Brevet FR2552751A1 — publié le 19850405

L'invention concerne un procédé et un appareil pour enlever d'un liquide, par exemple l'eau, les gaz qui y sont Si l'on peut purifier ou épurer des liquides comme l'eau, par de nombreux moyens connus comme la distillation, la plupart de l'eau épurée continue à contenir quelques gaz atmosphériques qui y sont dissous, comme du dioxyde de carbone (ou gaz carbonique) et des gaz analogues, ce qui peut s'avérer inopportun lorsque l'eau est destinée à certaines applications, par exemple celles se situant dans le domaine médical Il est donc souhaitable de proposer un appareil capable d'enlever rapidement de tels gaz dissous, de façon à pouvoir fournir un liquide pur. La description de l'invention présentée ci-après se référera souvent au cas de l'eau, mais l'on comprendra que l'invention peut être mise en oeuvre dans le cas de nombreux autres liquides. On connait actuellement l'utilisation d'un vide ou d'un vide partiel pour enlever d'un liquide les gaz qui y sont dissous En particulier, les brevets US-A-2 151 644, US-A-2 041 059 et US-A-3 116 999 décrivent tous l'application, en général,d'une telle technique faisant appel à une dépression ou à un vide. La présente invention vise à éliminer certains des inconvénients de l'art antérieur en proposant, pour l'enlèvement de gaz dissous dans un liquide, un procédé et un appareil, cet 25 appareil pouvant être produit de façon moins onéreuse et étant moins complexe à construire et à faire fonctionner que les appareils de l'art antérieur. En principe, la présente invention se fonde, pour le fonctionnement de cet appareil, sur le principe du baromètre à eau et, donc, un baromètre classique à eau doit être considéré comme constituant l'arrière-plan technologique. L'appareil de la présente invention comprend, de façon générale, une haute colonne de dégazage, dont la hauteur est d'au moins 10 m, c'est à dire que cette longueur excède la hau35 teur d'eau qui serait supportée dans la colonne par la pression atmosphérique lorsque le sommet de la colonne est sensiblement sous vide, comme dans un baromètre La hauteur de cette colonne est de préférence d'au moins 18,3 m Un évent, comportant une vanne sélectivement manoeuvrable, est situé au sommet de la colonne tandis qu'un tube de vidange, commandé par une vanne, est situé au bas de la colonne, pour relier celle-ci à un récipient destiné à collecter le liquide débarrassé de ses gaz ou "dégazé" Un réservoir séparé est destiné à alimenter la colonne en eau Initialement, la colonne est emplie d'eau et toutes les vannes d'admission à la colonne ou de sortie de cette colonne sont fermées Une vanne reliant le bas de la colonne au réservoir est alors ouverte et on laisse le niveau d'eau atteindre dans cette colonne un niveau d'équilibre qui, si la colonne se trouvait au niveau de la mer, correspondrait à une hauteur d'environ 10,34 m L'espace situé au dessus de l'eau sera alors essentiellement un espace sous vide et les gaz dissous vont alors quit'ter le liquide se trouvant à la partie inférieure de la colonne 15 pour migrer vers le vide Après un temps de durée convenable à ce niveau d'équilibre, on vidange dans un récipient collecteur le liquide se trouvant dans la partie inférieure de la colonne et qui est débarrassé de ses gaz Le récipient collecteur doit être une poche aplatie ou un autre récipient sous vide de manière à empêcher:du gaz de revenir se dissoudre dans le liquide On ferme ensuite la vanne de vidange, on emplit de nouveau la colonne et le cycle se répète alors. On peut prévoir au bas de la colonne une source de chaleur pour effectuer une opération de distillation qui utili25 se le vide produit pour abaisser la température d'ébullition et diminuer la quantité d'énergie nécessaire pour une distillation. L'invention sera décrite maintenant plus en détail, à titre illustratif et nullement limitatif, en regard du dessin 30 annexé dont la figure unique est une représentation schématique de l'appareil selon l'invention. Un appareil, désigné de façon qénérale par l'indice , pour éliminer les gaz d'un liquide, ou dégazer un liquide, comprend une colonne 12 essentiellement verticale Pour servir dans le cas de l'eau, la colonne 12 doit, si elle est au niveau de la mer, présenter une hauteur approximative d'au moins m et elle est, de façon souhaitable, bien plus haute Une hauteur de 18,3 m correspond à une colonne pouvant bien fonc- tionner Comme on le comprendra en examinant plus complètement la présente description, l'appareil proposé sera d'autant plus efficace que la colonne aura une plus grande hauteur Un tube 14 de vidange est situé au bas de la colonne 12 Une vanne 15 peut être ouverte ou fermée pour commander l'écoulement dans le tube 14, et un récipient collecteur 16 est relié à l'extrémité J du tube 14 de vidange Le récipient 16 peut être constitue par l'un quelconque des divers dispositifs ou récipients évitant la réintroduction de gaz et leur venue au contact du liquide dé10 barrassé de gaz De tels récipients peuvent comprendre une poche de matière plastique, qui est initialement aplatie et qui se dilate à mesure qu'elle se remplit de liquide, ou bien un récipient dans lequel règne une dépression ou un vide séparé. Bien entendu, la poche de matière plastique aplatie constitue 15 la version du récipient qui est la moins onéreuse et l'une des plus pertinentes. Un second tube 18 de vidange comporte une vanne 19 et est relié par un tube 20 à un réservoir 22 Le réservoir 22 doit pouvoir contenir au moins le volume d'eau devant être con20 tenu dans la colonne 12, et ce réservoir doit être équipé d'un dispositif (non représenté) permettant de le remplir jusqu'au niveau voulu Un trou d'homme 24, ou orifice 24, donne accès à ce réservoir 22 Une pompe 28 aspire par un tube 30 le liquide du réservoir 22 et refoule ce liquide dans un conduit 26 de remplissage Le conduit 26 comporte une vanne 27 de commande assurant ou interrompant la liaison sélective entre la colonne 12 et le réservoir 22 Le conduit 26 de remplissage peut être disposé comme représenté sur la figure unique mais il peut, en variante, être introduit dans la colonne 12 jusqu'au voisinage 30 du niveau 34 de l'eau à l'équilibre Un évent 33 est disposé au sommet 32 de la colonne 12 et une vanne 31 d'évent est interposée dans cet évent 33 et constitue un moyen pour obturer sélectivement et de manière étanche l'évent 33. On peut prévoir au bas de la colonne 10 une source 38 35 de chaleur pour qu'un distillation plus efficace puisse être réalisée en raison de l'abaissement de la température d'ébullition produit par la formation d'une dépression ou d'un vide au dessus de la surface du liquide (en 36) La sortie 33 peut être reliée à un condenseur, à utiliser dans une telle opération de distillation. On va maintenant décrire le procédé de mise en oeuvre de l'appareil de l'invention. Initialement, les vannes 15 et 19 sont fermées et les vannes 31 et 27 ouvertes On fait ensuite fonctionner la pompe 28, ce qui emplit d'eau la colonne 12 jusqu'à ce que de l'eau commence à sortir par l'évent 33 On ferme ensuite les vannes 27 et 31 et l'on ouvre la vanne 19 Le liquide de la colonne 12 MI va se vidanger ou s'écouler jusqu'à un niveau d'équilibre, représenté en 34 sur la figure unique Dans le cas de l'eau comme liquide, et si l'appareil se trouve au niveau de la mer, ce niveau correspondra à une hauteur d'environ 10,34 m, et l'espace 36 aau dessus de l'eau liquide correspondra essentiellement à un vide. i 5 On laisse l'eau demeurer non troublée ni agitée dans la colonne Les gaz dissous se trouvant dans la colonne vont alors migrer du liquide vers le vide quasitotal correspondant à l'espace 36 Au bout d'un certain temps, le système parviendra à un équilibre et une forte quantité des gaz aura atteint la phase vapeur emplissant alors l'espace 36 On ferme ensuite la vanne 19 et 20 l'on ouvre la vanne 15, ce qui permet à une certaine quantité d'eau débarrassée des gaz de s'écouler ou de se vidanger dans le récipient collecteur 16 On répète ensuite le processus, et l'eau de remplissage chasse alors les gaz par l'évent 33, jusqu'à obtention de la quantité voulue d'eau purifiée ou épurée. 25 Le mode de réalisation représenté sur la figure unique est un système à une seule cuve ou une seule colonne Il sera cependant évident pour l'homme du métier que l'on peut utiliser plusieurs colonnes, de sorte que, par exemple, la pompe pourra fonctionner de façon relativement continue et, pendant que cette pompe alimente une colonne, d'autres colonnes peuvent tendre vers une phase d'équilibre ou avoir atteint cette phase d'équilibre et d'autres colonnes encore peuvent être en cours de vidange. Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, 35 de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil d'élimination des gaz, décrits et représentés. REVENDICATIONS 1 Appareil pour le dégazage de l'eau, caractérisé en ce qu'il comprend: une colonne ( 12) de dégazage, destinée à enlever de l'eau les gaz qui y sont dissous, cette colonne comportant un sommet ( 32) et une base et ayant une longueur excédant la hauteur de l'eau qui serait supportée au sein de la colonne par la pression atmosphérique lorsque le sommet de la colonne est essentiellement sous vide; un réservoir ( 22) d'eau un organe ( 33) pour constituer un évent de sortie des gaz du sommet ( 32) de la colonne ( 12); un organe ( 131) destiné à obturer sélectivement l'orga'ne ( 33) d'évent; des organes ( 14,15) pour vidanger sélectivement de la colonne ( 12-) l'eau débarrassée de gaz; un dispositif destiné à relier sélectivement la colonne ( 12) au réservoir ( 22) en vue de commander et régler l'écoulement de l'eau entre le réservoir ( 22), la colonne ( 12) et 20 le réservoir ( 22); et un récipient ( 16) sous vide et qui est relié aux organes ( 14,15) destinés à la vidange sélective de l'eau dont les gaz ont été éliminés, en vue de recevoir et de conserver l'eau débarassée des gaz. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également une source de chaleur ( 38) en liaison fonctionnelle avec la colonne ( 12). 3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif reliant la colonne ( 12) au réservoir ( 22) 30 comprend un premier conduit ou tube ( 18) reliant le réservoir ( 22) au bas de la colonne ( 12) et, dans ce premier conduit ( 18) une vanne ( 19) destinée à la vidange sélective de l'eau de la colonne ( 12) vers le réservoir ( 22). 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en 35 ce que le dispositif de liaison comprend une pompe ( 28) pour pomper ( 30) l'eau du réservoir vers la colonne ( 12) par l'intermédiaire d'un second conduit ( 26) reliant la pompe ( 28) au sommet ( 32) de la colonne ( 12). Procédé pour enlever de l'eau les gaz qui y sont dissous, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes consistant à emplir entièrement d'eau une colonne; fermer de manière étan5 che cette colonne; manoeuvrer un circuit de vidange au bas de la colonne pour que l'eau descende jusqu'à atteindre dans cette colonne un niveau d'équilibre défini par la pression atmosphérique ambiante en créant dans cette colonne, au dessus de ce niveau d'équilibre, un vide partiel; laisser l'eau demeurer non trou10 blée à ce niveau d'équilibre dans la colonne pendant que les gaz dissous se déplacent vers le haut pour parvenir dans la zone de vide partiel, afin de dégazer l'eau; et soutirer par vidangeage l'eau dégazée. 6 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en 15 ce que les organes de vidange sont situés au bas de la colonne ( 12) et en pe que le dispositif de liaison comprend un premier conduit ( 18,20) reliant le réservoir ( 22) au bas de la colonne ( 12) et une vanne ( 19) montée dans ce premier conduit ( 18,20) et commandant la vidange sélective de l'eau de la colonne ( 12) 20 dans le réservoir ( 22).