Brevet FR2377829A1 — publié le 19780818

L'invention se rapporte à un procédé d'élimination de mousses, avec utilisation de brise-mousses mécaniques. Dans les procédés de fabrication au stade industriel, il se forme fréquemment des mousses qui sont indésirables et gênantes pour le déroulement du procédé. Des méthodes et des dispositifs d'élimination ou de résorption de ces mousses sont donc d'un grand intérêt sur le plan technique. Des dispositifs mécaniques sont, en principe, connus pour l'élimination des mousses. Il existe en outre dus agents antimousses chimiques. Les brise-mousses mécaniques les plus connus sont les séparateurs dits centrifuges. La mousse est très fortement accélérée au. moyen d'un dispositif entraîné en rotation. Les bulles de la mousse se désagrègent, ce qui permet au gaz de s'échapper. L'inconvénient de tels brise-mousses est qu'ils présentent une limite de charge, au-delà de laquelle ils n'exercent aucune action suffisante. Du fait que dans la plupart des processus de moussage, la production de mousse n'est pas uniforme, mais présente des phases avec formation abondante de mousse, alternant avec des phases de moindre formation de mousse, les brises-mousses mécaniques ne sont pas utilisables de façon optimale. On se base, ou bien sur une production moyenne de mousse, auquel cas la mousse déborde lorsqu'elle se trouve en plus grandes quantités, ou bien-sur une production maximale de mousse, ce qui demande beaucoup de temps pour l'éliminer ou exige un appareil de grandes dimensions. Les brise-mousses chimiques agissent, en principe, de façon satisfaisante, mais le milieu moussant se trouve contaminé par leur emploi. En général, il est nécessaire d'employer des quantités de brise-mousses si importantes qu'elles entraînent des variations de propriétés indésirables du produit contenu dans le milieu moussant. L'invention a en conséquence pour but de fournir un procédé permettant que des processus intervenant lors du moussage soient contrôlés de façon sûre et se déroulent rapidement, et ne modifient pas le produit contenu dans le milieu moussant. Ce but est atteint grâce à l'invention, laquelle a pour objet un procédé d'élimination de mousses, avec utilisation de brise-mousses mécaniques,-caractérisé en ce qu'on ajoute au milieu moussant#, des agents anti-mousses, en fonction de la puissance absorbée du brise-mousse mécanique. L'avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait qu'il est seulement nécessaire d'agencer le brise-mousse mécanique, pour qu'il détruise la quantité normale de mousse. Pour de plus grandes quantités de mousse, lesquelles se présentent épisodiquement dans presque tous les processus anti-mousses, l'agent anti-mousse chimique est introduit de façon dosée. Du fait que seulement dans les phases de production élevée de mousse, des antimousses doivent être ajoutés, seules de petites quantités d'agents anti-moousses, de l'ordre de 25 a 1000 ppm, par rapport au milieu moussant, seront nécessaires. Avantageusement, l'agent anti-mousse est pulvérisé à partir d'en haut sur la mousse. Ceci permet d'obtenir un effet immédiat de cet agent. Le contrôle du procédé est-particulièrement simple. Par contrôle de la consommation de courant on peut déterminer à quel moment la limite de puissance du brise-mousse mécanique est attein te. Il est avantageux, en général, d'ajouter l'agent anti-mousse chimique dès qu'on atteint 80 % de la puissance nominale du brisemousse mécanique; l'agent anti-mousse n'est introduit de préférence ce qu'à partir de 90 % de la puissance nominale. On peut également attendre que la limite de puissance du brise-mousse mécanique soit atteinte. Des dépassements de courtes durées de la puissance nominale ne provoquent en général aucune défaillance du moteur d'entraînement.Le pourcentage à partir duquel on commence, dans la pratique, l'addition de l'agent anti-mousse, la rapidité de l'effet d'une telle addition, ainsi que le moment où le brisemousse mécanique peut être mis hors charge, sont fonction du milieu moussant. Les agents anti-mousses ne sont ajoutés que pendant de courtes durées, par exemple de 1 à 10 minutes, de préférence de 2 à 5 minutes. La durée exacte dépend du milieu à traiter pour supprimer la mousse, dans chaque cas particulier. Les quantités indiquées se rapportent au processus global. Pour les pointes de moussage" ou montées soudaines de la mousse se produisant isolément, on ne prendra que des fractions de ces quantités. Comme exemples de tels agents anti-mousses chimiques, également désignés par "agents empêchant la production de mousse", on mentionne des graisses ou des huiles naturelles (par exemple huile de spermaceti, huile de pin), des alcools à longues chaînes (par exemple 2-éthylhexanol, alcool cétylique), des glycols hauts polymères (polymères d'oxyde d'éthylène, d'oxyde de propylène et polymères mixtes des mélanges de ces alcools avec des graisses, des acides gras, des esters polyglycoliques et des émulsions de silicones. Ces agents anti-mousses sont ajoutés en général en solutions aqueuses ou en émulsions aqueuses. Les brise-mousses mécaniques ont été maintes fois décrits et sont des appareils qu'on trouve dans le commerce. Ces brise-mousses mécaniques agissent de manière à accélérer en un court instant la mousse, ce qui la désagrège sous forme de lamelles de mousse, libérant ainsi le gaz et centrifugeant la matière solide et/ou le liquide. Le gaz peut se dégager sous forme de gaz libre. On utilise avantageusement des brise-mousses mécaniques comportant, montée sur un arbre en rotation, une tête formée de tôles de guidages d'une vitesse périphérique de 5 à 40 m/sec. de préférence de 10 à 25 m/sec. en bordure de la tête. Les tales de guidage des têtes détruisant la mousse peuvent être agencées. de façon les plus variées. L'essentiel est qu'elles exercent un effet d'accélération suffisant sur la mousse. Trois types de têtes ont été représentées au dessin tfig.1 à 4).La première [ fig.l et2 à gaucheest constituée par des rondelles coniques qui sont ouvertes vers le bas et qui présentent des tôles de guidage radiales permettant d'accroître l'effet de séparatiOn.la seconde (fiv.1 et 2 à droite) présente une plaque de tête et une plaque de base qui sont as- semblées par des tales de guidage inclinées. La troisième tête (fig. 3 et4 ?est un rotor fermé de pompe, muni d'aubes radiales. Cet agencement est remarquable par le fait que le gaz provenant de la mousse ne s'échappe pas à travers la tête, mais à travers une tubulure prévue au sommet du récipient. Tous les types décrits sont des appareils commerciaux, et sont vendus par les firmes "Chemap", "Bioengineering" ou "Ekato". Les arbres des brise-mousses sont habituellement entraînés par des moteurs électriques. Le facteur déterminant n'est toutefois pas la limite de puissance du moteur électrique, mais la limite de puissance du brise-mousse. Il existe par exemple des brise-mousses qui atteignent leur limite d'efficacité pour une puissance absorbée de 85 kw. Les moteurs électriques d'entraînement sont généralement conçus de manière à être un peu plus gros, afin de disposer d'une réserve de puissance. La tête est entraînée par le moteur en général par l'intermédiaire d'un arbre monté flottant. Les mousses se produisent dans un grand nombre de processus industriels, en particulier lors d'opérations au cours desquelles sont traitées des substances d'origine biologique, par exemple albumine ou saponines, dans l'industrie du sucre. De fortes productions de mousse ont également lieu dans les processus de fermentation. Un autre domaine important, générateur de milieux moussants, est la démonomérisation ou le dégazage de dispersions de matières plastiques. De tels procédés de dégazage peuvent être mis en oeuvre par exemple sous vide. Les dispersions sont alors amenées à ébullition, et des mousses se forment, en raison de la teneur en colloides protecteurs et/ou en émulsion nants. Il est en outre possible de dégazer de telles dispersions en faisant passer à travers celles-ci un courant de gaz inerte tel que l'azote ou la vapeur d'eau. Une forte production de mousse a également lieu. On mentionne, comme exemples de telles dispersions de matières plastiques, des dispersions d'homopolymères et de copolymères d'acétate de polyvinyle, des dispersions de polyacrylate, des dispersions de copolymères de styrène-butadiène et des dispersions de PVC. En particulier dans le cas des dispersions de PVC, les exigences requises pour la protection de l'environnement sont devenues plus sévères, de sorte qu'on doit mettre en oeuvre, ici également, des procédés efficaces de dégazage qui aboutissent régulièrement à des "problèmes de mousses". Dans le cas de ces dispersions de PVC, qu'elles se forment à partir d'une polymérisation par émulsion, ou d'une polymérisation en suspension ou en micro-suspension, le procédé peut être mis en oeuvre avec de très bons résultats. Dans le cas de la démonomérisation, il se présente en général deux à trois phases d'un moussage surabondant. Pour des dispersions de PVC, la première phase de moussage intense se produit lors de la distillation dite sous pression, c'est-à-dire que le PVC polymérisé sous pression doit être détendu à la pression résiduelle. Une seconde phase de formation abondante de mousse se produit par chauffage de la dispersion à la température de dégazage. Des "pointes" de moussage ou montées soudaines de la mousse, peuvent de même se produire lorsque le vide#est appliqué. Ces pointes se manifestent par une consommation croissante de courant du brise-mousse mécanique et peuvent être supprimées grâce à l'addition progressive, selon l'invention, d'agents antimousses.On a constaté que le brise-mousse mécanique ne pouvait parvenir à faire disparaitre les pointes de moussage, sans une telle addition, même en opérant sur une plus longue durée. Il est vraisemblable que la mousse présente, pour de telles pointes, une autre consistance. Par addition d'un agent anti-moussant, l'effet exercé par le brise-mousse mécanique sur la mousse se trouve amélioré et la consistance de la mousse modifiée. Des quantités de 50 à 150 ppm d'agents anti-mousses, par rapport à la matière plastique sont nécessaires par pointe de moussage, soit au total, des quantités généralement de 100 à 400 ppm; Sans briste-mousses mécaniques, des quantités de 4000 à 5000 ppm sont indispensables. Ceci entraîne toutefois une modification des propriétés de la matière plastique. Les processus décrits de démonomérisation demandent de 20 minutes à 1 heure, le procédé antimoussage selon l'invention est conduit pendant une durée correspondante. On utilise en général des récipients spéciaux qui sont équipés d'un brise-mousse mécanique et de dispositifs de dosage correspondants pour l'agent anti-mousse chimique. Il est toutefois également possible d'agencer de tels dispositifs dans des récipients réactionnels. Il est particulièrement avantageux que la consommation de courant du brise-mousse mécanique, et par conséquent la puissance absorbée soient contrôlées automatiquement et qu'une pompe doseuse pour l'agent anti-mousse se mette automatiquement en marche pour une puissance absorbée déterminée du brise-mousse et soit mise hors circuit automatiquement après diminution de la puissance absorbée. Les références numériques figurant auxdessinsont les significations suivantes 1. Palier 2. Joint 3. Tête de l'appareil brise-mousse 4. Entrée de la mousse 5. Sortie des gaz, liquides et matières solides 6. Evacuation du gaz Les exemples suivants illustrent le procédé de l'inven t ion. Tous les pourcentages sont en poids sauf indication contraire. Exemple 1 Dans un récipient de 40m3, équipé d'un brise-mousse mécanique à tôles de guidage en forme de rondelles (voir dessin), de la firme Chemap, on charge 20m3 d'une dispersion de PVC en suspension à 40 %, sous la pression de polymérisation rési duelle. Le brise-mousse mécanique est mis en marche et la distillation sous pression réduite commence, c'est-à-dire que la pression est lentement abaissée, et le chlorure de vinyle encore présent est séparé par distillation. Un moussage abondant se produit alors et atteint, après une courte durée, 95 % de là limite de puissance du brise-mousse mécanique.Une pompe doseuse se met alors en marche et pulvérise en 2 minutes 40 kg d'une émulsion d'huile de silicone à 2 e/Ó (100 ppm par rapport au PVC). Grâce à cette mesure, la distillation sous pression peut être poursuivie sans interruption. Une fois cette distillation terminée, l'envelop- pe du récipient réactionnel est portée à 80 C. Il se produit de nouveau une pointe de moussage.La pompe doseuse est de nouveau enclenchée et l'on pulvérise, en l'espace de 5 minutes, 80 kg d'une émulsion d'huile de silicone à 2 (200 ppm). La consommation de courant du brise-mousse mécanique s'abaisse alors de 95 % de la puissance absorbée (100 = 85 kw) à 80%. La phase de chauffage peut être poursuivie normalement.Par passage d'un ~u- rant d'azote, le monomère de chlorure de vinyle résiduel se trouve ensuite éliminé. Durée totale du processus : 30 minutes. La vitesse de rotation du brise-mousse mécanique est de 25 m/sec. Exemple 2 Dans le même récipient que dans l'exemple 1, on introduit 20m3 de PVC en émulsion sous la pression résiduelle de polyméristation Lors de la distillation sous pression réduite, il se produit de la même façon, immédiatement une pointe de moussage. Pour une puissance absorbée de 100 % du brise-mousse mécanique, on introduit, par l'intermédiaire d'une pompe doseuse, en l'espace de 3 minutes, 12 kg d'une émulsion à 10 % d'un mélange d'huiles hydrocarbures et de cires synthétiques (brise-mousse du type commercialisé sous le nom "Bevaloid"). La puissance absorbée tombe en-dessous de 80% de la puissance normale. En chauffant la dispersion à 85oC, il se produit une seconde phase de moussage important. On introduit de nouveau, par l'intermédiaire de la pompe doseuse, une solution à 10% de l'agent anti-mousse(20 kg,6 minutes). On ajoute ainsi au total 400 ppm d'agentanti#mousse.G?aoeà l'addition à deux reprises de l'agent anti-mousse, le dégazage peut être effectué sans diminution de la vitesse. Durée totale :35 minutes. Exemple comparatif 1 Conformément à l'exemple 1, on dégaze une dispersion de PVC en suspension; mais sans addition d'agent anti-mousse. Par étranglement de l'évacuation des gaz lors de la distillation sous pression et de la phase de chauffage, le dégazage peut être effectué, mais avec une durée de 1 1/2 heure, pour obtenir des valeurs#de dégazage comparables à cellesde l'exemple 1. Exemple comparatif 2 On essaye d'effectuer la distillation sous pression dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1. Après une courte durée, la puissance absorbée du brise-mousse s'accroît au-dessus de 100 %. La mousse s'élève dans les conduites d'vacuation du gaz, et après quelques minutes, le moteur s'arrête. Le dégazage doit être interrompu. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élimination de mousses, avec utilisation de brise-mousses mécaniques, caractérisé en ce qu'on ajoute au milieu moussant, des agents anti-mousses, en fonction de la puissance absorbée du brise-mousse mécanique 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute les agents anti-mousses au milieu moussant, lorsqu'on atteint 80%, et de préférence 90cá de la puissance nominale du brise-mousse mécanique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise, comme brise-mousse mécanique, un appareil brisemousse présentant, fixée sur un arbre entraîné en rotation, une tête munie de tôles de guidage, et ayant une vitesse périphérique de 5 à 40 m/sec. de préférence de 10 à 25 m/sec. à l'extrémité de la tête. 4. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, pour le dégazage de dispersions moussantes de matières plastiques.