Brevet FR2455639A1 — publié le 19801128

La présente invention se rapporte au traitement du mélange gazliquide en sortie descellules d'un électrolyseur, tel que par exemple un electrolyseur destine à la production industrielle d'oxygène et d'hydrogène par électrolyse de lèau. Des compartiments anodiques et cathodiques d'un électrolyseur sortent respectivement de l'anolyte charge de bulles de gaz d'oxygène et du catholyte charge de bulles de gaz d'hydrogène. Dans les dispositifs connus actuellement, ces deux sortes de mélange gaz-liquide sont achemines vers un séparateur, tel qu'un séparateur gravitaire, dont on extrait le gaz cathodique ou anodique, respectivement l'hydrogène et l'oxygène dans le cas de l'electro- lyse de l'eau. Chaque séparateur comporte en outre une sortie d'électrolyte liquide degazeifie qui est retourne vers l'electrolyseur à travers un circuit réfrigérant, un filtre, et une pompe de circulation.Pour assurer à l'instal- lation totale le maximum d'efficacité et de sécurité, il est extrêmement important d'obtenir une séparation gaz-liquide très poussée, afin que le circuit de retour d'électrolyte soit totalement denue de bulles de gaz. En la matière, les bulles de gaz contenues dans le mélange de sortie de l'electrolyseur sont de dimensions variées, leurs diamètres étant en général compris entre 5 et 80 microns dans le cas de l'électrolyse de l'eau par exemple.Si la séparation des bulles de grosse taille, dans l'exemple considéré de l'ordre de 60 à 80 microns, et des bulles que lton appellera de taille "moyenne", dans l'exemple considère de l'ordre de 20 à 60 microns, peut être effectuée rapidement dans les sepa- rateurs utilises, par contre la séparation des bulles de "petite" taille, dans l'exemple considère de l'ordre de 5 à 20 microns, est plus difficile et plus longue obtenir, de sorte qu'il est necessaire actuellement d'utiliser des séparateurs, tels que des séparateurs gravitaires, complexes ou au moins de tr?es grandes dimensions. La présente invention a pour but de permettre la séparation gazliquide du mélange de sortie d'un électrolyseur sans utilisation de separateurs complexes et/ou de grandes dimensions. Elle consiste à soumettre, avant ou pendant le processus de séparation liquide-gaz, ledit mélange à un tamisage réglé sur la taille des bulles de gaz de taille moyenne. Par "bulles de gaz de taille moyenne", on entend que lesdites bulles de gaz sont de grosseur inférieure à celle des plus grosses bulles, et supe- rieure à celle des plus petites bulles, avec évidemment un optimum situe aux alentours du milieu de la courbe de répartition des bulles en fonction de leur diamètre, en l'occurence, dans l'exemple cite precedemment, aux alentours de 30 40 microns.Le tamisage conforme l'invention a pour effet, tout en augmentant la proportion de bulles de taille moyenne par suppression des bulles de grosse taille, de diminuer fortement la proportion de bulles de petite taille car d'une part leur agglomération sur les faces d'entrée du ou des tamis utilises favorise leur coalescence, et d'autre part la multiplication des bulles de taille moyenne augmente leur probabilité de captage par celles-ci. L'invention sera maintenant explicitée plus en détails à l'aide de la description suivante d'un exemple non limitatif de realisation applique au cas de l'electrolyse de l'eau, en référence aux dessins annexes dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une installation industrielle d'elec- trolyse de l'eau, equipee de dispositifs conformes à l'invention - la figure 2 représente en vue latérale un dispositif de tamisage conforme à l'invention, et destine à équiper linstallation d'electrolyse de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe suivant la direction AA' de la figure 2. On reconnait sur la figure 1 une installation industrielle classique d'électrolyse de l'eau comportant un electrolyseur 15 et ses circuits peripheriques composes, pour l'anolyte et le catholyte respectivement, d'un séparateur gaz-liquide (23, 20), d'un circuit refrigerant (24, 21), d'un filtre (25, 22), et d'une pompe commune de circulation 16 mue par un moteur 17. Conformément à l'invention, deux dispositifs de tamisage (14, 13), qui seront détaillés ci-apres, sont disposés entre les sorties anodique 61 et cathodique 62 de l'electrolyseur 15 et les separateurs (23,20) correspondants, de manière avantageusement orthogonale au sens de deplacement des mélange gaz-liquide respectifs, les tamis 14 et 13 étant garnis au moins partiellement d'orifices situes dans la gamme de diamètre des bulles de gaz de taille moyenne,en l'oc- curence de l'ordre de 30 à 50 microns. En se reportant maintenant aux figures 2 et 3 qui permettent de se rendre compte plus precisement de la structure des tamis (14, 13) utilises, un de ces tamis comporte un corps de filtre 2, en acier inoxydable par exemple, deux brides en acier inoxydable 3 et 1 assemblées par quatre tirants 6 et dans lesquelles passent respectivement une conduite 32 d'entrée et une conduite 12 de sortie de mélange gaz-liquide. L'étanchéité entre le corps 2 et les brides (1, 3) est assurée par deux joints (11, 31), en Polytetrafluorethylene par exemple. A l'interieur du corps 2 sont places, par l'intermediaire d'entretoises de support (40, 41, 42, 43) en Nickel, trois tamis (50, 51, 52) en reps de Nickel, d'un maillage de 30 à 40 microns environ, lesdits tamis étant perpendiculaires à l'axe du corps 2. Dans ltexemple considère, les trois tamis sont identiques, mais on pourrait évidemment également utiliser des tamis comportant des maillages de différentes grosseurs pour chacun de ceux-ci, de tailles décroissantes par exemple dans le sens de circulation du fluide. Par ailleurs, bien que l'interposition d'un dispositif de tamisage entre l'electrolyseur et chaque séparateur soit preferentielle, on pourrait aussi insérer un tel dispositif l'interieur des séparateurs 23 et 20, en amont de leurs sorties respectives 63 et 64 d'électrolyte degazeifie. L'invention trouve son utilisation principale dans la production industrielle de gaz par électrolyse. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement du mélange gaz-liquide issu d'un electroly- seur, ledit mélange comportant des bulles de gaz de petite, moyenne, et grosse taille, caractbrisd en ce qu'il consiste à soumettre, avant ou pendant le processus de séparation liquide-gaz, ledit mélange à un tamisage règle sur la taille des bulles de gaz de taille moyenne. 2. Dispositif de traitement du melange gaz-liquide issu dlun électrolyseur mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caracte- rise en ce qu'il comporte un ou plusieurs tamis insérés, sur le trajet du mélange gaz-liquide, entre la sortie de l'electvolyseur et la sortie de liquide du séparateur gaz-liquide, le ou lesdits tamis étant au moins partiellement garnis d'orifices de diamètre situe dans la gamme des diamètres desdites bulles de gaz de taille moyenne. 3. Dispositif de traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou lesdits tamis sont disposes de manière orthogonale au sens de deplacement du mélange gaz-liquide. 4. Dispositif de traitement selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est constitue de plusieurs tamis de maillage de différentes grosseurs.