Brevet FR2669839A1 — publié le 19920605

i La présente invention concerne l'équipement des industries physico- chimiques et a notamment pour objet un dispositif pour la réalisation de processus physico- chimiques. L'invention peut être utilisée dans les industries chimique, pharmaceutique, alimentaire aux stades de la préparation et de traitement des produits. On connaît un appareil pour l'obtention et la séparation des produits dans l'industrie biochimique (SU, A, 793633) comprenant une cuve dotée d'une tubulure d'amenée d'agents chimiques et d'une tubulure de sortie pour l'évacuation de la phase liquide de la suspension, un arbre creux, disposé dans la cuve et portant des pales dotées d'un élément filtrant, et un godet placé dans la tubulure de sortie et renfermant une grille de distribution de gaz réalisée sous forme d'un piston creux aux parois latérales percées de trous et montée de manière à pouvoir effectuer un mouvement de va-et-vient par rapport à l'axe longitudinal du godet. Cet appareil réunit les fonctions de trois appareils (réacteur, filtre et séchoir) Le but de cet appareil étant entre autres de protéger l'environnement contre la pollution, il est réalisé de manière à pouvoir effectuer l'obtention de la suspension, la séparation de son précipité, le séchage du précipité et sa transformation ultérieure sans qu'il soit besoin d'évacuer ce précipité de l'appareil Toutefois dans la plupart des processus de fabrication les stades de préparation de la suspension, de filtrage et de séchage du précipité doivent être suivis du déchargement du précipité de l'appareil Cela se trouve nécessaire lorsqu'il faut débarrasser les solutions des impuretés ou dans les cas o non seulement la fraction liquide du produit évacué de l'appareil représente un composant de valeur mais aussi le précipité Dans ces cas, l'appareil de ce type est inutilisable On connaît un dispositif pour la réalisation de processus physico-chimiques (Schenk, RFA, "Filtres monofeuilles") comprenant une cuve dont le fond est percé d'un trou, une chemise échangeuse de chaleur, un agitateur disposé dans la cuve dotée de tubulures d'amenée des composants de départ et d'un tuyau d'évacuation du produit fini, une cloison filtrante La cuve est réalisée de manière à pouvoir tourner autour de son axe horizontal Le fond de ce dispositif est un faux-fond déplacé à l'aide d'un système hydraulique compliqué. Ce dispositif permet de réaliser les processus d'agitation, de dissolution, d'épuration, de filtrage, d'extraction et de séchage Il permet d'obtenir aussi bien la fraction liquide du produit que sa fraction solide avec évacuation de celle-ci du dispositif. Le dispositif est d'une construction compliquée Pour lui permettre de tourner autour de son axe horizontal, toutes les canalisations d'amenée et d'évacuation des produits doivent être flexibles, ce qui oblige à les réaliser en matériaux spéciaux coûteux. Le dispositif connu se caractérise par des dépenses d'énergie élevées La puissance totale absorbée par les moteurs de l'agitateur, du système de basculement de la cuve et du système hydraulique de commande du fond de la cuve est de 18,5 k W pour un volume utile du dispositif de 2500 litres. La surface de la cloison filtrante est limitée par le diamètre du dispositif Une augmentation ou diminution de la surface de la cloison filtrante n'est possible qu'en augmentant ou en diminuant le diamètre du dispositif, ce qui, étant donné la planéité de la cloison filtrante, conduit à compliquer davantage la structure et la fabrication du dispositif et en affecte le rendement. On s'est donc proposé de créer un dispositif pour la réalisation de processus physico-chimiques qui permettrait d'augmenter ou de diminuer la surface de la cloison filtrante indépendamment du diamètre de la cuve du dispositif pour la réalisation de processus physico-chimiques et de supprimer la rotation de la cuve autour de son axe horizontal, ce qui augmenterait le rendement du dispositif et en simplifierait la structure. Ce problème est résolu par le fait qu'un dispositif pour la réalisation de processus physico-chimiques comprenant une cuve dont le fond est percé d'une ouverture, une chemise échangeuse de chaleur, un agitateur disposé dans la cuve dotée de tubulures d'amenée des produits de départ et d'un tuyau d'évacuation du produit fini, et une cloison filtrante, selon l'invention, comprend un sas solidaire de la cuve doté d'un obturateur étanche et disposé sous l'ouverture du fond de la cuve, un godet disposé dans le sas de manière à pouvoir se déplacer suivant l'axe vertical et doté de parois latérales perforées de trous, un dispositif pour l'enlèvement du précipité formé par l'interaction des produits de départ, disposé sur la bouche du godet, et un collecteur placé dans le sas au-dessous de l'obturateur étanche et la cloison filtrante est réalisée sous forme de cartouches creuses disposées dans le godet de façon régulière suivant le périmètre de sa section transversale, présentant une longueur égale à la hauteur du godet, réalisées d'une matière poreuse et reliées par le collecteur au tuyau d'évacuation de la fraction liquide du produit fini. L'invention permet de réaliser les processus d'agitation, de dissolution, d'épuration, de filtrage et de séchage dans un dispositif relativement simple dépourvu d'organes compliqués coûteux En outre, le dispositif est réalisé de manière qu'il soit possible d'augmenter la surface de la cloison filtrante sans qu'il soit nécessaire d'augmenter le diamètre de la cuve du dispositif, ce qui améliore son rendement et simplifie sa structure L'invention permet de réduire les dépenses d'installation et les frais d'exploitation, d'augmenter la production et d'améliorer les conditions industrielles. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple de réalisation qui va suivre et en se référant au dessin annexé représentant la vue d'ensemble du dispositif pour la réalisation de processus physico-chimiques, coupe longitudinale, selon l'invention. Le dispositif pour la réalisation de processus physico-chimiques comprend une cuve 1 dont le fond 2 est percé d'une ouverture, une chemise échangeuse de chaleur 3 dotée de tubulures 4, 5, un agitateur 6 entraîné par un moteur 7 et disposé dans la cuve 1 La cuve 1 est dotée de tubulures 8, 9 d'amenée des produits de départ, d'une tubulure 10 d'évacuation de la fraction liquide du produit fini et d'un tuyau 11 d'évacuation de la fraction liquide du produit fini A la cuve 1 est relié de manière rigide un sas 12 comprenant un obturateur étanche 13 disposé sous l'ouverture du fond de la cuve 1 Le dispositif pour la réalisation de processus physico- chimiques comprend également un godet 14 aux parois latérales perforées doté d'un dispositif 15 pour l'enlèvement du précipité 16 formé par l'interaction des produits de départ, disposé sur la bouche du godet 14. Le diamètre des trous des parois latérales du godet dépend des propriétés de la suspension et du précipité. Le godet 14 est placé dans le sas 12 de manière à pouvoir se déplacer suivant l'axe vertical Le godet perforé 14 renferme des cartouches creuses 17 en matière poreuse présentant une longueur égale à la hauteur du godet perforé 14, disposées de manière régulière suivant le périmètre de ce godet et reliées à l'aide d'un collecteur 18 au tuyau 11 d'évacuation de la fraction liquide du produit fini Le sas 12 est doté d'une chemise échangeuse de chaleur 19 comportant des tubulures 20 et 21 d'entrée et de sortie de l'agent d'échanges thermiques; entre le sas 12 et le godet 14 est interposé un joint 22 d'étanchéité du sas 12 Le déplacement vertical du godet 14 est effectué à l'aide d'un dispositif de commande 23 L'obturateur étanche 13 comprend une plaque fixe 24 et une plaque mobile 25 percées de trous 26 On fait tourner la plaque mobile 25 à l'aide d'un arbre à vis sans fin 27 qu'on tourne par un volant 28. Le fonctionnement du dispositif pour la réalisation de processus physicochimiques, par exemple, pour la réalisation des processus de dissolution et d'épuration des produits intermédiaires, est le suivant. On amène, dans la cuve 1, par la tubulure 9, la quantité prévue de produits de départ liquides et par la tubulure 8, la quantité prévue de produits de départ solides (de demi-produits) L'obturateur 13 se trouve alors en position de fermeture (le dessin le représente en position d'ouverture) On met en marche le moteur 7 de l'agitateur 6, on amène la vapeur de réchauffage dans la chemise 3 par les tubulures 4 et 5 et on effectue le mélange des produits liquides et solides à la température prévue, pour dissoudre les produits solides Une fois la dissolution terminée, on introduit, par la tubulure 8, du charbon activé, pour purifier la solution, puis on continue l'agitation jusqu'à ce que le processus de purification de la solution se termine Lorsque le processus de purification est terminé, on amène par la tubulure 9 du gaz comprimé dans la cuve 1, pour y obtenir la surpression voulue On amène dans la chemise 19 de la vapeur de réchauffage par les tubulures 20 et 21, pour réchauffer l'espace intérieur du sas 12 à la température voulue égale à celle de la cuve 1 Cette égalisation des températures est nécessaire pour éviter la cristallisation de la solution aux surfaces froides du sas 12 On ferme l'obturateur 13, en tournant le volant 28 et la solution contenant les particules de charbon activé passe par l'ouverture 26 de l'obturateur 13, pour être filtrée par les cartouches 17 La fraction liquide du produit fini (la solution purifiée) est évacuée du dispositif par le tuyau 11 et le précipité 16 s'accumule à la surface extérieure des cartouches 17. Pour obtenir le rendement voulu du dispositif, la surface filtrante, soit la surface des cartouches 17, peut être augmentée en augmentant le nombre et la longueur des cartouches 17 Cette augmentation du nombre de cartouches 17 et de leur longueur ne nécessite aucune complication de la structure du dispositif. Le filtrage terminé, le précipité 16 est séché sur les cartouches 17 jusqu'au degré d'humidité prévu sous la surpression du gaz comprimé, puis la pression de la cuve 1 est relâchée pour l'égaliser à la pression atmosphérique On déplace le godet 14 à la position basse à l'aide du dispositif de commande 23 et pendant ce mouvement le dispositif 15 coupe le précipité 16 accumulé à la surface extérieure des cartouches 17 et le précipité 16 tombe dans le godet 14 En cette position basse on enlève le dispositif 15 du goulot du godet 14, on fait basculer le godet 14 et le précipité en est ainsi évacué. Une fois le godet 14 vidé, on y replace le dispositif 15, le godet est réintroduit dans le sas 12 à l'aide du dispositif de commande 23 et serré contre le sas 12, en comprimant le joint 22, pour obtenir l'étanchéité du sas 12, et le cycle de fonctionnement du dispositif recommence. Dans le dispositif ainsi réalisé il n'est pas besoin de faire tourner la cuve 1 autour de son axe horizontal, ce qui permet de se passer du matériau spécial coûteux dont sont fabriquées les canalisations d'amenée et d'évacuation des produits de départ et des produits finis. Ainsi donc le fait de doter le dispositif d'un sas renfermant des cartouches creuses et un godet perforé avec un dispositif pour l'enlèvement du précipité permet d'améliorer nettement le rendement du dispositif, sans augmenter le diamètre de sa cuve, et d'en simplifier la structure. R E V E N D I C A T I O N Dispositif pour la réalisation de processus physico-chimiques comprenant une cuve ( 1) dont le fond est percé d'une ouverture ( 2), une chemise échangeuse de chaleur ( 3), un agitateur ( 6) disposé dans la cuve ( 1) dotée de tubulures ( 8, 9) d'amenée des produits de départ et d'un tuyau ( 11) d'évacuation du produit fini, et une cloison filtrante, caractérisé en ce qu'il comprend un sas ( 12) solidaire de la cuve ( 1), doté d'un obturateur étanche ( 13) et disposé sous l'ouverture ( 2) du fond de la cuve ( 1), un godet ( 14) disposé dans le sas ( 12) de manière à pouvoir se déplacer suivant son axe vertical et doté de parois latérales perforées, un dispositif ( 15) pour l'enlèvement du précipité ( 16) formé par l'interaction des produits de départ, disposé sur le goulot du godet ( 14), et un collecteur ( 18) disposé dans le sas ( 12) sous l'obturateur étanche ( 13) et en ce que la cloison filtrante est réalisée sous forme de cartouches creuses ( 17) placées dans le godet ( 14) de manière régulière suivant le périmètre de sa section transversale, présentant une longueur égale à la hauteur du godet ( 14), réalisées d'une matière poreuse et reliées par le collecteur ( 18) au tuyau ( 11) d'évacuation de la fraction liquide du produit fini.