Brevet FR2447219A1 — publié le 19800822

La présente invention concerne les appareillages chimiques et a notamment pour objet une installation pour la separation de mélanges de liquides selon leur poids moléculaire,#par exemple pour la récupération des sels d'argent des eaux usées résultant de la production de films cinématographiques et photographiques, pour la concentration de ferments ou produits de fermentation, dans l'industrie chimique et dans d'autres domaines connexes. La présente invention peut être utilisée avec le maximum d'efficacité dans les processus de séparation ou de concentration de mélanges liquides dans les industries chimique, pétrochimique ou dans les industries connexes. A ltheure actuelle on utilise, pour la séparation des mélanges de liquides selon les poids moléculaires, des installations comportant des rangées de séparateurs tubulaires reliés entre eux en série en formant des groupes de tels séparateurs, branchés en parallele sur un collecteur et formant un bloc de l'installation. Chaque séparateur tubulaire comporte un élément filtrant tubulaire. Ces installations sont décrites dans le prospectus S-OW-lOFE6-l-2-6 de la société Abker Dugg (Etats Unis d'Amérique et République Fédérale d'Allemagne). Cependant, lors du fonctionnement de cette installation, un dépôt se forme sur la surface filtrante de l'élément tubulaire, ce qui réduit ltefficacite de la séparation du mélange de liquides et le rendement de l'installation, car on doit arrêter celle-ci périodiquement afin de nettoyer les éléments filtrants. Le brevet d'invention n0 1256491 (Grande-Bretagne) décrit une installation comportant des rangées de séparateurs tubulaires reliés entre eux en série de manière a former des groupes de tels séparateurs, ces groupes étant branchés en parallele sur un collecteur et formant un bloc de l'installation. Dans le corps creux de chaque séparateur tubulaire il y a plusieurs éléments filtrants tubulaires disposés parallelement a l'axe longitudinal du séparateur tubulaire et reliés entre eux en série. Une tubulure est prévue pour évacuer le filtrat de la cavité du séparateur tubulaire. Aux- extrémités du corps creux du séparateur tubulaire sont montés des couvercles avec des tubulures servant respectivement a amener le mélange de liquides et a évacuer le concentré. Toutefois, lors du fonctionnement d'une telle installation, il se forme un dépôt dans les canaux pratiqués dans les couvercles pour relier en série entre eux les éléments filtrants tubulaires. En outre, il se forme un dépôt sur la surface filtrante des éléments tubulaires. La formation de ces dépôts est due à l'écoulement laminaire du mélange de liquides dans les éléments filtrants tubulaires. La formation desdits dépôts entraîne une diminution de l'efficacité de la séparation du mélange de liquides et du rendement de l'installation. L'évacuation des dépôts des éléments filtrants tubulaires et des canaux ménagés dans les couvercles des séparateurs tubulaires nécessite un temps considérable et un personnel qualifié. Compte tenu du développement des domaines de l'industrie dans lesquels il est nécessaire de séparer des mélanges de liquides selon les poids moléculaires,de récupérer les composants utiles contenus dans les eaux usées, ou d'augmenter la concentration d'un produit de départ, les besoins en installations appropriées croissent. Or les installations connues de séparation de mélanges de liquides selon les poids moléculaires ne répondent pas aux exigences d'efficacité et de rendement de plus en plus élevées. Par conséquent, il est devenu nécessaire de perfectionner les installations connues de séparation des mélanges de liquides selon les poids moléculaires, par exemple de séparation des eaux usées contenant des sels d'argent, de concentration des produits de fermentation et de séparation des eaux de lavage contenant des savons et des corps gras. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients indiqués ci-dessus. L'invention vise pour cela une installation de séparation de mélanges de liquides selon les poids moléculaires,dans laquelle la disposition des éléments filtrants tubulaires et le mode d'amenée du mélange de liquides à ces éléments permettraient d'élever l'efficacité de la séparation desdits liquides à partir de leur mélange, de prolonger la durée de service des éléments filtrants tubulaires et d'augmenter le rendement de l'installation. Ce but est atteint du fait que l'installation de séparation de mélanges de liquides selon leurs poids moléculaires, du type comportant des rangées de séparateurs tubulaires reliés entre eux en série de manière à former des groupes de tels# séparateurs, branchés en parallèle sur un collecteur et formant un bloc de l'installation, chaque séparateur tubulaire comportant un corps creux dans lequel sont disposés des éléments filtrants tubulaires et aux extrémités duquel sont fixés des couvercles avec des tubulures permettant respectivement d'amener le mélange de liquides et d'évacuer le concentré, une tubulure pour ltévacuation du filtrat étant en outre prévue sur le corps du séparateur tubulaire, ladite installation étant caractérisée, suivant l'invention, en ce que dans la cavité du corps de chaque séparateur tubulaire, près de ses extrémités, à proximité immédiate des couvercles, sont placées des cloisons transversales verticales à orifices débouchants dans lesquels les extrémités des éléments filtrants tubulaires sont fixées de façon que ceux-ci soient disposés sous un angle par rapport à l'axe longitudinal du corps du séparateur tubulaire et aux cloisons transversales verticales, les orifices débouchants ménagés dans chacune de celles-ci étant disposés suivant une spirale reliée à l'axe longitudinal de la tubulure correspondante, laquelle est orientée tangentiellement par rapport au couvercle correspondant. La position inclinée des éléments filtrants tubulaires dans les séparateurs tubulaires de l'installation et l'amenée tangentielle du mélange de liquides à séparer permettent de créer dans les éléments filtrants tubulaires des flux de liquide turbulents qui empêchent la formation de dépôts sur la surface interne filtrante de chaque élément tubulaire. Une telle construction de l'installation augmente son efficacité et sa durée de service et, par conséquent, accroît le rendement de l'installation. Il est utile de prévoir une saillie conique sur au moins un couvercle, dans la zone centrale de sa surface interne, et de pratiquer dans la cloison verticale transversale, en face de cette saillie, un orifice débouchant recevant l'extrémité de l'un des éléments filtrants tubulaires. La présence de ladite saillie sur le couvercle permet de diriger le flux de liquide vers la partie centrale du séparateur tubulaire et, par conséquent, d'y placer un élément filtrant tubulaire auxiliaire. Il convient de noter que si la présence de la saillie sur le couvercle côté entrée du mélange de liquides est recommandée, celle de la saillie sur le couvercle côté sortie-du concentré n' est pas indispensable, car la turbulence du flux dans les éléments filtrants tubulaires du séparateur tubulaire suivant est assurée par leur position inclinée et par l'orientation tangentielle de la tubulure amenant le mélange de liquides audit séparateur tubulaire suivant, qui comporte lui aussi une saillie sur son couvercle côté entrée. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique de l'installation conforme à l'invention, - la figure 2 représente l'un des séparateurs tubulaires de l'installation (vue en coupe longitudinale); - la figure 3 est une vue schématique montrant la disposition des éléments filtrants tubulaires dans les orifices débouchants disposés suivant une spirale dans les cloisons transversales verticales. L'installation de séparation de mélanges de liquides selon leur poids moléculaire comporte un réservoir 1 (figure 1) pour le mélange de liquides à séparer, et il est prévu une pompe 2 afin d'amener ce mélange dans un collecteur 3 et de le distribuer aux séparateurs tubulaires 4 reliés entre eux en série de façon à former des groupes de tels séparateurs. Ces groupes sont branchés en parallèle sur le collecteur 3 et forment un bloc de l'installation. Sur le schéma de la figure 1 sont conventionnellement montrés les séparateurs tubulaires extrêmes desdits groupes, les séparateurs médians ou intermédiaires n'étant pas représentés et étant remplacés par des lignes tiretées pour simplifier le dessin. Chaque séparateur tubulaire 4 (figure 2) comporte un corps creux 5 abritant des éléments filtrants tubulaires 6, et il est prévu une tubulure 7 pour évacuer le filtrat. Aux extrémités du séparateur tubulaire 4 sont fixés des couvercles 8 et 9, respectivement, auxquels viennent se raccorder tangentiellement des tubulures 10 et 11 respectivement pour amener le mélange de liquides et pour évacuer le concentré. Dans la cavité 12 du corps 5 du séparateur tubulaire 4, aux extrémités de celui-ci, à proximité immédiate des couvercles 8 et 9, sont disposées des cloisons transversales verticales 13 avec des orifices 14 dans lesquels les extrémités des éléments filtrants tubulaires 6 sont fixées de façon que ceux-ci soient disposés sous un angle par rapport à l'axe longitudinal du corps creux 5 du séparateur tubulaire 4 et aux cloisons transversales verticales 13. Dans chaque cloison transversale verticale 13, 1es orifices débouchant 14 sont disposés suivant une spirale 15 ou 15', respectivement (figure 3), rejoignant chacune une extrémité de l'axe longitudinal de la tubulure 10 ou 11 respective disposée tangentiellement au couvercle 8 ou 9 (figure 2). Comme on le voit sur le schéma représenté sur la figure 3, la tubulure 10 d'ameneedumelange de liquides dans le séparateur tubulaire 4 (figure 2) est dirigée dans le sens opposé à celui de la tubulure 11 (figure 3) d'évacuation du concentré. Compte tenu de ce fait, les spirales 15 et 15' suivant lesquelles sont répartis les orifices débouchants 14 sont disposées d'une façon correspondante par rapport aux tubulures 10 et 11, la spirale 15t correspondant à la tubulure 11 étant pour ainsi dire tournée de 1800 autour de l'axe horizontal par rapport à la spirale 15 correspondant à la tubulure 10. Les fleches indiquent les sens respectifs des flux de mélange de liquides depuis les points a, b, c, d, e de la spirale 15 jusqu'aux points e', d', c', b', a', respectivement, de la spirale 15'. En ces points sont indiquées conventionnellement les extrémités des éléments filtrants tubulaires 6 (figure 2) correspondants. Une telle disposition des extrémités des éléments filtrants tubulaires 6 assure une position inclinée de chacun de ces derniers par rapport à l'axe longitudinal du séparateur tubulaire 4 et aux cloisons transversales verticales 13. Dans la partie centrale de la face interne du couvercle 8 est réalisée une saillie conique 16, tandis qu'en face de cette dernière, sur la cloison transversale verticale 13, se trouve l'un des orifices débouchants 14, recevant l'extrémité de l'un des éléments filtrants tubulaires 6. Une saillie similaire peut aussi être réalisée dans la partie centrale de la face interne du couvercle 9 correspondant à la tubulure 11 dlevacuation du concentré. Les couvercles 8 et 9 sont assemblés aux brides 17 du corps-creux 5 d# séparateur tubulaire 4, à l'aide de boulons 18. Ceci assure la facilité -des# travaux de montage et de démontage. L'installation de séparation de melanges de liquides selon les poids moléculaires fonctionne de la façon suivante. Le mélange de liquides à séparer se trouvant dans le réservoir 1 (figure) est envoyé par la pompe 2 dans le collecteur 3, d'où le mélange est distribué entre les séparateurs tubulaires 4. Comme les séparateurs tubulaires 4 sont reliés entre eux en série et de manière à former des groupes de ces séparateurs, le mélange de liquides passe progressivement d'un séparateur tubulaire 4 à l'autre, en se divisant dans chacun d'eux en un filtrat et un concentré. Lesdits groupes sont branchés en parallèle sur le collecteur 3 et forment un bloc de l'installation, comme déjà mentionné. Le mélange de liquides à séparer passe par la tubulure 10 (figure 2) débouchant tangentiellement dans le couvercle 8, et arrive dans la chambre (cavité) située entre le couvercle 8 et la cloison transversale verticale 13, passe autour de la saillie conique 16 et se répartit, à travers les orifices débouchants 14, entre les éléments filtrants tubulaires 6. Les éléments filtrants tubulaires 6 sont inclinés par rapport à l'axe longitudinal du corps creux 5 du séparateur tubulaire 4 et sont disposés sous un angle par rapport aux cloisons transversales verticales 13, dans lesquelles les extrémités des éléments filtrants tubulaires sont disposées suivant des spirales 15 et 15' assurant l'écoulement turbulent des flux de mélange de liquides. L'amenée tangentielle du mélange de liquides par la tubulure 10 assure son mouvement d'avancement et de giration dans la chambre située entre le couvercle 8 et la cloison transversale verticale 13. Ceci est aussi favorisé par la présence de la saillie conique 16 dans la zone centrale du couvercle 8 et d'une rainure en spirale ménagée dans la cloison transversale verticale 13 et suivant laquelle sont disposés les orifices débouchants 14 communiquant avec les éléments filtrants tubulaires 6. Le mouvement d'avancement et de giration du flux de mélange de liquides dans chaque élément filtrant 6 améliore le contact entre le mélange de liquides à séparer et la surface interne poreuse de l'élément filtrant tubulaire 6, et aucun dépôt ne se forme sur cette surface. Le filtrat, en passant à travers des membranes semi-perméables disposées sur la surface interne des éléments filtrants tubulaires 6, arrive dans la cavité du séparateur tubulaire 4 et est évacué par la tubulure 7. La partie concentrée du mélange de liquides passe le long des éléments filtrants tubulaires 6 et arrive dans la chambre formée entre la cloison transversale verticale 13 et le couvercle 9 correspondant à la tubulure 11, à travers laquelle elle sort du séparateur tubulaire 4 tangentiellement à celui-ci, pour arriver dans le séparateur tubulaire 4 suivant, relié en série avec le premier. Ainsi, le passage répété du mélange de liquides en mouvement de giration et d'avancement le long des éléments filtrants tubulaires 6 des séparateurs tubulaires 4 successifs reliés en série assure la séparation progressive d'un concentré d'un filtrat, et par conséquent, la séparation du mélange de liquides selon leur poids moléculaire. Les essais effectués ont démontré que, lors du fonctionnement de 11 installation, objet de l'invention, il n' existe aucune zone de stagnation dans les séparateurs tubulaires, et qu'il ne se forme aucun dépôt dans les éléments filtrants tubulaires et dans les chambres situées entre les couvercles et les cloisons respectives. L'installation assure une séparation efficace, selon les poids moléculaires, de mélanges de liquides tels que, par exemple, des eaux usées contenant des sels d'argent et résultant de la production des films photographiques. L'installation a également assuré d'une maniere satisfai santé la concentration de produits de fermentation. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Installation pour la séparation de mélanges de liquides selon leur poids moléculaire, du type comportant des rangées de séparateurs tubulaires reliés en série de maniere à former des groupes de tels séparateurs branchés en parallèle sur un collecteur et formant un bloc de l'installation, chacun desdits séparateurs tubulaires comportant un corps creux dans lequel sont disposés des éléments filtrants tubulaires à chaque extrémité de chacun desquels est fixé un couvercle auquel vient se raccorder, respectivement, une tubulure d'amenée du mélange de liquides et une tubulure d'évacuation du concentré, caractérisée en ce que dans la cavité du corps de chaque séparateur tubulaire, pres de ses extrémités, à proximité immédiate de chaque couvercle, est placée une cloison transversale verticale percée d'orifices débouchants dans lesquels les extrémités des éléments filtrants tubulaires sont fixées de façon à ce que chacun de ceux-ci soit disposé sous un angle par rapport à l'axe longitudinal du corps du séparateur tubulaire et aux cloisons transversales verticales, lesdits orifices débouchants étant disposés, dans chacunedesdites cloisons, suivant une spirale dont une extrémité se raccorde à l'axe longitudinal de la tubulure correspondante, laquelle est orientée tangentiellement au couvercle correspondant. 2. Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'une saillie conique est réalisée sur au moins l'un desdits couvercles, dans la zone centrale de sa surface interne, et qu'en face de ladite saillie se trouve l'un desdits orifices débouchants, dans lequel est introduite l'extrémité de l'un des éléments filtrants tubulaires.