Brevet FR2648725A1 — publié le 19901228

I PROCEDE ET DISPOSITIF DE DESAERATION L LIQUIDES La présente invention concerne un procédé et un dispositif de désaération de liquide et notamment de pate a popler. La pète à papier réalisée & partir de vieux poplers comporte généralement, après les traitements de désintégration et d'épuration primaire, une étape d'éclaircissement de la pète, par extraction des pigments, et des encres, encore appelée désencrage. Ce désencrage est réalisé habituellement par la technique de flottation: la pète à popler est inJectée sous pression dans une cuve & travers des inJecteurs mélangeurs qul forment une mousse dont les bulles captent les encres. La mousse est ensulte séparee du reste de la pâte par flottation lente ou rapide suivant le dlsposltif utilisé, et prélevé. Cette technique de la flottation par production de mousse peut également être utilisee pour les contaminants oe faibles dimensions et poids, outres que l 'encre. Cependant, si cette technique donne de borns résultats sur la qualite du désencrage de la pate, elle présente des inconvénlents au niveau du traitement de la mousse extraite. En effet, la mousse une fois prélevée dolt être cassée, c'est-à-dire désaérée, tout d'abord pour rédulre l'important volume qu'elle occupe, ensulte pour séparer l'air de la fraction de pète qu'elle contlent afin de la recycler. La mousse est détruite généralement dans des appareils séparateurs connus qui fonctionnent Cependant, le liqulde recueilli présente encore une quantité importante d'air sous forme de très nombreuses bulles de très faibles dimensions; la densité de la pâte est de l'ordre de 0,7 à 0,5. Et ce liquide que l'on veut réutilliser est dlfficile à transporter du fait précisément de cette présence d'air: il se forme des poches d'air dans les conduites qui empochent l'utilisation de pompes classiques. Il faut alors prévoir des pompes volumétriques d'un coût élevé. La présente invention a pour objectif de réaliser un appareil qui désaire totalement les liquides, non pas par extraction forcée de l'air sous forme de bulles, mais par extraction et libération de l'air contenu dans le liquide et dans les bulles, qui pourraient se former, de telle sorte quelle que soit la quantité d'air contenu dans le liquide, ce liquide après traitement ne présente plus aucune trace d'air. L'invention a pour objet un procédé de aésaération de liquide et notamment de pàte à papier caractérisé en ce que en continu on introduit le liquide dans un volume clos, on le centrifuge violemment à l'aide de premiers moyens mécaniques et simultanement on le soumet à une agitation intense & l'aide de seconds moyens mécaniques, afin de créer c'importantes turbulences qui libètrent l'air et lui permettent de se rassembler librement, c'est-À-aire sans entraînement de bulles, au centre du volume a'ou il est évacuA, et on le dirige simultanément et progressivement vers une conouite oe sortie qui i'evacue apres eésaéralon. L'invention a également pour objet un dispositif de désaération de liquide et notamment de pâte à papier caractérisé en ce qu'il comporte: - un volume clos muni d'une conduite d'entrée du liquide aéré, d'une conduite de sortie du liquide désaéré, et d'une conduite d'évacuation de l'air; un rotor comportant un arbre s'étendant dans le volume, l'arbre portant des moyens de centrifugation du liquide, et des moyens d'agitation intense du liquide centrifugé. Le dispositif est encore remarquable par les caractéristiques suivantes Il comporte - des moyens ce régulation du débit de liquide en sortie afin de contrôler la durée de l'agitation du liquide; - une enveloppe perforée, séparant le volume en deux zones, une zone d'entrée comportant les moyens d'agitatlon intense et de désaération, et une zone de repos et de sortie du liquide dêseéré, cette enveloppe perforée étant destinée à coopérer à la régulatlon au débit de liquide désaéré; - le volume clos est une enceinte de forme générale cylindrlque, l'arbre du rotor s'étend le long de l'axe de révolution du volume, les moyens de centrifugation sont des ailettes ou aubes, de préférence radiales et la condulte de sortie de l'air est disposee oans l'oxe de révolution; - l'enveloppe perforee est cylindrique, de meme axe de révolution que l'axe du volume; - les moyens d'agitation intense sont constitués d'éléments de surface et d'ouvertures permettant la circulation radiale du l:quioe, les éléments de surface éetant portés par les moyens ce centrifugation: - les moyens d'aoitation intense sont constitues d'un tambour de préférence de forme génerale cylindrique, mobile en rotation avec ie rotor, port4 par l'extrémité. aes aubes ce centrifuúation, comportant une pluralité d'ouvertures radiales ou perforations; - les sections des perforations de l'enveloppe son tres lnférieures à celles du tambour, de telle sorte que la résistance à l'écoulement à travers le tambour soit négligeable devant la réslstance à l'écoulement à trovers l'enveloppe, afln que le tambour en mouvement reste plongé dans le liqulde et l'agite pendant la durée nécessaire à se désaoratlon; - de préférence, les perforations du tambour et de l'enveloppe sont en général des trous mais pourrlaient *tre des fentes; et le diamètre des trous de l'enveloppe est environ cinq fois inférieur à celui des trous du tambour. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront ce-la description oui va suivre. La présente invention apporte les avantages suivants - le liquide en sortie est totalement désaéré il n'y a plus aucune trace d'air, ce qui n'est pas le cas après décantation, même lorsque la durée de décantation est longue; - la désaération est très rapide: une agitation de quelques instants suffit; - l'enveloppe agit également comme tamis de filtration ce qui permet de séparer les grosses impuretés qui pourraient boucher des inJecteurs, notamment lorsque le liquide, désaéré est destiné à subir un nouveau désencrage; - les perforations de l'enveloppe peuvent être très fines et le dispositif peut alors etre utilisé également comme un classeur de fibres, une partie seulement des fiores traversant l'enveloppe, et l'autre partie étant séparée en vue d'un traitement ultérieur. Afin de mieux comprendre l'invention on a ilustrê au dessin annexé un exemple de réalisation de l'invention, dons lequel - la f:gure J est une vue schématique en coupe longituainaie du dispositif selon i'lnvention dans une première variante de réallsation; - la fglEure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention dans une seconde variante de réalisation. - la figure 3 est une vue en perspective d'un tambour de centrifugation et d'agitation selon l'lnvention; - la figure 4 est une vue en coupe transversale du tambour de la figure 3; - la figure 5 est une vue en perspective d'une variante de réallsatlon du tube collecteur d'air selon l'invention. Comme on le voit sur le dessin, le dispositif de désadration selon l'invention comporte un volume clos I de préférence cylindrique d'axe 2 de révolution, muni d'une conduite d'entrée 3 ce pâte aérée, d'une conouite &uqu;2) de sortie 4 de pâte désaérée, et d'une conduite 5 d'évacuation d'air. A l intérieur de ce volume 1, on dispose un rotor comportant un arbre 6 qui s'étend dans l'axe 2 de révolution du volume 1. Cet arbre porte des moyens de centrifugation et des moyens d'agitation intense du liquide centrifugé. Dans l'exemple de réalisation les moyens de centrifugation sont des ailettes 7 ou aubes radiales droites; on peut également prévoir des aubes radiales courbes dont la forme est représentée sur la figure 3. A l'extrémité des aubes 7. on dispose des éléments de surface destinés à créer des turbulences importantes dans la pâte projetée par centrifugation vers les parois de la cuve. Dans l'exemple ce réalisation ces éléments de surfaces sont constitués a'un tambour 8, de forme générale cylindrique, coaxial à l'axe de révolution 2, comportant une multitude de perforations 9. Ce tambour constitue un moyen d'agitation en ce sens que la pâte, violemment centrifugée par îes aubes 7 frappe en partie les éléments de surface 10 ou tambour (c'est-à-dire la partie non periorée), Je restant traversant les perforations 9. Le cébit de pate est réglé de telle sorte que le niveau Il de pâte soit suffisant pour que la surface du tambour reste constamment noyée dans la pâte. Ainsi cette surface perforée se déplace dans une pate, soumise à une force centrifuge. Les dimensions des perforations sont telles que la pâte, après projection centrifuge, ne pouvant s'écouler et s'éloigner des aubes, revient vers le tambour et le traversant, est & nouveau soumise à son agitation violente. Le tambour, n'est qu'une variante de réalisation et peut être remplacé par tout autre ensemble équivalent, constituant une enveloppe cylindrique comportant ces éléments de surface que la pâte vient heurter, ce qui semble casser les bulles et libérer l'air qui, sous l'e*ffet du gradient de pression dO a la centrifugation, se déplace vers le centre, et des perforations pour laisser la pate circuler & travers cette enveloppe cylindrique d'agitation. D'autre part, on peut également au sens de l'invention prévoir un tambour de forme de révolution conique. Le dispositif comporte des moyens de régulation du débit du liquide désaéré. Il est en effet nécessaire que la pate soit agitée pendant un temps suffisamment long pour que la désaeration soit complète. A cet effet, on maintient la pète dans le volume en réduisant le débit en sortie. Dans une première variante on dispose une simple vanne 12 sur la conduite de sortie 4. Cependant, en pratique il faut que le debit en entrée soit constant ce qui n'est pas le cas notamment du fait, que le liquide à l'entres contient une grande proportion d'air. En conséquence, la quantité de pète dans le volume 1 peut varier très rapidement et l'épaisseur de l'anneau de pate centrifugée peut diminuer au point oue le tambour d'agitation n'est plus noyé dans la pate. Pour remédier à cette difficulté on dispose avantageusement autour du rotor une enveloppe perforée 13, qui sépare le volume i en deux zones une zone d'entrée 19 comportant les moyens mecaniques de déseaération: le rotor avec son arbre, ses aubes, et le tambour, et une zone de sortie 20 et de repos du liquide désaéré. Cette enveloppe 13 a pour fonction de coopérer à la régulation du débit de liquide aéré: à cette fin les dimensions des perforations, trous ou autres formes, sont choisies de telle sorte que leur section soit très inférieure à celle du tambour. La perte de charge dans le tambour est alors insensible devant la perte de charge de l'enveloppe. La pète est alors retenue dans la zone d'entrée contre l'enveloppe, qu'elle traverse lentement. et elle forme un cylindre d'épaisseur assez stable dans lequel le tambour est noyé. De préférence, le diaomètre des perforations de l'enveloppe est environ de cinq fols inférieur au diamètre des perforations du tambour. ^ titre d'exemple non limitotif, les perforations de l'enveloppe peuvent avoir un diamètre de 1 à 5 mlllimètre pour des perforations du tambour de 5 à 25 millimetre de dlomètre; mais les perforations de l'enveloppe peuvent être plus fines avec un diamètre inférieur & 1 millimètre. En outre, on dispose sur le rotor, à l'extrémité radiale, au moins une pale 14 destinée à balayer la surface interne de l'enveloppe afin d'éviter son colmatage. Dans l'exemple illustre cette pale est disposée sur la surface du tambour et s'étend sur toute la longueur. D'autre part, on prévoit un tube 15 collecteur de l'air extrait de la pate. Ce tube est dispose coaxialement b l'axe 2 de révolution du rotor, du cote de la conduite 5 de sortie de]'air. Ce tube détermine une zone oe tranriquilisation ce 1' air; en effet l'air e: d'aubes et l'air qui s'y trouve est donc au repos. Ce tube s'étend du coôté de la sortie d'alr, afin de le guider vers la conduite 5 de sortie, mais Il peut s'étendre également sur une plus grande proportion de l'arbre 6 et meme constituer l'arbre.. Dans ce Cas, par exemple (figure 5>, le tube peut porter les aubes 7 et comporter sur sa surface des perforations 18 de circulation de l'air. Le dispositif illustré sur la figure 1 représente une première variante de roéalisatilon: l'entrée de la pète aérée, est disposée à une extrémité du volume, perpendiculairement V'axe du volume. Lq conduite de sortie 4 de pète désaérée est disposée du côté de l'extrémité opposée, de manière que la pète parcourre toute la longueur du cylindre avant d'être évacuée. Le conduite 5 d'évacuation de l'air est disposée dans l'axe 2 du côté de la conduite 3 d'admission de pète, à l'opposé des organes d'entraînement du rotor. Dans la variante de réalisation illustrée sur la figure 2, la conduite d'entrée de pète est située dans l'axe 2 du volume, du coté opposé aux organes d'entrainement du rotor, et l'évacuation de l'air se fait du côté desdits organes d'entraînement. Le tube collecteur d'air débouche dans un caisson 21 de réception d'air solidaire de l'enceinte o est disposé la conduite 5. En outre, on dispose à l'entrée du caisson 21 de réception d'air une paroi en forme de couronne 22 destinée à maintenir la pate dans le cylindre sous i'actlon centrifuge, et à l'empocher d'en sortir et de pénétrer dans ledit caisson. Une telle couronne peut également être prévue dans l'exemple de la figure 1, référence 23; elle est montée dans ce cas à l'extrémité du tambour 8 et s'étend vers l'axe central 2 pour former un bord de retenue de l'ordre de 20 à 30 millimètres. L'invention n'est pas limitée au présent dispositif, et elle porte également sur le procédé de désaération lui-même: la pète en sortie du séparateur de mousse est introduite dans le volume 1 par la conduite d'entrée 3. Le rotor est mis en mouvement et a l'aide des aubes la pète est centrifugée violemment. Sous cette action la pète est projetée sur les parois du volume, ou mieux sur l'enveloppe de séparation 13. La vanne 12 et l'enveloppe 13 assurent une régulation du débit permettaent d'avoir une quantité minimum de pète dans le volume. Lae pate est soumise slmultanément à la centrifugation, à l'action mécanique d'agitateurs qui détruisent les fines bulles et libèrent l'air qui se déplace et se rassemble vers l'axe central du volume. La pate désaérée par l'agltation forcée qu'elle subit, traverse l'enveloppe 13 progressivement et se dirige vers la conduite 4 de sortie. 1Simultanémentl'air recueillit au centre du volume évacué par une simple conduite disposée dans l'axe central dudit volume. Comme on le volt ce procédé est continu, ce qui permet d'alimenter directement en sortie une nouvelle cellule de désencrage ou tout autre dispositif dont le fonctionnement est contlnu. Le dispositif, selon cette invention, présente de nombreux avantages: - le volume fonctionne lndifféremment avec un cylindre horizontal ou vertical; - l'enceinte peut être de forme quelconque, en présence d'une enveloppe perforée. C'est cette derniere qui doit ëtre cylindrique et coaxiae à l'axe du rotor afin de déterminer un cylindre de pate centrifugée d'épaisseur régulière; - la acésaération est pratiquemernt totale ou au moins très suffisante en vue de son transfert ultérieur dans les conduites de l'installation de traitement; et cela qu'elle que soit la qualité du liquice à l'entrée: que ce soit de l'eau ou une pate très chargee en produits chimiques et en air; - l'enveloppe perforée a en outre un effet de filtration ce qui permet d'éviter aux impuretés de sortie du volume et d'être lntroduites dans les injecteurs de la cellule de désencrage suivant; - l'enveloppe perforée a une fonction de régulation automatique du débit ce qui permet de mettre en oeuvre le disposltif sans aucun disposltif préalable de régularisation du débit d'alimentation. REVENDICATIONS 1. Procédé de désaération de liquide et notamment de péte à papier caractérisé un ce que, en continu, le liquide est lntroduit dans un volume clos (1), il y est violemment centrifugé à l'aide de premiers moyens mécaniques (7) et simultanément soumis à une agitation intense & l'aide de seconds moyens mécaniques (8,9, 10), afin de crier d' importantes turbulences qui libèrent l'air et leur permettent de se rassembler librement sans entraînement de bulles au centre du volume d'o il est évacué, il est dirigé simultanément et progressivement vers une conduite (4) de sortie qui l'évacue après désaération. 2. Dispositif de désaération de liquide et notamment de pète à papier caractérisé en ce qu'il comporte: - un volume clos (1) muni d'une conduite (3) d'entree du liquide aéré, d'une conduite de sortie (4) du liquide désaéré, et d'une conduite (5) d'évacuation de l'air; - un rotor comportant un arbre (6) s'étendant dans le volume, l'arbre portant des moyens (7) de centrifugatlon du liquide, et des moyens (8,9,10) d'agitation intense du liquide centrifugé. 3. Dispositif de désaératlon de liquide selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comporte des moyene (12,13) de régulation du débit en sortie de liquide désaéré afin de contrôler la durée de l'agitation du liquide. 4. Dispositif de d4saération de liquide selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe perforée (13), séparant le volume en deux zones, une zone d'entrée (19) comportant les moyeno (8,9, 10) d'agitation intense et de désaération, et une zone de repos (20) et de sortie du liquide désaéré, cette enveloppe (13) perforée étant destinée à coopérer à la régulation du débit de liquide. 5. Dispositif de désaeration de liquide selon la ]11 revendication 2 caractérisé en ce que - la volume clos (1> est une enceinte de forme générale cyllndrique; - l'arbre (6) du rotor s'étend le long de l'axe (2) de révolution du volume, - les moyens de centrifugation sont des allettes ou aubes l'axe de révolution. 6. Dispositlf de désaéoration de liquide selon les revendications 4 et 5 caractérisé en ce que l'enveloppe (13) perforée, de séparation du volume, est cylindrique et de même axe (2) de révolution que l'axe du volume (1). 7. Dlspositif de désaération de liquide selon la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens d'agltatlon intense sont constltués d'éléments de surface (10) portés par les moyens de centrifugation (7) et mobiles en rotation avec lesdits moyens de centrifugation destinées & créer des turbulences dans le liqulde et d'éléments d'ouvertures (9) permettant la circulation radiale du liqulde. 8. Dlspositif de désaération de liquide selon les revendicatlons 5 et 7 caractérisé en ce que les moyens d'agitation intense sont constitués d'un tambour (8) de forme générale cyllndrique, mobile en rotation avec le rotor, porté par l'extrémité des aubes (9) radiales. 9. Dispositlf de désaération de llquide selon les revendications 6 et 8 caractérisé n ce que les sections des perforations de l'enveloppe sont très lnférieures à celles du tambour de telle sorte que la pate de charge dans le tambour solt négligeable devant celle de l'enveloppe afin que le tambour en mouvement reste plongé dans le liquide en l'agitant le temps nécessaire & se désaératlon. 10. Dispositlf de désaération de liquide selon la revendlcation 9 caractérlsé en ce que le diamètre des perforations de l'enveloppe est environ 5 fois inférieur au diamètre des perforations du tambour. 11. Dlspositif de désaératlon de pate à papier selon les revendicetions 6 et 7 caractérisé en ce que les moyens d'egltation comportent au moins une pale (14> longitudinale, s'étendant mur toute la longueur de l'enveloppe (13), perforée, destinée au décolmatage de ladite enveloppe. 12. Dispositif de désaération de llquide selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 ceractérisé en ce qu'll comporte en sortie de liqulde une vanne de réglage de débit (12). 13. Dispositif de aeésaération de liquide selon l'une quelconque des revendicatlons 2 & 12 caractérisé en ce que la conduite d'entrée (3) est disposée dans l'axe (2) de l'arbre du rotor. 14. Dispositlf de désaération de liquide selon la revendication 5 caractérisé en ce que à proximité immédiate ce la conduite de sortJe d'air (5) les auoes (7) de centrifugatlon portent un tube (15) coaxial à l'arbre du rotor, destiné à recevoir et guider l'air extralt du liquioe.