Brevet FR2584945A1 — publié le 19870123

Procédé de séparation de gouttelettes d'un liquide impur entraînées dans un courant de gaz ou de vapeurs, et dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention concerne un procédé de séparation de gouttelettes d'un liquide riche en impuretés peu au pas volatiles entrainées dans un courant de gaz ou de vapeurs. Elle s'étend à un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. On a jusqu'ici effectué la séparation de telles gouttelettes dans une colonne de vaporisation et de lavage, comprenant dans sa partie inférieure des moyens d'introduction du liquide impur vaporisé, surmontés de plateaux d'échange avec un reflux de liquide épuré ou d'un liquide propre introduit dans la partie supérieure de la colonne. Cette épuration est souvent parfaite à l'aide d'éléments d'arret, tels qu'ut tricot ou treillage métallique, disposés en tête de la colonne. La séparation ainsi obtenue s'effectue convenablement, mais les plateaux de séparation s'encrassent peu à peu du fait que les impuretés entraînées dans les gouttelettes lors de la vaporisation du liquide impur se déposent sur les plateaux. Leur efficacité se réduit alors dans le temps, et il faut périodiquement arrêter le fonctionnement de la colonne de vaporisation pour en nettoyer les plateaux encrasses. Il peut arriver également que le liquide impur contienne des impuretés, telles que des détersifs, favorisant la formation d'une mousse. Lorsque la mousse s'élève jusqu'au niveau des plateaux inférieurs, ceux-ci ne jouent plus leur rôle séparateur. La présente invention a pour but de permettre une bonne séparation des impuretés peu ou pas volatiles contenues dans les gouttelettes sans qu'il soit nécessaire d'arrêter périodiquement l'opération de vaporisation et de lavage pour nettoyer des plateaux séparateurs. Elle a encore pour but d'éviter la mise hors service temporaire de plateaux séparateurs par une mousse formée au cours de la vaporisation d'un liquide. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on pulvérise dans le courant gazeux des gouttelettes d'un liquide plus pur que celui des gouttelettes à séparer, en un débit supérieur à celui des gouttelettes entraînées dans le courant gazeux. Selon une variante préférée, lorsque l'on vaporise un liquide contenant des impuretés peu ou pas volatiles en vue d'en séparer une fraction liquide concentrée en impuretés, et l'on condense le courant de vapeur débarrassé d'au moins la majeure partie des gouttelettes entraînées au cours de la vaporisation, on utilise au moins une partie du courant de liquide impur à évaporer comme liquide de pulvérisation. Dans le cas où l'on ne soumet pas en continu le liquide impur à évaporer à la vaporisation, on recycle la totalité du courant de vapeur condensée comme liquide de pulvérisation pendant les périodes au cours desquelles le liquide impur n'est pas soumis à la vaporisation. Le dispositif de séparation selon l'invention, comprenant une enceinte dans laquelle circule un courant de gaz ou de vapeur chargé de gouttelettes riches en impuretés peu ou pas volatiles, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'introduction à l'intérieur de l'enceinte d'un liquide plus pur que celui des gouttelettes à séparer, en débit supérieur à celui de ces gouttelettes, des moyens de pulvérisation de ce liquide au sein du courant de gaz ou de vapeurs, et des moyens de recueil d'un mélange de gouttelettes de liquide impur et de liquide de pulvérisation. Lorsque le dispositif de séparation comprend au moins une colonne de lavage d'un courant de vapeurs chargées de gouttelettes riches en impuretés peu ou pas volatiles, vaporisées à partir d'un liquide contenant ces impuretés, en contre-courant d'un condensat sensiblement exempt de ces impuretés, ou de liquide propre il comporte de préférence au-dessus d'un organe d'introduction du courant de vapeurs un organe de pulvérisation des vapeurs d'un liquide plus pauvre en ces impuretés. Dans le cas d'une alimentation discontinue de la colonne de lavage en liquide impur, l'organe d'introduction du liquide plus pauvre est relié avantageusement à une alimentation en condensat sensiblement exempt d'impuretés, pour assurer l'arrêt des gouttelettes pendant les périodes où l'alimentation en liquide impur de la colonne est interrompue. Il est décrit ci-après, à titre d'exemples et en référence aux figures du dessin annexé, un dispositif de séparation de gouttelettes entrarnées dans un courant de gaz ou de vapeurs. La figure 1 représente très schématiquement le principe de la séparation. La figure 2 représente un dispositif de séparation de gouttelettes entrainées dans des vapeurs formées à partir d'effluents aqueux d'une centrale nucléaire contenant des sels (notamment des phospha-tes, des borates, des sels de calcium), des huiles, des détergents et des eomposés radioactifs, dont on veut séparer une fraction concentrée en ces impuretés. Dans la figure 1, le courant de gaz chargé de gouttelettes riches en impuretés circule dans un conduit 2. Une tuyauterie 3 permet l'introduction d'un liquide plus propre qui est pulvérisé dans la buse 4 dirigée dans le sens de l'écoulement du gaz. En aval de cette buse de pulvérisation, un organe de séparation 5, pouvant être constitué par exemple par des plaques perforées en chicane ou par un cyclone, assure la séparation d'un liquide peu chargé en impuretés, formé par la réunion des gouttelettes de liquide impur et de liquide plus propre pulvérisé. Il s'écoule en aval de l'organe de séparation un gaz épuré. Dans la figure 2 les effluents aqueux chargés de 2,5 g/l de sels minéraux, d'un peu d'huiles, de détergents et d'ammoniac, ainsi que de sels radioactifs en très faibles concentrations, sont introduits en débit de 3,5 tonnes/heure par la vanne 10 et le conduit 10A dans l'installation et parviennent à la buse de pulvérisation 11, disposée dans la partie inférieure de la colonne de lavage 12. A la partie inférieure de cette colonne, une solution d'effluents concentrés 20 est évacuée pour partie par le conduit 13 et la vanne 14, pour être par exemple stockée. Ces effluents sont évaporés par circulation à l'aide de la pompe de recirculation 15 dans le vaporiseur 16, alimenté en vapeur de chauffe sous pression par la vanne 17. La vapeur de chauffe condense est évacuée par le conduit 18. Du vaporiseur 16, les vapeurs formées à partir de la solution concentrée, contenant 0,5% de gouttelettes concentrées à une concentration en sels de 250 g/l, sont dégages au débit de 4 tonnes/heure dans la colonne 12, au-dessous de la buse de pulvérisation 11. Le liquide pulvérisé capte environ 80% du débit de gouttelettes, qui retombent dans le bain 20 de liquide concentré en pied de colonne. Par ailleurs, la vapeur ascendante entraîne environ 0,5% (soit 17,5 kg/h) de gouttelettes d'effluents pulvérisés. Au-dessus du dispositif de pulvérisation, il parvient dans les plateaux perforés de lavage (seuls deux plateaux 21 et 22 ont été représentés pour plus de simplicité) 4 t/h de vapeur contenant - 4 kg/h de gouttelettes concentrées à 250 gil de sels - 17,5 kg/h de gouttelettes d'effluents à 2,5 g/l. soit 21,5 kg/l de gouttelettes à une concentration moyenne de 48,5 g/l environ. La quantité de sels entraînés par la vapeur est donc réduite d#en- viron un facteur 5 par rapport à celle qui se présenterait en l'absence de pulvérisation des effluents par la buse 11, et la concentration des gouttelettes en sels est également réduite d'un facteur voisin de 5. Ce résultat est particulièrement intéressant lorsque les gouttelettes entraînées contiennent certains sels en saturation. Cette pulvérisation assure également l'abattage des mousses pouvant être entraînées par la vapeur, la désurchauffe de la vapeur produite par la vaporisation des concentrats et le dégazage partiel de l'alimentation en effluents (en particulier air et ammoniac). Dans les plateaux perforés de lavage, la vapeur s'élève à contre-courant d'un reflux d'eau condensée sensiblement exempte de sels, introduit par le conduit 23 et la vanne 24, qui arrête les gouttelettes de liquide. La concentration en sels des gouttelettes de vapeur entraînées restant faible, les plateaux perforés sont peu sujets à ltencrassezent. Au-dessus des plateaux, un garnissage en tricot métallique 25 assure une élimination finale des gouttelettes de liquide pouvant subsister. La vapeur d'eau séparée est envoyée par le conduit 26 au condenseur 27. Ce dernier est alimenté en eau de refroidissement par le conduit 28 ; l'eau est évacuée par le conduit 29. En tête du condenseur 27, un évent 30 évacue les gaz non condensables. L'eau condensée recueillie dans la partie inférieure du condenseur 27 en est évacuée par la pompe 31 et le conduit 32. Une partie est recyclée à titre de reflux par les conduits 33 et 23 et la vanne 24 en tête de la colonne de lavage 12. Une autre partie est refroidie dans le refroidisseur 34, en échange indirect de chaleur avec de l'eau introduite en 35 et évacuée en 36. Le distillat refroidi est évacué par la vanne 37. Pour le cas où l'alimentation en effluents serait# interrompue, une vanne 38 permet d'envoyer une partie de l'eau condensée à la buse de pulvérisation, de façon à continuer à assurer l'arrêt des gouttelettes de liquide concentrées en sels. Bien que le dispositif de séparation de gouttelettes concentrées en sels à partir d'effluents vaporisés qui vient d'être décrit en référence à la figure 2 paraisse la forme de réalisation préférable de l'invention, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention. En particulier on pourrait assurer l'élimination des gouttelettes concentrées dans une première enceinte, et le lavage des vapeurs épurées de ces gouttelettes dans une colonne distincte de la première enceinte. REVENDICATIONS 1/ Procédé de séparation de gouttelettes d'un liquide riche en impuretés peu au pas volatiles entraînées dans un courant de gaz ou de vapeurs (1), caractérisé en ce que l'on pulvérise (4) dans le courant gazeux des gouttelettes d'un liquide plus pur que celui des gouttelettes à séparer, en un débit supérieur à celui des gouttelettes entratnées dans le courant de gaz ou de vapeur. 2/ Procédé selon la revendication 1, dans lequel on vaporise (16-12) un liquide en vue d'en séparer une fraction liquide concentrée en impuretés, et on condense (27) le courant de vapeur débarrassé d'au moins la majeure partie des gouttelettes entratnées au cours de la vaporisation, caractérisé en ce que l'on utilise comme liquide de pulvéri sation au moins une partie du liquide à vaporiser. 3/ Procédé selon la revendication 2, dans lequel on n'introduit pas en continu le liquide contenant des impuretés comme liquide de pulvérisation, caractérisé en ce que l'on recycle alors au moins une partie du courant de vapeur condensée comme liquide de pulvérisation pendant les périodes au cours desquelles le bain de liquide n'est pas alimenté. 4/ Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant une enceinte (2) dans laquelle circule un courant de gaz ou de vapeurs chargé de gouttelettes riches en impuretés peu ou pas volatiles, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (3) d'introduction à l'intérieur de l'enceinte d'un liquide plus pur que celui des gouttelettes à séparer, en débit supérieur à celui de ces gouttelettes des moyens (4) de pulvérisation de ce liquide au sein du courant de gaz ou de vapeurs, et des moyens (5, 6) de recueil d'un mélange de gouttelettes à séparer et de liquide de pulvérisation. 5/ Dispositif selon la revendication 4, comprenant au moins une colonne (12) de lavage d'un courant de vapeurs chargées de gouttelettes riches en impuretés peu volatiles vaporisé à partir d'un liquide contenant ces impuretés, en contre-courant d'un condensat sensiblement exempt de ces impuretés, caractérisé en ce qu'il comporte au-dessus d'un organe (19) d'introduction du courant de vapeurs un organe (11) de pulvérisation en contre-courant des vapeurs d'un liquide plus pauvre en ces impuretés. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe de pulvérisation du liquide plus pauvre en impuretés est relié à une vanne (10) d'alimentation en liquide à vaporiser contenant les impuretés. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte également une vanne (38) de liaison de l'organe de pulvérisation avec une alimentation en condensat sensiblement exempt d'impuretés.