Brevet FR2520258A1 — publié le 19830729

Extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe continue, fonctionnant en continu. La présente invention concerne un extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe continue, fonctionnant en continu, destiné au mélange et à la séparation de deux fluides de poids spécifiques différents et alimentés par deux amenées séparées, au moyen d'un tambour centrifuge au moins partielle- ment conique, pouvant être entraîné en rotation et tourner autour d'un axe horizontal, qui comprend des zones de clarifi- cation et une zone de mélange, l'amenée des fluides dans la zone de mélange s'effectuant à partir de chambres situées à l'intérieur du tambour centrifuge, et un transporteur à vis sans fin entraîné et tournant dans le tambour selon une vitesse de rotation différencielle par rapport à celui-ci, dont les hélices sont adaptées à la paroi interne du tambour et qui achemine les matières solides qui se déposent du fait de la force centrifuge dans l'enceinte de séparation constituée entre le moyeu de la vis sans fin et le tambour vers une sortie de matières solides formée dans la zone terminale conique étroite du tambour, et comprenant un dispositif de turbinage prévu dans une chambre de turbinage et destiné à l'évacuation d'une première phase fluide, et comprenant également une enceinte d'évacuation pour une seconde phase fluide limitée en direction de la chambre de séparation par un déversoir et fermée par rapport à l'enceinte de turbinage. Un extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe con- tinue est connu par exemple par le document DE-PS 29 01 607 (figure 2). Les extracteurs centrifuges du type mentionné sont utili- sés pour transférer, à partir de fluides contenant des matiè- res à extraire et de préférence contenant de grandes quantités de matières solides, l'extrait dissous au moyen d'un agent d'extraction fluide dans cet agent d'extraction, la solubilité de l'extrait dans l'agent d'extraction devant être plus importante que dans le fluide qui contient un produit à extraire Dans ce cas, l'agent d'extraction peut être la phase fluide spécifiquement légère ou encore la phase fluide specifiquement lourde. Pour obtenir un rendement d'extraction élevé, il faut qu'il y ait, pour le transfert des matières à extraire de la phase fluide aqueuse et contenant des matières à extraire et des matières solides dans l'agent d'extraction, un bon mélange ou un contact intime entre les deux phases fluides, le nombre es étapes d'extraction pouvant être atteint étant alors particulièrement élevé, ainsi que le taux d'extraction, lorsque ce processus d'extraction s'effectue à contre-courant dans la zone de mélange Lorsqu'il s'agit d'une extraction à contre-courant, le processus d'extraction peut être en outre réalisé avec une quantité minimale d'agent d'extraction. Dans l'extracteur centrifuge connu, les deux phases fluides sont envoyées par l'intermédiaire de conduites d'ame- née séparées dans des chambres séparées disposées à l'inté- rieur du moyeu de la vis sans fin et envoyées par l'intermé- diaire d'ouvertures depuis ces chambres dans la zone de mélange qui est prévue dans la zone des hélices du transpor- teur à vis sans fin, les fluides devant traverser à contre- courant et en étant soumis à un mélange poussé les hélices du transporteur à vis sans fin. Mais on a constaté qu'à l'intérieur de la zone de mélange, on obtient un contact intime et de ce fait un bon effet de mélange entre les deux phases fluide lorsque la différence de densité entre les deux phases fluides n'est pas trop importan- te et lorsque les fluides se prêtent facilement à la formation d'émulsions. En outre, il est vrai que l'on sait par le document DE-PS 27 01 763 comment disposer à l'intérieur des hélices, dans la zone de mélange et en vue d'un mélange intensif, un certain nombre de positions de contact telles que des segments ou des pièces façonnées qui n'influent cependant sur l'effet de mélange que de façon très limitée, comme l'ont démontré des recherches poussées, du fait que les fluides mélangés à l'intérieur des hélices et sous l'influence des forces centri- fuges qui agissent fortement sur eux sont à nouveau très rapidement séparés, ce qui fait que le mélange intime que l'on recherche pour les fluides n'est atteint que de façon très limitée. Des recherches ont en outre montré que l'on obtient le meilleur effet de mélange intensif lorsque, lors de l'entrée du fluide provenant de la chambre située à l'intérieur du moyeu de la vis sans fin dans la zone de mélange, le fluide est envoyé directement dans l'autre phase fluide respective, ce qui est le cas pour l'entrée de la phase fluide spécifique- ment lourde dans la zone de mélange, o celle-ci, du fait de son poids spécifique plus élevé, doit traverser la phase fluide spécifiquement plus légère dans la zone externe du tambour, ce qui fait que la phase fluide spécifiquement lourde parvient en contact intime avec la phase fluide spéci- fiquement plus légère. Lorsqu'elle pénètre dans la zone de mélange, la phase fluide légère ne vient par contre pratiquement en contact qu'avec la surface de la phase fluide spécifiquement plus lourde, ce qui fait qu'on n'obtient à ce niveau qu'un faible effet de mélange. L'objet de la présente invention est de constituer des extracteurs centrifuges à contre-courant à enveloppe continue du type mentionné de manière à créer plusieurs positions de contact intensif dans la zone du mélange de manière à amélio- rer l'effet d'extraction de l'extracteur. Selon l'invention, ce problème est résolu du fait qu'à l'intérieur de la zone de mélange, entre l'entrée des phases fluides légère et lourde, est disposé au moins un déversoir qui divise la zone de mélange en chambre de mélange et en chambre de séparation, et en ce que des canalisations d'ame- née sont prévue pour l'alimentation de la phase fluide légère provenant de la chambre à l'intérieur du moyeu de la vis sans fin dans la première chambre de séparation et de mélange, canalisations qui débouchent à proximité de la paroi interne de l'enveloppe du tambour dans la zone de la phase fluide spécifiquement lourde, et en ce que pour l'évacuation de la phase fluide légère qui a été séparée de la première chambre de séparation et de mélange dans la chambre suivante qui est la seconde chambre de séparation et de mélange sont prévues une ou plusieurs canalisations d'évacuation montées sur le déversoir qui débouchent également dans la zone de la phase fluide lourde. La disposition d'une canalisation d'amenée destinée à l'alimentation de la phase fluide spécifiquement légère qui parvient jusqu'à proximité de la paroi interne de l'enveloppe du tambour et de ce fait dans la zone de la phase fluide spécifiquement plus lourde, et la disposition additionnelle d'un déversoir dans la zone de mélange avec une canalisation d'évacuation pour la phase fluide spécifiquement légère qui a été séparée dans la première chambre de séparation et de mélange, et qui parvient également jusque dans la zone de la phase spécifiquement lourde, a pour effet de déterminer dans l'extracteur deux positions de contact o s'effectue un mélange intensif additionnel, qui améliore sensiblement l'effet d'extraction dans l'extracteur. Plus en détail, l'invention prévoit que la zone de mélange est disposée entre les hélices du transporteur à vis sans fin. Cette zone de mélange est limitée vis-à-vis des zones de clarification par des disques de séparation. Le déversoir forme en direction de la paroi interne de l'enveloppe du tambour un interstice annulaire, et il est par ailleurs fermé en direction du moyeu de la vis sans fin. Avantageusement, ce déversoir est de forme angulaire. Quant aux canalisations d'évacuation, elles sont montées sur la branche du déversoir qui est en direction axiale. L'invention sera maintenant décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation et avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un extracteur centrifuge à contrecourant à enveloppe con Unue du type décrit dans le préambule, en coupe verticale, la figure 2 est une coupe transversale de la figure 1, montrant à plus grande échelle la zone de mélange de l'extrac- teur centrifuge. La figure 1 représente un extracteur centrifuge à contre- courant à enveloppe òn Unue, constitué par un tambour 1 de forme conique et cylindrique, dans lequel est monté un trans- porteur à vis sans fin 3 entralné et tournant par rapport à l'enveloppe 2 du tambour selon une vitesse de rotation diffé- rencielle, le transporteur à vis sans fin comprenant des hélices 4 qui sont adaptées à la paroi interne de l'enveloppe du tambour, la régulation de la vitesse de rotation différen- cielle entre le transporteur à vis sans fin et l'enveloppe du tambour étant réalisée au moyen d'une transmission cycli- que 5 reliéeau transporteur à vis sans fin et à l'enveloppe du tambour, et le tambour étant monté rotatif dans un carter 6 constitué par l'enveloppe 7 du carter et le couvercle 8 de ce carter L'entraînement de l'enveloppe du tambour et du transporteur à vis sans fin par l'intermédiaire de la transmission cyclique est réalisé par exemple au moyen d'un moteur électrique non représenté qui entratne selon des vitesses de rotation déterminées et par l'intermédiaire de courroies trapézoïdales 9, 10 1 ea transmission cyclique et de ce fait également l'enveloppe du tambour et le transpor- teur à vis sans fin. Dans l'enceinte de séparation, dans la zone des hélices 4 et entre le moyeu Il de la vis sans fin et l'enveloppe 2 du tambour, sont montés des disques de séparation 12, 13 qui subdivisent l'enceinte de séparation en zones de clarifica- tion 14, 15 et en une zone de mélange 16. A l'intérieur de la zone de mélange 16 est monté un déversoir 17 qui présente un interstice annulaire en direc- tion de la paroi interne de l'enveloppe 2 du tambour et qui est fermé en direction du moyeu de la vis sans fin et consti- tué sous une forme angulaire, et qui subdivise par ailleurs la zone de mélange en une première et en une seconde chambres de séparation et de mélange 18, 19, une canalisation d'évacua- tion 20 étant prévue dans la branche axiale du déversoir, dont l'ouverture est située dans la zone de la phase fluide spécifiquement plus lourde dans la seconde chambre de sépara- tion et de mélange 19 et sert à l'évacuation de la phase fluide spécifiquement plus légère qui a été séparée dans la première chambre de séparation et de mélange 18. On prévoit pour l'amenée de la phase fluide spécifiquement 252025 V plus légère une conduite d'amenée 21 qui débouche dans une chambre 22 disposée à l'intérieur du moyeu 11 de la vis sans fin De la chambre 22 partent une ou plusieurs canalisations 23 qui débouchent dans la zone de la phase fluide spécifique- ment lourde dans la première chambre de séparation et de mélange 18, à proximité de la paroi interne de l'enveloppe 2 du tambour La conduite d'amenée 21 est entourée d'une condui- te d'amenée 24 destinée à l'alimentation de la phase de fluide > Pécifiquement plus lourde et elle débouche dans une chambre 25 située à l'intérieur du moyeu 11 de la vis sans fin, à une certaine distance de la chambre 22, et elle com- prend une ou plusieurs ouvertures de sortie 26 qui débouchent dans la zone de la seconde chambre de séparation et de mélan- ge 19. Alors que l'évacuation de la phase fluide spécifiquement plus légère s'effectue par l'intermédiaire d'un dispositif de turbinage 27 qui est monté dans une chambre de turbinage 28 à l'intérieur du couvercle 8 du carter, et que la chambre de turbinage est limitée par rapport à la zone de clarifica- tion 15 par un déversoir 29, l'évacuation de la phase fluide spécifiquement plus lourde de la zone de clarification 14 du tambour s'effectue par l'intermédiaire de tubes d'évacuation qui débouchent dans une canalisation annulaire 31 de. laquelle le fluide est envoyé du tambour dans le couvercle 8 du carter par l'intermédiaire d'une canalisation de sortie 32, la phase fluide lourde étant évacuée de ce couvercle par l'intermédiaire de la sortie 33. Les matières solides centrifugées dans le tambour sont envoyées vers l'ouverture d'extraction 34 constituée dans l'enveloppe du tambour par le transporteur à vis sans fin 3 monté dans la zone conique du tambour et au moyen des hélices 4 fixées à la vis sans fin, d'o elles sont évacuées par l'intermédiaire de l'ouverture de sortie 35 pratiquée dans l'enveloppe 7 du bâti. L'extracteur fonctionne de la façon suivante: Une fois que le tambour de l'extracteur a atteint la vitesse de rotation nécessaire à son fonctionnement, on commence par amener le fluide spécifiquement plus lourd et 252 021 contenant des matières solides par l'intermédiaire de la conduite d'amenée 24 dans la chambre 25 à l'intérieur du moyeu 11 de la vis sans fin, et ce fluide parvient ensuite par l'intermédiaire des ouvertures de sortie 26 dans la zone de mélange 16 Dès que le tambour est rempli d'une quantité déterminée de fluide spécifiquement lourd, ce fluide s'écoule en direction de la partie conique au tambour o il est extrait sans pression du tambour en rotation par l'intermédiaire des tubes d'évacuation 30, de la canalisation annulaire 31 et de la canalisation de sortie 32 Simultanément, les matières solides qui sont centrifugées dans le tambour et qui se déposent sur la paroi interne du tambour sont entraînées par les hélices 4 du transporteur à vis sans fin 3 et acheminées en direction de l'ouverture de sortie 34 pratiquée dans l'enveloppe du tambour, et extraites de ce tambour dans un état relativement sec. Lorsque le tambour est rempli du fluide spécifiquement plus lourd, on amène par l'intermédiaire de la conduite d'amenée 21 le fluide spécifiquement plus léger tel que l'agent d'extraction dans le tambour, à contre-courant par rapport au fluide spécifiquement plus lourd, et il parvient d'abord dans la chambre 22 située à l'intérieur du moyeu 11 de la vis sans fin, et de là et par l'intermédiaire de canali- sations 23, et du fait du fluide refoulé dans la chambre 22 et de la baisse de pression qui en-résulte dans la zone de la phase fluide spécifiquement lourde, à l'intérieur de la zone de mélange 16 de la chambre de séparation et de mélange 18, entre les hélices 4 du transporteur à vis sans fin Comme la totalité du fluide spécifiquement plus léger traverse la phase fluide spécifiquement lourde et du fait qu'un mouvement turbulent additionnel entre les fluides a lieu entre le transporteur à vis sans fin 3 en rotation et l'enveloppe 2 du tambour qui l'entoure et qui tourne selon une vitesse diffé- rencielle, on obtient un mélange intensif entre les fluides dans cette chambre de séparation et de mélange 18. Selon la différence entre les poids spécifiques des deux fluides et selon la durée pendant laquelle les fluides restent dans le tambour, une certaine séparation s'effectue à nouveau entre les deux fluides entre les hélices 4 pendant le passage à contre-courant des fluides, ce qui fait que la phase fluide syéçifiquement plus légère et qui est à nouveau au moins partiellement séparée et qui se trouve dans la première chambre de séparation et de mélange 18 peut être utilisée pour un nouveau mélange intensif avec la phase fluide spéci- fiquenent lourde, cette phase fluide spécifiquement plus légère qui a été séparée de la première chambre de séparation et de mélange 18 étant envoyée par l'intermédiaire du déversoir 17 qui sépare les chambres de séparation et de mélange 18, 19 et par l'intermédiaire de la canalisation 20 dans la phase fluide spécifiquement plus lourde de là seconde chambre de séparation et de mélange 19, o s'effectue également un nouveaumélange intensif entre les fluides Sur le parcours allant au côté d'extraction dans la zone de clarification 15, la phase fluide spécifiquement plus légère circule à contre- courant par rapport à la phase fluide spécifiquement lourde qui arrive en provenance des ouvertures de sortie 26, ce qui fait qu'un troisième mélange intensif entre les fluides s'effectue dans cet endroit Le fluide spécifiquement plus léger parvient en outre par l'intermédiaire de la zone de clarification 15 dans la chambre de turbinage 28 de laquelle elle est extraite sous pression du tambour au moyen du dispo- sitif de turbinage 27. La figure 2 montre essentiellement la zone de mélange 16 de la figure 1, mais à plus grande échelle, le fluide et les mati 4 res solides se trouvant dans le tambour étant représen- tés graphiquement pour une meilleure compréhension. L'invention peut naturellement être utilisée pour des extracteurs centrifuges à contre-courant à enveloppe pleine dans lesquels la phase fluide spécifiquement lourde et extrai- te est évacuée du tambour en même temps que les matières solides. REVENDICATIONS 1 Extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe con- tinue, fonctionnant en continu, destiné au mélange et à la séparation de deux fluides de poids spécifiques différents et alimentés par deux amenées séparées, au moyen d'un tambour centrifuge au moins partiellement conique, pouvant être entraîné en rotation et tourner autour d'un axe horizontal, qui comprend des zones de clarification et une zone de mélan- ge, l'amenée des fluides dans la zone de mélange s'effectuant à partir de chambres situées à l'intérieur du tambour centri- fuge, et un transporteur à vis sans fin entraîné et tournant dans le tambour selon une vitesse de rotation différencielle par rapport à celuici, dont les hélices sont adaptées à la paroi interne du tambour et qui achemine les matières solides qui se déposent du fait de la force centrifuge dans l'enceinte de, séparation constituée entre le moyeu de la vis sans fin et le tambour vers une sortie de matières solides formée dans la zone terminale conique étroite du tambour, et comprenant un dispositif de turbinage prévu dans une chambre de turbinage et destiné à l'évacuation d'une première phase fluide, et comprenant également une enceinte d'évacuation pour une seconde phase fluide limitée en direction de la chambre de séparation par un déversoir et fermée par rapport à la chambre de turbinage, caractérisé en ce qu'à l'intérieur de la zone de mélange ( 16), entre l'entrée des phases fluides légère et lourde, est disposé au moins un déversoir ( 17) qui divise la zone de mélange en chambre de mélange et en chambre de sépa- ration ( 18, 19), et en ce que des canalisations d'amenée ( 23) sont prévue pour l'alimentation de la phase fluide légère provenant de la chambre ( 22) à l'intérieur du moyeu ( 11) de 3 U la vis sans fin dans la première chambre de séparation et de mélange ( 18), canalisations qui débouchent à proximité de la paroi interne de l'enveloppe du tambour dans la zone de la phase fluide spécifiquement lourde, et en ce que pour l'éva- cuation de la phase fluide légère qui a été séparée de la première chambre de séparation et de mélange ( 18) dans la chambre suivante qui est la seconde chambre de séparation et de mélange ( 19) sont prévues une ou plusieurs canalisations d'évacuation ( 20) montées sur le déversoir ( 17) qui débouchent également dans la zone de la phase fluide lourde. 2 Extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe pleine fonctionnant en continu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de mélange ( 16) est disposée entre les hélices ( 4) du transporteur à vis sans fin ( 3). 3 Extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe pleine fonctionnant en continu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone de mélange ( 16) est limitée vis-à-vis des zones de clarification ( 14, 15) par des disques de séparation ( 12, 13). 4 Extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe pleine fonctionnant en continu selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déversoir ( 17) forme en direction de la paroi interne de l'enveloppe du tambour un interstice annulaire, et est par ailleurs fermé en direction du moyeu ( 11) de la vis sans fin. Extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe pleine fonctionnant en continu selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que le déversoir ( 17) est de forme angulaire. 6 Extracteur centrifuge à contre-courant à enveloppe pleine fonctionnant en continu selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les canalisations ( 20) sont montées sur la branche du déversoir ( 17) qui est en direction axiale.