Brevet FR2357289A1 — publié le 19780203

Cette invention se rapporte de façon générale à la séparation de lthuile et de l'eau et concerne plus particulièrement, sans y être limitée, la séparation de mélanges d'huile et d'eau, étant entendu qu'elle est également applicable à la séparation de deux liquides non miscibles quelconques ayant des densités différentes. Sur les ballasts de lestage des navires, l'eau et l'eau de fond de cale qui doivent être évacuées sont souvent contaninées par de lthuile. Or il est répréhensible de décharger lthuile dans un port ou dans des eaux cEtières et afin de faire face à des réglements qui sont de plus en plus sévères concernant la teneur en huile maximum des eaux ainsi évacuées, des séparateurs à rendement perfectionné sont nécessaires pour traiter les eaux de ce genre avant de les évacuer. Des réglements semblables doivent entre observés en ce qui concerne les eaux résiduaires provenant des processus industriels qui sont évacués dans les égouts ou directement dans des rivières. Ltinvention concerne un séparateur d'huile et d'eau incorporant trois stades de séparation différents à travers lesquels le mélange d'huile et dteau à séparer s'écoule successivement, le premier stade comprenant une série de plateaux sur lesquels le mélange s'écoule dans une direction ascendante et dont certaines parties sont inclinées par rapport à la verticale, tandis que le second stade comprend un coagulateur à travers lequel l'eau et toute quantité d'huile présente non séparée dans le premier stade s'écoule dans une direction ascendante, le troisième stade comprenant un écran qui est de maillage suffisamment fin pour débarrasser l'eau qui stécoule du second stade de lthuile de finesse moléculaire et qui, en usage, est vertical ou sensiblement ver tical. L'huile séparée au cours des divers stades du procédé se rassemble dans des zones à partir desquelles elle peut entre éva- cuée, l'eau claire stécoulant finalement par ltextrémité supérieure du séparateur. Dans le premier stade, lthuile contenue dans le mélange ayant un poids spécifique plus faible que l'eau s'écoule vers le haut ctest-à-dire vers les surfaces inclinées des plaques et se ras semble sur ces surfaces. L'huile forme sur les surfaces des films ascendants qui se déplacent vers le haut jusqu'au bord supérieur des plaques sous l'influence de la flottabilité de l'huile et y forme des agglomérats. Quand ceux-ci sont suffisamment gros pour que leur flottabilité surmonte les forces de tension surfaciale les maintenant contre les plaques, ils se dissocient et flottent de fa çon ascendante dans l'eau jusqu'à une zone de rassemblement. Dans le second stade, l'huile demeurant dans l'eau se rassemble sur la matière dans le lit de coagulation qui est constitué par une matière finement divisée possédant une affinité plus grande pour 1 t huile que l'eau. L'eau quittant le séparateur à plaques est filtrée en passant à travers les interstices du lit de coagulation tandis que l'huile se rassemble, sur la matière du lit en formant des films ascendants qui s'écoulent vers le haut à une vitesse iné- rieure à celle de l'eau et de l'agglomérat aucdessus du lit. Au fur et à mesure que les agglomérats grossissent, ils se dissocient et flottent vers le haut pour se rassembler dans une zone collectrice où ils sont rassemblés. L'eau quittant le lit coagulateur contient de lthuile de finesse moléculaire qui est évacuée par ltécran du troisième stade. L'huile forme un film ascendant suivant la surface verticale ou presque verticale de ltécran et s'élève au-dessus de ltécran, endroit où elle peut être collectée. L'écran peut, si nécessaire, être suivi d'une série de cartouche filtrantes qui emprisonnent toutes les particules d'huile restantes. Un séparateur d'huile et d'eau à trois stades conforme å l'in- vention est représenté, simplement à titre d'exemple d'ailleurs, par les dessins schématiques annexés dans lesquels :- La fig. 1 est une vue en plan du séparateur. La fig. 2 est une vue en coupe verticale de ce séparateur. Le séparateur représenté comprend un récipient cylindrique 1 constitué par de la tôle, de la fibre de verre ou une autre matière convenable et divisé intérieurement par des cloisons annulaires en un certain nombre de régions ou chambres annulaires. La partie principale du récipient est divisée horizontalement pour la commodité de fabrication et d'entretien, les deux sections étant reliées par un joint étanche rebordé 2. Le séparateur du premier stade comprend une chambre annulaire 3 délimitée par la paroi externe du récipient et une cloison annulaire concentrique 4, la chambre étant ouverte en haut et en bas. Le mélange d'huile et d'eau à séparer pénètre dans le récipient en empruntant un orifice d'entrée 5 situe au-dessous de ltextré- mité inférieure de la chambre 3. Dans cette chambre 3 se trouvent trois coquilles cylindriques radialenent espacées 6 auxquelles sont incorporées des nervures annulaires à profil ondulé ou en forme de V peu profond.Chaque coquille comporte ainsi une série de surfaces inclinées vers le haut verticalement espacées sur lesquelles se rassemble lthuile, et 11huile sous l'influence de la pesanteur gravit la paroi des coquilles jusqu'à ltextrémité supérieure de la chambre. Ces coquilles sont supportées à leurs extré- mités supérieures et inférieures par des barres 7 circonférentiel- lement espacées fixées dans et s'étendant radialement en travers de la chambre, les extrémités de ces coquilles étant logées dans des encoches des barres 7 pour maintenir ces coquilles selon ltes- pacement radial correct. Les coquilles 6 peuvent être constituées par ntimporte quelle matière convenable, corme par exemple de la fibre de wrre ou de l'acier inoxydable. L'huile qui 5t est rassemblée sur les coquilles et qui s'est dissociée à partir de leurs extrémités supérieures se rassemble dans une zone annulaire 8 entre lesquelles elle peut être évacuée, L'eau quittant ltextrémité supérieure de la chambre 3 avec toute quantité d'huile restant dedans s'écoule vers le bas en empruntant un canal annulaire 9 entre la cloison 4 et une cloison interne concentrique 10 jusqutau fond du récipient et est dirigée de bas en haut à travers le second stade qui comprend un lit coagulateur central 11 de notable profondeur. Ce lit coagulateur comprend une masse de matière finement divisée qui possède une plus grande affinité pour lthuile que pour l'eau. Cette matière peut être, par exemple, une matière granulaire ou fibreuse et peut être tassée sans serrage dans un récipient convenable perforé ou conformé pour former des blocs ou tapis fortement poreux. L'eau s'écoule par filtration à travers les interstices du lit tandis que l'huile se rassemble sur la matière constitutive du lit et forme des films ascendants qui s'écoulent vers le haut selon une vitesse inférieure à celle de l'eau et qui s'agglomèrent qu-dessus du lit. Au fur et à mesure que les agglomérats grossissent, ils se dissocient, flottent vers le haut et se rassemblent dans une zone 12 à ltextrémité supérieure du séparateur. Lteau quittant le lit coagulateur s'écoule vers le haut puis vers l'intérieur à travers un écran cylindrique 13, une plaque déflectrice tronconique 14 étant logée sous ltextrémité de fond de cet écran pour empêcher lthuile quittant le lit coagulateur de se rassembler sur ltécran et empêcher l'eau de s'écouler directement vers l'extérieur sans passer à travers $l'écran. Au moment où toute quantité dthuile demeurant dans le liquide est à l'état très finement divisé, L'cran a rationnellement un maillage-de l'ordre de 100. Finalement, pour traiter des gouttelettes ou particules ayant par exemple une grosseur de 10 microns des cartouches filtrantes 15 sont placets à l'intérieur de l'écran et l'eau pénétrant dans celles-ci est astreinte A s'écouler vers le haut en les traversant avant de passer vers l'extérieur en traversant une plaque perforée 16 placée å l'extrémité supérieure de l'6cran. Les cartouches sont rationnellement de forme cylindrique et leurs axes sont verticaux et sont constitués par ntimporte quelle matiAre convenable.Ces matières peuvent être des tapis de fibres ou de filaments ou d'autres matières poreuses telles que les produits céramiques poreux ou des matériaux frittés Toutes les particules demeurant dans l'eau sont emprisonnees par les cartouches dans lesquelles lthuile peut avoir la possibilité de staccumuler jusqu'à ce que la teneur en huile soit telle qu'un changement s'impose, A titre de variante, chaque cartouche peut être munie d'un alésage axial s'étendant de bas en haut dans lequel 1'huile qui a été emprisonnée par la cartouche est entraRnée vers le haut jus qutà une zone collectrice 17 à partir de laquelle elle peut être évacuée par aspiration.Cette zone collectrice 17 est placée à l'intérieur de ltextrémité supérieure en forme de dôme d'un prolongement supér-ieur 18 du récipient constitué par un carter cylindrique monté dans ltextrémité supérieure en forme de dôme du récipient. L'eau propre s'échappe par un tuyau tg qui s'étend à travers la partie centrale de ltextrémité supérieure du prolongement 18. Ltextrémité inférieure perforée de ce tuyau 19 est protégée par un écran cylindrique perforé 21 à leextrémité inférieure duquel se trouve un déflecteur tronconique 22 placé directement au-dessus de ltextrémité supérieure de ltécran 13. Dans la fig. 1 sont indiquées par 23, 24 et 25 des sondes placées à un niveau supérieur et à un niveau inférieur et pendant au-dessus du sommet du récipient dans diverses zones collectrices d'huile pour y indiquer le niveau de l'huile. Les sorties de lthuile desservant les trois zones collectrices sont représentées par 26, 27 et 28, lshuile étant évacuée à partir de ces orifices lorsque les sondes indiquent que llhuile a atteint les niveaux prédéterminés. Des dispositifs d'élimination d'air peuvent également être prévus pour éviter des erreurs de sondage afin de déterminer la profondeur d'huile dans les zones collectrices. Dans la fig. 1 sont également indiqués en traits interrompus des serpentins de chauffage par la vapeur 29 et 30 à travers lesquels la vapeur peut circuler en parcourant les divers stades si la température du liquide à séparer et la viscosité de l'huile font que ceci est essentiel ou désirable. Les serpentins 25 sont étudiés de manière à chauffer le liquide dans le premier et le second stades, tandis que les serpentins 26 réchauffent le liquide dans le troisième stade. Si de la vapeur ntest pas disponible, de lleau chaude peut être envoyée pour circuler à travers les serpentins ou bien ces derniers peuvent être remplacés par des réchauffeurs électriques agissant par immersion. On conçoit à ltexamen de la fig. 2, que les parois annulaires internes du séparateur sont divisées par incorporation de joints d'étanchéité placés dans le meme plan horizontal que le joint 2 de la paroi du récipient. I1 est possible de cette manière d'ouvrir le séparateur sans avoir à soulever un couvercle externe au-dessus des parties internes du séparateur. La mise en service et llinspec~ tion dans des espaces confinés notamment entre les points dtun navire sont considérablement facilités, étant donné que la partie supérieure a simplement besoin d'être soulevée sur une distance suffisante pour fractionner les joints d'étanchéité. Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans stécar- ter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVEMDICATIONS 1.- Séparateur d'huile et d'eau dans lequel un mélange d'huile et dteau à séparer est astreint à s'écouler successivement à tra- vers plusieurs stades de séparation capables de séparer les partiules d'huile de dimensions progressivement décroissantes, caractérisé en ce que le séparateur comporte, incorporé à lui, un premier stade comprenant une série de plaques (6) sur lesquelles le mélange s'écoule dans une direction ascendante et dont certaines parties au moins sont inclinées par rapport à la verticale, un seoond stade comprenant un coagulateur (11) à travers lequel l'eau et toute quantité d'huile non séparée dans le premier stade s'écoule dans une direction ascendante, et un troisième stade comprenant un écran (13) qui est de maillage suffisamment fin pour éliminer de l'eau quittant lthuile du second stade ayant des dimensions moléculaires gui, pendant le fonctionnement, est sensiblement vertical. 2.- Séparateur dthuile et d'eau suivant la revendicatåon 1, caractérisé en ce que les trois stades de séparation sont aménagés dans un récipient cylindrique (1) et en ce que les plaques (6) du premier stade comprennent des coquilles annulaires radialement espacées auxquelles sont incorporées des ondulations annulaires présentant des surfaces inclinées verticalement espacées, ces co quillestétant placées dans une chambre annulaire entre la paroi du récipient et une cloison annulaire concentrique (4). 3.- Séparateur dthuile et dteau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide sortant de ltextrémité supérieure du premier stade est dirigée de haut en bas vers ltextrémité infé- rieure du séparateur au-dessous du coaguiateux (ll) qui forme le second stade et à travers lequel le liquide s'écoule vers le haut, ce coagulateur comprenant un lit de matière finement divisée ayant une plus grande affinité pour lthuile que pour l'eau. 4.~ Séparateur d'huile et d'eau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ltécran (13) forint le troisième stade est cylindrique et est placé au-dessus du coagulateur formant le second stade et en ce que le liquide quittant le coagulateur est disposé de manière à pénétrer dans lsécran radialement et est évacué depuis ltextrémité supérieure de cet écran. 5.~ Séparateur d'huile et d'eau suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les cartouches filtrantes (15) sont placées à l'intérieur de ltécran (13) et en ce que le liquide est astreint à s'écouler vers le haut à travers ces cartouches qui rassemblent toutes les particules d'huile restantes ayant, par exemple, une dimension égale à 10 microns. 6.- Séparateur s'huile et d'eau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les trois stades de séparation sont aménagés dans un récipient cylindrique (1) auxquels sont incorporées des zones collectrices (8,12s17) pour l'huile séparée dans chacun de ces stades, un équipement (26,27,28) étant prévu pour évacuer lthuile rassemblée dans ces zones, des sondes (23,14,25) étant montées sur ces zones pour y indiquer les niveaux d'huile. 7.~ Séparateur d'huile et d'eau suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les stades de séparation sont aménagés dans un récipient (1) auquel est incorporé un équipement (29,30) servant à chauffer le liquide soumis au traitement.