Brevet FR2599989A1 — publié le 19871218

Appareillage de mélangeur-décanteur à goulotte noyée La présente invention concerne un appareillage de mélangeur-décanteur à goulotte noyée. On sait que le procédé de mélange-décantation consiste à produire une dispersion suffisamment fine des deux liquides non miscibles l'un dans l'autre pour faciliter Les échanges, puis à séparer à nouveau les deux liquides non miscibles par décantatito-.Gênéralement, un des liquides ést constitué par une solution impure d'un produit déter10 miné, tandis que l'autre liquide est un solvant organique servant soit de solvant spécifique du produit considéré, soit de support de dilution pour un échangeur d'ions spécifique du produit consideré. L'installation complète comporte habituellement une batterie d'extraction 15 formée par la juxtaposition d'un certain nombre de mélangeurs-décanteurs dans lesquels la solution impure du produit considéré circule à contre-courant du liquide organique, puis une batterie de réextraction d'un type identique et dans laquelle le liquide organique circule 20 à contre-courant d'une solution pure recueillant le produit, ce qui parmet au liquide organique d'être utilisé en circuit fermé. Chaque mélangeur-décanteur-de la batterie comporte essentiellement un mélangeur recevant les deux produits liquides à la base et produisant leur agitation afin d'obtenir la dispersion recherchée, puis une cuve de décantation dans laquelle le mélange circule lentement et se sépare progressivement en raison même de la non miscibilité des liquides et de la non stabilité de la dispersion. Il est clair que, pour un débit donné, l'encombrement de chaque mélangeur dépend du temps de séjour de la dispersion avant son passage à la décantation, ce temps dépendant de l'efficacité des échanges qui augmente avec la finesse de la dispersion. De son coté, l'encombrement de chaque décanteur dépend également du temps de séjour de la dispersion qui le traverse, ce temps étant fonction de la vitesse de coalescence de la dispersion qui diminue au contraire lorsqu'on augmente la finesse de la dispersion. En conséquence, il existe toujours une taille optimum pour les gouttelettes de la dispersion qui procure l'encombrement, donc le prix minimum pour l'ensemble de l'installation. Outre le mélangeur et la cuve de décantation, les liquides et mélanges de liquides sont véhiculés dans l'installation au moyen de pompes ou de pompes-agitateurs. 10 Un mélangeur-décanteur tels que ceux utilisés dans la présente invention a été schématisé sur la figure I; sur cette figure on a représenté: - en 1, le mélangeur comportant notamment des arrivées de liquides 2 et 3 et un agitateur 4 - en 5, une pompe qui assure l'élévation jusqu'à un niveau convenable du mélange réalisé dans le mélangeur - en 6, une goulotte qui assure le transport du mélange de liquide sortant de la pompe 5 jusqu'à l'entrée dans la cuve de décantation 7 dans laquelle les deux liquides en s'écoulant à faible vitesse se séparent progressivement pour donner naissance d'une part à une phase légère (généralement organique) qui est évacue en 8 et d'autre part à une phase lourde (généralement aqueuse) 25 qui est évacuéeeen 9. - en 12, un réguLateur d'interface. On notera que pour des raisons de commodités d'installation l'alimentation de la cuve de décantation 7 s'effectue par l'extrémité de ladite cuve qui se trouve 30 la plus éloignée du mélangeur de telle sorte que la goulotte 6 assure le transport du mélange de liquide sur des distances qui peuvent être élevées compte tenu des dimensions des installations. Il s'en suit que: - d'une part on constate que, compte tenu de l'écoulement des liquides dans la goulotte et de la longueur de ladite goulotte, il se produit déjà en général une certaine séparation des liquides dans ladite goulotte et que l'on est amené, si l'on veut éviter un remé05 lange desdits liquides lorsque ces liquides sont introduits dans la cuve de décantation, à prévoir des dispositifs spéciaux à l'extrémité de la goulotte, - d'autre pnrt, pour les installations de grandes dimensions, la construction et le maintien de 10 la goulotte posent certains problèmes difficiles. Il a été trouvé et cela constitue l'idée de base de l'invention que l'on pouvait améliorer de façon notable et sur divers plans, l'appareillage de mélangeur-décanteur du type décrit ci-dessus en utilisant 15 une goulotte immergée dans la cuve de décantation. La présente invention concerne donc un appareillage de méLangeurdécanteur comportant au moins un ensemble constitué d'un ou de plusieurs méLangeurs en série équipés de moyens d'agitation et de pompage, d'au moins 20 une goulotte et d'une cuve de décantation alimentée par le courant liquide en provenance de ladite (ou desdites) goulotte, caractérisé en ce que ladite (ou lesdites) gouiotte est noyée dans ladite cuve de décantation. L'invention peut être illustrée schématique25 ment par la figure 2, sur laquelle on a représenté en coupe longitudinale verticale: - en 7, une cuve de décantation dont la forme générale est sensiblement parallèlépipédique - en 6, la goulotte qui a la forme d'un tube 30 et qui comporte une arrivée 10 des liquides en provenance de la pompe (non représentée) et une sortie Il directement dans laaite cuve - en 8 et 9, les sorties respectives des phases légères et lourdes des liquides; ces phases se sont 35 formées durant le trajet du mélange dans la cuve de décantation. 4: Il convient de savoir que la goulotte entrant à une des extrémités de la cuve de décantation doit amener le mélange des liquides au voisinage de l'autre extrémité de ladite cuve; or ladite goulotte s'étend sur une partie 05 notable de la largeur de ladite cuve; on pouvait donc s'attendre logiquement à ce que la présence d'une goulotte de ce type dans une cuve o s'effectue la séparation de deux liquides et par conséquent des échanges de matière entre la partie basse et la partie haute de ladite cuve; 10 gêne considérablement et freine ces échanges. Or, il a trouvé que, dans la mesure o l'espace libre situé de part et d'autre de la goulotte (c'est-à-dire l'espace situé entre la paroi latérale de la goulotte et la paroi de la cuve lui faisant face) représenterait entre 10 et 15 25 % environ de la largeur totale de la cuve, les échanges de matière n'étaient pas perturbés par la présence de la goulotte. Autrement dit, à condition de respecter les limites indiquées ci-dessus, les dimensions de la cuve de décantation ne devront pas être modifiées lorsque 20 l'on dispose dans ladite cuve une goulotte immergée selon l'invention. Il est tout à fait possible selon l'invention de prévoir, notamment pour les installations de grandes dimensions, que l'amenée du mélange de liquide dans la 25 cuve s'effectue non pas par une mais par plusieurs goulottes parallèles immergées; dans ce cas, il convient également que l'espace libre permettant les échanges de matière représente entre environ 10 et environ 25 % de la largeur totale de la cuve. La position de la goulotte (ou des goulottes) dans la cuve n'est pas déterminante mais bien évidemment il est préférable que le niveau de ladite goulotte soit trè,s sensiblement le niveau prévu, dans ladite cuve, comme étant celui de séparation entre les deux phases 35 des liquides. On a précédemment indiqué que dans les installations antérieures, il seproduisait déjà, durant le trajet des liquides dans la goulotte, une séparation entre les phases légère et lourde desdits liquides; 05 cela est également vrai dans le cadre de la présente invention mais alors le fait de l'immersion de la goulotte dans la cuve permet d'utiliser encore plus ce phénomène en ménageant des ouvertures (trous, fentes) sur lés faces inférieures et Supérieures de la goulotte dans la zone d'apparition d'une phase Lourde et/ou d'une phase Légère dans ladite goulotte. Grâce à ces ouvertures. les phases considérées rejoignent directement les phases correspondantes qui sont déjà soit au fond (phase lourde) soit à la partie supérieure (phase légère) de la cuve. Ceci constitue un avantage car le méLange restant dans la gouLotte dispose d'une durée de séjour additionnelle pour - sa séparation. La forme de la (ou des) goulotte est généralement (en coupe transversale) rectangulaire présen20 tant ainsi des faces supérieures et inférieures horizontales; il a été trouvé qu'il pouvait être souhaitable en vue de favoriser la circulation vers le bas et/ou vers le haut de phases lourdes ou légères du mélange liquide que ces faces (supérieures et/ou inférieures) 25 soient en totalité ou en partie inclinées par rapport à un plan horizontal. En particulier, si la goulotte est formée de faces verticales réunies entre elles par deux faces (une supérieure et une inférieure) qui sont parallèles et inclinées vers le côté de la cuve, alors les éventuels produits lourds s'écouleront le long de la face supérieure vers la partie basse de la cuve et les produits légers s'écouleront, sur l'autre côté de la goulotte, le long de la face inférieure vers la partie haute de la cuve. Enfin, on notera que grâce à l'invention, iL est tout à fait possible et parfois souhaitable de remplacer la (ou les) gouLotte classiquement connue par un ou plusieurs rangées de tubes immergés. L'exemple non limitatif ci-après illustre 05 l'invention: - on a réalisé un méLangeur-décanteur destiné à assurer la séparation d'un mélange de deux phases non miscibles dans une proportion de 50 % environ de phase aqueuse et 50 % de phase organique; - après essai préliminaire, il s'est avéré que la cuve de décantation nécessaire, a une longueur de 2 m, une largeur de 0,7 m et une hauteur utile de 1 m; - la goulotte noyée installée au niveau de 0,5 m à l'intérieur du décanteur, est de section rectangulaire 15 de 0,15 i de hauteur, de 0,55 m de largeur et de 1,7 m de longueur, avec extrémité complètement ouverte; de sorte qu'il reste dans le décanteur de chaque côté de la goulotte, un espace de 0,075 m permettant les passages verticaux des liquides. REVENDICATIONS 1. Appareillage de mélangeur-décanteur comportant au moins un ensemble constitué d'un ou de plusieurs mélangeurs en série équipés de moyens d'agitation et de pompage, au moins une goulotte et une cuve de décantation 05 alimentée par le liquide parcourant ladite goulotte, caractérisé en ce que lafite goulotte est noyée dans ladite cuve de décantation. 2. Appareillage selon La revendication 1, caractérisé en ce que ladite goulotte occupe environ 75 à environ 90 % de La largeur de ladite cuve de décantation. 3. Appareillage selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la goulotte est située sensiblement au même niveau que celui marquant la séparation 15 des deux phases du mélange. 4. Appareillage seLon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite goulotte comporte sur sa face supérieure et/ou sa face inférieure des ouvertures facilitant l'évacuation des phases déjà 20 séparées. 5. Appareillage selon l'une ou plusieurs revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les faces supérieures et /ou inférieures de ladite goulotte sont au moins en partie inclinées par rapport à un plan 25 horizontal. 6. Appareillage selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les goulottes sont constituées par 1, 2 ou 3 rangées de tubes.