Brevet FR2496856A1 — publié le 19820625

La présente invention concerne la séparation d'un liquide et d'une matière particulaire, et l'invention trouve son application dans l'enlèvement du liquide d'une matière particulaire à laquelle le liquide est associé. Selon un aspect de la présente invention, celle-ci propose un procédé pour enlever un liquide d'une matière par- ticulaire à laquelle ce liquide est associé, procédé selon lequel on forme un lit contenant la matière particulaire et le liquide qui lui est associé, on fait passer dans le lit un gaz destiné à entraîner le liquide du lit dans le gaz, on enlève du lit le gaz et le liquide que celui-ci a entraîné, on soutire du lit, par une sortie, la matière particulaire dont le liquide a été enlevé, et l'on crée une résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie de matière particu- laire, de manière à encourager le gaz à traverser le lit plutôt qu'à emprunter la sortie de la matière particulaire. Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci propose un appareil pour enlever un liquide d'une matière particulaire à laquelle du liquide est associé, cet appareil comprenant un récipient destiné à contenir un lit de matière particulaire et le liquide qui lui est associé, un dispositif pour faire passer du gaz à travers un tel lit lorsqu'il est contenu dans le récipient de manière que le li- quide soit entraîné du lit dans le gaz, un dispositif pour enlever du récipient le gaz et le liquide que ce gaz a entraîné une sortie pour soutirer du récipient la matière particulaire dont le liquide a été enlevé, et un dispositif destiné à oppo- ser une résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie de la matière particulaire, de manière à encourager le gaz à traverser le lit plutôt qu'à emprunter directement la sortie de la matière particulaire. Le lit peut être, par exemple, un lit à garnissage relativement tassé ou un lit fluidisé. La matière particulaire à laquelle du liquide est associé peut être, par exemple, une suspension comprenant des particules sensiblement sphériques. Les particules sensi- blement sphériques peuvent être, par exemple, des particules produites par un procédé de précipitation d'un gel (par 2 2496856 exemple des particules destinées à être utilisées dans l'industrie atomique et qui contiennent un ou plusieurs des éléments suivants: le radium, le plutonium, et le thorium). Le liquide associé peut être, par exemple, un agent servant à sécher des particules de gel (par exemple l'hexanol). On peut se référer aux descriptions des brevets britanniques suivants, déposés par UNITED KINGDOM ATOMIC ENERGY AUTHORITY pour trouver des détails sur des procédés de précipitation de gel:n0 1 175 834, n0 1 231 385, n0 1 253 807, n0 1 313 750 et n0 1 363 532. De nombreux gaz conviennent pour servir selon la présente invention (par exemple de l'air ou de l'azote). Le gaz est de préférence à une température supérieure à la température ambiante et, par exemple, une température d'en- viron 650C s'est avérée convenir bien. Dans une forme préférée de réalisation de la pré- sente invention, la résistance à l'écoulement du gaz par la sortie de la matière particulaire peut être assurée par la présence d'un lit de matière particulaire placé entre le réci- pient et la sortie de la matière particulaire. Ainsi, par exemple, l'agencement peut être tel que la matière particulaire, dont le liquide a été enlevé dans le récipient, tombe dans une région située au-dessous d'une entrée du gaz et forme, dans cette région, un lit tassé de manière à opposer une résistance à l'écoulement direct du gaz à travers la sortie de la matière particulaire et à encou- rager le gaz à traverser un lit se trouvant dans le récipient plutôt qu'à emprunter directement la sortie de la matière particulaire. En variante, par exemple, la matière particulaire dont le liquide a été enlevé peut passer par la sortie et être transportée (par exemple par un éjecteur à gaz) vers un autre récipient pour y former un second lit de manière à opposer une résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie de la matière particulaire. Le liquide peut être associé à la matière particu- laire en étant par exemple présent dans les espaces intersti- ciels entre les particules et/ou, lorsque la matière particulaire est poreuse, en étant contenu dans la matière particulaire. On voit bien que, sans la présence d'un dispositif opposant une résistance selon la présente invention, le gaz tendrait à s'écouler directement par la sortie de la matière particulaire et, donc, la quantité de gaz,traversant le lit de la matière particulaire à laquelle le liquide est associé, serait réduite. On comprend également qu'avec des systèmes solides/gE il n'est pas possible d'opposer la résistance voulue en utili- sant une hauteur de pression, comme dans le cas d'un système solide/liquide pour lequel on peut utiliser un agencement com- portant une "colonne montante" ou un tube d'équilibrage de pression hydraulique pour constituer une contre-pression. La présente invention peut servir essentiellement à résoudre ce problème dans des systèmes solides/gaz. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un appareil destiné à enlever une matière particulaire d'un liquide qui lui est associé; la figure la est une représentation schématique d'une variante éventuelle de l'appareil de la figure 1, et les figures 2 et 3 montrent d'autres dispositifs permettant d'opposer une résistance à un écoulement direct de gaz. On voit sur la figure 1 un appareil comportant une colonne 1 présentant des parties 2a et 2b à plus faible dia- mètre, et une sortie 3. La partie 2a comporte une entrée 4 de gaz,et la sortie 3 communique avec un éjecteur 5 à gaz d'entraînement, faisant office de pompe permettant, en ser- vice, de décharger par un conduit 6 la matière particulaire. La colonne 1 comporte également une sortie 7 de gaz, une entrée 8 de l'alimentation et une entrée 9 de gaz supplé- mentaire. En service, la colonne 1 est placée verticalement et les parties 2a et 2b sont disposées au-dessous de la colonne 4 2496856 Une suspension de matière particulaire, à laquelle le liquide est associé, est introduite par l'entrée 8 de l'a- limentation, et du gaz est introduit par l'entrée 4 de gaz. Un lit se forme dans une région 10 et, ensuite, la matière particulaire dont le liquide a été enlevé passe vers le bas pour former,dans une région 11, un lit à garnissage relative- ment tassé. Le lit tassé oppose une résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie 3 et encourage le gaz à passer vers le haut en traversant la région 10, de manière à enlever le liquide de la matière particulaire contenue dans cette région 10. Le gaz chargé de vapeur du liquide et/ou de liquide entralné quitte l'appareil par la sortie 7. - Le liquide peut être récupéré du gaz,et le gaz recy- clé pour effectuer un nouvel enlèvement de liquide. La matière particulaire provenant du lit de la région 11 est déchargée dans le conduit 6 par l'éjecteur 5, et de la nouvelle matière particulaire descend de la région 10 pour maintenir l'existence du lit à garnissage relative- ment tassé dans la région 11. Il va de soi que, si le lit tassé présent dans la région 11 n'opposait pas de résistance, le gaz introduit par l'entrée 4 tendrait à sortir de l'appareil par la sortie 3 et l'éjecteur 57plutôt qu'à monter et à enlever du liquide de la matière particulaire présente dans la région 10 et à laquelle du liquide est associé. La matière particulaire présente dans une région 12 y forme un lit dilaté ou fluidifié. Pour éviter la nécessité de fluidifier la totalité du lit dans la région 10 (et réduire ainsi les quantités de gaz qu'il faut introduire), tout en évitant essentiellement de noyer le lit par du solvant libre, on peut introduire du gaz supplémentaire par une entrée 9 de gaz supplémentaire afin de former un lit fluidifié seulement dans une région a. Ainsi, une quantité relativement importante de gaz peut servir au traitement initial de la matière particulaire, à laquelle du liquide est associé, lorsque cette matière est 2496856 introduite par l'entrée 8. La matière particulaire peut être déchargée par le conduit 6 vers un séparateur à cyclone (non représenté), par exemple, ce qui permet de recueillir la matière particulaire comme produit. On voit que le gaz et la matière particulaire circu- lent à contre-courant lors du fonctionnement de l'appareil de la figure 1 et, aussi, que les dimensions de la colonne 1 sont choisies de manière à obtenir pour la matière particu- laire un temps de séjour approprié au degré requis d'enlè- vement de liquide. On voit sur la figure la une variante éventuelle de l'appareil de la figure 1, comportant dans la partie 2b une entrée 4a de gaz supplémentaire pour faciliter le démarrage de l'appareil. En service, pour commencer avec un appareil vide, on introduit par l'entrée 8 d'alimentation (représentée sur la figure 1) une suspension de matière particulaire, à laquelle du liquide est associé, et l'on introduit du gaz par l'entrée 4a de gaz supplémentaire, à un débit suffisant pour empêcher la matière particulaire de tomber directement par la sortie 3 dans l'éjecteur 5. Donc, un lit se forme dans les régions 11, 12 et 10 et lorsqu'un niveau de lit convenable pour le fonctionnement a été atteint, on arrête l'introduction du gaz par l'entrée 4a de gaz supplémentaire et l'on introduit du gaz par l'entrée 4 de gaz, le fonction- nement s'effectuant ensuite comme décrit ci-dessus à propos de la figure 1. On voit sur la figure 2 un autre dispositif permet- tant d'opposer, selon la présente invention, une résistance à l'écoulement du gaz. On voit une colonne 21 comportant un tube 22 d'alimentation, une sortie 23 de produit et une sortie 24 de gaz. En service, de la matière particulaire, à laquelle du liquide est associé, est traitée pour enlever le liquide, dans un appareil semblable à celui de la figure 1, sauf qu'il n'y a pas de lit à garnissage relativement tassé au-dessus de l'éjecteur à gaz d'entraînement (éjecteur 5 6 2496856 de la figure 1). Au contraire, l'éjecteur envoie la matière particulaire, dont le liquide a été enlevé, vers la colonne 21 (Figure 2) par le tube 22 d'alimentation, de sorte qu'il se forme dans une région 25 un lit à garnissage relativement tassé. Ce lit tassé oppose une résistance, selon la présente invention, de sorte que, dans l'appareil d'enlèvement de liquide alimentant en matière particulaire le tube 22, du gaz destiné à enlever le liquide est encouragé à traverser le lit de matière particulaire, à laquelle du liquide est associé, plutôt que d'emprunter directement la sortie de cette matière particulaire. Pendant que de la matière particulaire est ajoutée au lit dans la région 25, par le tube 22 d'alimentation, de la matière particulaire sort du sommet du lit en empruntant la sortie 23 du produit. Le gaz quitte la colonne 21 par la sortie 24. Un séparateur à cyclone n'est pas nécessaire. On choisit les dimensions de la colonne 21, notam- ment le positionnement de la sortie 23 du produit, de manière qu'en service la profondeur du lit dans la région 25 oppose la résistance nécessaire. On doit comprendre que, lorsque de la matière parti- culaire introduite par le tube 22 comporte encore un peu de liquide associé, une quantité supplémentaire de liquide peut être enlevée de la matière particulaire pendant que celle-ci est présente dans la région 25. On voit sur la figure 3 un récipient 31 comportant un tube 32 d'alimentation et un tube 33 de sortie. En service, de la matière particulaire, à laquelle du liquide est associé, est traitée pour enlever le liquide dans un appareil semblable à celui de la figure 1, sauf que cet appareil (de la figure 1) ne comporte pas de lit à garnissage relativement tassé au-dessus de l'éjecteur à gaz d'entraînement (éjecteur 5 de la figure 1). Au contraire, l'éjecteur alimente en matière parti- culaire, dont le liquide a été enlevé, le récipient 31 par le tube 32, de sorte qu'il se forme un lit dans une région 34. Ce lit oppose une résistance, selon la présente invention, de sorte que, dans l'appareil d'enlèvement de liquide alimentant en matière. particulaire le tube 32, du gaz destiné à enlever le liquide est encouragé à traverser un lit de matière particulaire, à laquelle du liquide est associé, plutôt que d'emprunter directement la sortie des- tinée à la matière particulaire. Lorsque de la matière particulaire est ajoutée à la région 34 par le tube 32 d'alimentation, de la matière par- ticulaire sort du récipient 31 par la sortie 33. La matière particulaire peut être déchargée par la sortie 33 vers un séparateur à cyclone (non représenté), par exemple, de sorte que de la matière particulaire peut être retirée comme produit. Les dimensions du récipient 31 sont choisies de manière qu'en service on obtienne la résistance nécessaire. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'inven- tion, de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits et représentés pour enlever un liquide d'une matière particulaire à laquelle le liquide est associé. 8 2496856 REVENDICATIONS 1. Procédé pour enlever un liquide d'une matière particulaire à laquelle le liquide est associé, caractérisé en ce qu'on forme un lit contenantela matière particulaire et le liquide qui lui est associé; on fait passer dans le lit un gaz pour entraîner le liquide du lit dans le-gaz; on enlève du lit le gaz et le liquide que celui-ci a entraîné; on soutire du lit, par une sortie, la matière particulaire dont le liquide a été enlevé; et l'on crée une résistance s'opposant à l'écoulement direct du gaz par la sortie réser- vée à la matière particulaire, de manière à encourager le gaz à traverser le lit, plutôt qu'à emprunter directement la sortie de la matière particulaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le lit est formé dans un récipient, et la résistan- ce s'opposant à l'écoulement direct du gaz par la sortie réservée à la matière particulaire est créée'par un lit de matière particulaire placée entre le corps du récipient et la sortie de la matière particulaire. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agencement de la matière particulaire dans le récipient est tel que la matière particulaire, dont le liquide a été enlevé dans le récipient, tombe dans une région située au-dessous d'une entrée de gaz et forme, dans cette région, un lit à garnissage relativement tassé, de manière à opposer une résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie destinée à la matière particulaire et à encourager le gaz à traverser un lit présent dans ce récipient, plutôt qu'à emprunter directement la sortie réservée à la matière particulaire. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le lit est formé dans un premier récipient, et la matière particulaire, dont le liquide a été enlevé, passe par la sortie réservée à la matière particulaire et est transportée vers un autre récipient pour y former un second lit de manière à créer une résistance à l'écoulement du gaz par la sortie destinée à la matière particulaire du premier récipient. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière particulaire à laquelle du liquide est associé est une suspension conte- nant des particules sensiblement sphériques. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les particules sensiblement sphériques sont celles produites par un procédé de précipitation de gel, et le liquide associé est un agent servant à sécher les particules du gel. 7. Appareil pour enlever un liquide d'une matière particulaire à laquelle le liquide est associé, cet appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un récipient (1), des- tiné à contenir un lit (10) de matière particulaire et le liquide qui lui est associé, un dispositif pour faire passer du gaz dans un tel lit (10) lorsque ce lit est contenu dans le récipient (1), de manière que le liquide soit entraîné du lit dans le gaz, un dispositif pour enlever du récipient le gaz et le liquide que celui-ci entraîne, une sortie (3) destinée à soutirer du récipient (1) la matière particulaire dont le liquide a été enlevé, et un dispositif pour créer une résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie réservée à la matière particulaire, de manière à encourager le gaz à traverser le lit (10) plutôt qu'à emprunter directemen la sortie (3) réservée à la matière particulaire. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'agencement est tel que la matière particulaire, dont le liquide a été enlevé dans le récipient (1), peut tomber dans une région (11) située au-dessous d'une entrée (4) du gaz et former, dans cette région (11), un lit à garnissage relativement tassé de manière à créer une résis- tance à l'écoulement direct du gaz par la sortie (3) et à encourager le gaz à traverser un lit (10) formé dans le réci- pient (1) plutôt qu'à emprunter la sortie (3). 9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'agencement est tel que la matière particulaire, dont le liquide a été enlevé, peut passer par la sortie (3) et être transportée vers un second récipient (21, 31) pour former un second lit (25,34) afin de créer la résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie (3). 2496856 10. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un éjecteur (5) de gaz destiné à transporter la matière particulaire prove- nant de la sortie (3). 11. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 7,8 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte une colonne (1) présentant une extrémité (2a,2b) à plus faible diamètre, cette extrémité comportant une sortie (3) permettant de sou- tirer la matière particulaire et une entrée (4) destinée à l'introduction d'un gaz dans la colonne (1), laquelle com- porte également une entrée (8),destinée à introduire une suspension comprenant la matière particulaire et le liquide qui lui est associé dans la colonne (1),et une sortie (7) de gaz, l'agencement étant tel qu'en service la matière parti- culaire, dont le liquide a été enlevé dans la colonne (1), peut tomber dans la partie extrême (2b) à plus faible dia- mètre pour y former un lit (11) à garnissage relativement tassé au-dessus de la sortie (3), de manière à opposer une résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie (3) et à encourager le gaz à traverser la colonne (1) plutôt qu'à emprunter directement la sortie (3). 12. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une colonne (1) présentant une sortie (3) pour le soutirage de la matière particulaire de la colonne (1), une entrée (4) destinée à permettre l'introduc- tion d'un gaz dans la colonne (1), une entrée (8) destinée à l'introduction d'une suspension comprenant la matière particulaire et le liquide qui lui est associé, et une sortie (7) de gaz, la colonne (1) communiquant avec un récipient (21,31) destiné à contenir un lit (25,34) de matière de manière à opposer une résistance à l'écoulement direct du gaz par la sortie (3) de la colonne (1) et à encourager le gaz à traverser la colonne (1) plutôt qu'à emprunter direc- tement la sortie (3), l'appareil comportant également un éjecteur (5) destiné à transporter la matière particulaire de la sortie (3) au récipient (21,31).