Brevet FR2459673A1 — publié le 19810116

L'invention concerne un dispositif de pulsions pour colonne d'échange liquide-liquide. Elle concerne également une colonne d'échange munie d'un tel dispositif. La dispersion de deux liquides non rriscibles dans une colonne déchange liquide-liquide est obienue généralement en communiquant aux fluides en présence un mouvement alternatif La colonne comporte, dans sa partie acrive tin dispositif (garnissage, plateaux perforés etc...) qui favorise la dispersion en entravant le déplacement des deux liquides. Différents systèmes sont utilises actuellement pour provoquer ce mouvement alternatif dans la colonne. Il existe par exemple le système dit à jambe et à gaz comprimé. Ce .système comporte une jambe d'équilibre qui forme, avec la colonne, un U dont '.es deux branches sont remplies de liquide. La mise en pulsions du liquide est obtenue en admettant du gaz comprimé au sommet de la jambe puis en remet tant celui ci en communication avec l'atmosphère par le biais d'un système de vannes commandées par un temporisateur. L'emploi d'un gaz comprimé est, en soi, peu favorable sur le plan énergétique en raison des limitations du rendement de compression des gaz. Un autre type de système consiste à engendrer une variation de volume alternative dans le pied de la colonne, soit par soufflet, soit par membrane directement commande par un système bielle-manivelle. Ç.r-tte solution est souvent appliquée pour des colonnes de dimensions relativement modestes. U@e variante de ce système de pulsions consiste à comnander @@ déplacement d@ @@ meubrane au moyen d'une pression hydraulique géné par an groupe hy@ra@hque ; une vanne à trois voies commandée par un @einp@r@@@@te@ essure le mouv@@@@nt alternatif. i' différents systèm@@@ à commande mécanique ou hydraulique présentent des inc@@ér@ents. Etant plac@@ en pied de colonne, ils nécessitent une énergie sui@isante, d'une part pour assare@ la mise en mouvement ascendant du liquide dans la cch@@a@ et, d'autre part, sepporter la charge statique provoquée par la masse de liquide con@ch@ dans celie-ci. @@@@@@ésente in@ention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne un dispositif de pulsions pour colonne d'échange liquide-liquide mettant en oeuvre la combinaison d'une jambe d'équilibre, avec les avantages que cela comporte, et d'un système de variation de volme qui est placé au niveau de la partie haute de la colonne et qui ne présonte donc plus l'inconvénient de devoir supporter la charge statique due fi la présence de liquide dans la colonne De plus, un tel dispositif conforne à l'invention faisant appel à l'action d'un fluide incompressible échapp aux inconvénients de l'unilisation d'air comprimé. L'invention concerne plus précisément un dispositif de pulsions pour colonne d'échange liquide-liquide. le premier et le second liquide étant dits respectivement "phase lourde" et "phase légère", cette colonne comportant une partie haute où se trouve l'orifice d'entrée de la phase lourde et l'orifice d'évacuation de la phase légère, une partie active dans laquelle a lieu l'échange entre les deux phases et un pied de colonne où se trouve l'orifice d'arrivée de la phase légère et l'orifice d'évacuation de la phase lourde, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une jambe d'équilibre formant un U avec la colonne, en communication avec le pied de celle-ci d'une part, et avec un générateur de pulsions d'autre part, situé au niveau de la partie haute de la colonne, cette jambe étant remplie au moyen d'un liquide incompressible. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: - La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention; - La figure 2 représente un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention; - Les figures 3, 4, 5, 6 et 7 représentent des exemples non limitatifs de réalisation de moyens générateurs de pulsions coopérant avec les dispositifs illustrés sur les figures 1 et 2. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. La figure 1 représente un dispositif de pulsions pour une colonne d'échange liquide-liquide. Une telle colonne comprend essentiellement un orifice d'arrivée 2 du premier liquide de plus grande densité, dite "phase lourde" et un orifice d'arrivée 3 du second liquide de plus faible densité, dite "phase légère. Entre ces deux arrivées 2 et 3 se trouve une partie cylindrique 4 de la colonne appelée, colonne active, qui comporte de manière connue un moyen de dispersion 5 qui peut être notamment soit un garnissage, soit une combinaison de plateaux perforés. Cette colonne active 4 est terminée en bas par un pied de colonne 6 comportant un orifice d'évacuation 7 de la phase lourde et une partie haute comportant un déversoir 8 relié à un orifice d'évacuation 9 de la phase légère. C'est dans toute cette zone active que s'effectue les échanges entre les deux liquides. Plus la surface d'échange entre eux est grande, meilleure est la qualité de l'échange et donc le rendement de la colonne considérée. C'est précisément la fonction, du dispositif de pulsions de créer un mouvement du liquide alternatif vertical ascendant et descendant à une fréquence déterminée. Ceci engendre une vitesse des fluides à caractère sinusoidal. Le liquide étant freiné a tendance à se disperser en fines gouttelettes augmentant ainsi les surfaces d'échange.Conformément à l'invention, ce dispositif de pulsions comprend la combinaison d'une jambe d'équilibre 10 se présentant sous la forme d'une colonne de diamètre très inférieur à celui de la colonne active 4, qui forme avec elle un U,reliée au pied de colonne G d'une part, et à un générateur de pulsions 11 d'autre part qui sera décrit plus en détail ultérieurement mais dont la caractéristique essentielle est de se trouver au niveau de la zone haute de la colonne. La jambe d'équilibre 10 et le pied 6 de la colonne sont dans cet exemple de réalisation et conformément à l'invention remplis au moyen d'un liquide incompressible 12 qui est, dans ce cas, de même nature que la phase lourde introduite par l'orifice d'arrivée 2 de cette même phase liquide dans la colonne active.Un système de purge 13 permet éventuellement d'évacuer toute trace d'air qui pourrait exister dans le dispositif de pulsions. La figure 2 illustre un second exemple de réalisation d'un dispositif de pulsions conforme à l'invention. Tous les éléments sont identiques à ceux qui ont été décrits au moyen de la figure 1, à l'exception du fluide incompressible 12 qui est maintenu dans le pied G de la colonne à un niveau détermine par la position d'un système déformable 14 qui sépare ce pied de manière étanche en une première et une seconde enceinte 40 et 41. La première communique avec la jambe d'équilibre et est remplie d'un liquide incompressible 12 qui peut être différent de la phase lourde introduite par Orifice d'arrivée 2 et la seconde communique avec la zone active de la colonne. Dans ce cas, l'orifice d'évacuation 7 de la phase lourde communique avec cette seconde enceinte 41.Le système déformable 14 est réalisée en un matériau déformable résistant chimiquement aux deux liquides traités dans la colonne et au fluide incompressible. Il peut s'agir notamment d'un néoprène, ou d'un élastomère revêtu de téflon, ou de tout autre matériau déformable. Un tel agencement permet d'utiliser un fluide incompressible 12 de nature différente de celui qui constitue la phase lourde servant au traitement dans la colonne. Dans cette variante, un générateur de pulsions 1 1 est également mis en oeuvre pour coopérer avec ce fluide incompressible 12 . Un tel. agencement permet aussi de s'affranchir des risques de pollution chimique du fluide incompressible par la phase lourde. La figure 3 illustre un premier exemple d'un générateur de pulsions 11 destiné à coopérer avec le dispositif conforme à l'invention. il s'agit dans ce cas, d'un générateur de pulsions .hydraulique comportant un vérin 22 actionné par un groupe hydraulique 24 à travers un système de vannes à trois voies 23. Par une des voies, l'huile sous pression 30 fournie par ce groupe hydraulique agit sur le vérin 22 qui en se déplaçant agit sur le fuide incompressible 12 de la jambe 10 reliée à la colonne active comme cela a été décrit précédemment au moyen des figures 1 et 2. Un temporisateur non représenté sur la figure dérive la circulation de cette huile à la fréquence de pulsions souhaitée pour chaque application déterminée, dans le circuit fermé 25 du groupe hydraulique 24. On obtient ainsi un mouvement alternatif ascendant et descendant du liquide dans la zone active de la colonne. Il peut se faire que ltétanchéité au niveau du vérin 22 ne soit pas suffisante pour éviter une interaction nocive entre l'huile 30 du groupe hydraulique 24 et le fluide incompressible 12 du dispositif de pulsions conforme à l'invention. Dans cette hypothèse un agencement tel que représenté sur la figure 4 est alors prévu. Le vérin 22 au lieu d'agir directement sur le fluide incompressible 12, Je fait par l'intermédiaire d'un système déformable 21 placée dans un réservoir supplémentaire 20. Un fluide incompressible 120 est emprisonné entre le piston 22 et le système déformable 21. Ce dernier doit présenter les mêmes qualités que celles du système déformable 14 située dans le pied de la colonne 6 décrite au moyen de la figure 2. Le circuit du groupe hydraulique 24 est le même que dans le cas de la figure précédente. Ce système déformable sépare ce réservoir en deux enceintes dont l'une communique avec la jambe et l'autre avec le vérin.Comme le montre la figure 5, le vérin 22 peut être supprimé et dans ce cas, l'huile motrice d'un circuit hydraulique est directement injectée, puis décomprimée dans la partie inférieure du réservoir supplémentaire 20 audessous du système déformable 21. La figure 6 illustre une autre variante de réalisation d'un générateur de pulsions qui au lieu d'être hydraulique est cette fois mécanique. Un piston 30 est actionné par un système bielle-manivelle 31 et agit sur le fuide incompressible 12 de la jambe 10 du dispositif de pulsions illustré au moyen de la figure 1 ou de la figure 2. Comme précédemment pour pallier des problèmes d'étanchéité qui pourraient se produire au niveau du piston 30 une variante de réalisation illustrée par la figure 7 peut être prévue. Le piston agit sur le fluide incompressible 120 contenu à l'intérieur d'un réservoir supplémentaire 20 qui est séparé de manière étanche du fluide incompressible 12 par l'intermédiaire d'un système déformable 21 de même nature que le système 14 décrit au moyen de la figure 2 et 21 décrit au moyen de la figure 4. Il s'agit dans tous les cas d'un système déformable et résistant aux différents fluides avec lesquels elle se trouve en contact. Dans ce cas également le système déformable 21 sépare le réservoir 20 en deux enceintes l'une en communication avec la jambe et l'autre avec le vérin mécanique. Comme cela a été dit précédemment, un tel agencement conforme à l'invention a pour résultat de présenter tous les avantages de la combinaison d'une jambe d'équilibre, en particulier celui de bénéficier du régime oscillatoire propre du circuit avec un rendement optimal dû à l'utilisation d'un fluide incompressible et d'un système assurant une variation de volume placé au sommet de la colonne ce qui permet de s'affranchir de la charge statique du liquide contenu dans celle-ci. Un dispositif conforme à l'invention présente de nombreuses applications. Il peut être notamment utilisé chaque fois qu'un échange entre deux liquides de densités différentes et non miscibles est recherché (par exemple le lavage d'un liquide dit léger par un liquide dit lourd tel que respectivement de l'essence et de l'eau). Les exemples de telles applications sont extrêmement nombreuses dans le domaine de la chimie. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pulsions pour colonne d'échange liquide-liquide, le premier et le second liquide étant dits respectivement "phase lourde" et "phase légère", cette colonne comportant une partie haute ou se trouve l'orifice d'entrée de la phase lourde et l'orifice d'évacuation de la phase légère, une partie active dans laquelle a lieu l'échange entre les deux phases et un pied de colonne où se trouve l'orifice d'arrivée de la phase légère et l'orifice d'évacuation de la phase lourde, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte une jambe d'équilibre formant un U avec la colonne, en communication avec le pied de celle-ci d'une part, et avec un générateur de pulsions d'autre part, situé au niveau de la partie haute de la colonne, cette jambe étant remplie au moyen d'un liquide incompressible. 2 Dispositif de pulsions selon la revendication I, caractérisé en ce que ce liquide incompressible est de même nature que la phase lourde et remplit également le pied de la colonne jusqu'à la zone active. 3. Dispositif de pulsions selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un système déformable et résistant chimiquement à l'action des deux phases est disposée de manière étanche dans le pied de la colonne séparant celui-ci en deux enceintes, la première communiquant avec la jambe d'équilibre, la seconde avec la zone active, l'orifice d'évacuation de la phase lourde se trouvant alors dans cette seconde enceinte. 4. Dispositif de pulsions selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le générateur de pulsions est constitué par un vérin hydraulique actionné alternativement au moyen d'un groupe. 5. Dispositif de pulsions selon la revendication 4, caractérisé en ce que, entre la jambe d'équilibre et le générateur est disposé un réservoir supplémentaire contenant un liquide incompressible séparé de manière étanche en deux enceintes, au moyen d'un système déformable, l'une communiquant avec la jambe et remplie du même fluide incompressible que celle-ci, l'autre communiquant avec le vérin hydraulique. 6. Dispositif de pulsions selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur de pulsions est constitué par un vérin mécanique actionné au moyen d'un système bielle-manivelle. 7. Dispositif de pulsions selon la revendication 6, caractérisé en ce que, entre la jambe d'équilibre et le générateur, est disposé un réservoir supplémentaire contenant un liquide incompressible, séparé de manière étanche en deux enceintes, au moyen d'un système déformable, l'une communiquant avec la jambe et remplie du même liquide incompressible que celle-ci, l'autre communiquant avec le vérin mécanique. 8. Dispositif de pulsions selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en cè qu'il comprend en outre, un système de purge. 9. Colonne échange liquide-liquide, caracterisée en ce qu'elle est munie d'un dispositif de pulsions selon l'une des revendications précédentes.