de la vapeur. 9.- Dispositif anti-entraînement pour un évaporateur, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit sinueux de vapeur, au moins un orifice ménagé dans la paroi extérieure dudit ponduit dans un coude de celui-ci, un passage de liquide/solides recevant la matière passant par ledit orifice et un tuyau de descente de liquide/solides dirigé vers le bas de manière à relier ledit passage à la masse principale de liquide se trouvant dans l'evaporateur. 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un rebord faisant saillie d'une paroi dudit conduit, ce rebord étant incliné vers le bas dans la direction d'écoulement de la vapeur.