Brevet FR2684562A1 — publié le 19930611

"Appareillage de recyclage de solvants" L'invention concerne le recyclage des solvants et plus particulièrement un appareillage destiné à effectuer un tel recyclage de manière à réduire les pollutions notamment de l'air et de l'eau provoquées par les rejets de ces solvants. Cet appareillage est plus particulièrement adapté à la purification et au recyclage des solvants contenant, après leur utilisation, des impuretés telles que des résidus de matières solides (pâtes à polir ou à roder, copeaux, etc) ou liquides (huiles entières ou solubles). L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des appareillages connus et notamment de réduire les coûts de recyclage tout en atteignant un taux élevé de recyclage, permettant d'une part de recycler le solvant à plus de 99% afin de pouvoir le réutiliser, en séparant du solvant déjà utilisé, les résidus contenus dans celui-ci, et d'autre part éventuellement de réutiliser également ceux des résidus pour lesquels cela est possible, si nécessaire après régénération. L'invention a également pour but de créer un appareillage suffisamment peu encombrant, simple, fiable et économique pour pouvoir être utilisable par les entreprises utilisatrices de solvant elles-mêmes, en vue d'éviter les traitements extérieurs coûteux ne serait-ce qu'en ce qui concerne les frais de transport, et de permettre une réutilisation immédiate du solvant récupéré, évitant un nouvel achat. A cet effet, l'invention concerne un appareillage de recyclage de solvants contenant des impuretés, du type comportant une colonne de distillation à laquelle sont connectés un dispositif d'alimentation en solvant contenant des impuretés pour amener ce solvant en partie basse de la colonne, un dispositif d'évacuation de solvant purifié, et un dispositif d'évacuation des impuretés séparées du solvant, appareillage caractérisé en ce que la colonne de distillation est étanche et comporte en partie basse des éléments chauffants pour chauffer le solvant contenant des impuretés de telle sorte que le solvant soit vaporisé, en partie haute un dispositif de condensation relié au dispositif d'évacuation du solvant purifié pour condenser du solvant vaporisé et évacuer du solvant condensé, et un dispositif de réintroduction de solvant condensé non évacué au coeur du solvant contenant des impuretés, mélangé à de l'air, en vue de mélanger intimement le solvant condensé non évacué et le solvant contenant des impuretés, et en ce qu'il comprend des organes de commande automatique du recyclage, et de l'évacuation des impuretés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de formes de réalisation décrites à titre d'exemples non limitatifs en faisant référence aux dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une coupe schématique par un plan vertical d'une première forme de réalisation d'un appareillage de recyclage de solvants selon l'invention, - la figure 2 est une coupe schématique par un plan vertical d'une seconde forme de réalisation. L'appareillage représenté sur les figures I et 2 comprend essentiellement une colonne 1 de distillation, un dispositif d'alimentation 2 en solvant impur à recycler branché à une entrée de solvant impur, ainsi qu'un dispositif d'évacuation 3 du solvant purifié branché à une sortie de solvant purifié, de la colonne 1 de distillation, un bac 4 de récupération des résidus relié par un dispositif d'évacuation 5 à une sortie d'évacuation des résidus de la colonne de distillation, et un circuit 6 de circulation d'un agent réfrigérant (eau ou autre) comportant une partie d'alimentation 61 en agent réfrigérant branchée à une entrée de réfrigérant de la colonne 1 de distillation et une partie d'évacuation 62 de cet agent branchée à une sortie de réfrigérant de la colonne. L'ensemble est logé au moins partiellement dans une cuve 7, par exemple cylindrique à section droite circulaire et à axe longitudinal vertical, en acier inoxydable, équipée d'une entrée en solvant à recycler, d'une sortie de solvant purifié, et d'une entrée et d'une sortie de réfrigérant, reliées respectivement par le dispositif d'alimentation 2 en solvant impur, le dispositif d'évacuation 3 du solvant purifié, et les deux parties 61, 62 du circuit 6 de circulation de l'agent réfrigêreant, aux entrées et sorties correspondantes de la colonne 1. La cuve 7, pose sur le sol, comporte interieurement, à sa partie inférieure, le bac de récupération 4, reposant sur le fond de celle-ci par exemple par l'intermédiaire d'un socle pouvant être constitué par une palette permettant un transport aisé du bac 4. La colonne 1 de distillation est disposée à l'intérieur de la partie supérieure de la cuve 7 cette colonne de distillation présente une forme génerale cylindrique à section droite circulaire et à axe longitudinal vertical, se terminant tronconiquement à sa partie inférieure, le tronc de cône se retrécissant jusqu'à l'extrémité inférieure de la colonne munie de la sortie pour les résidus, laquelle est reliée par le dispositif d'évacuation 5 à la partie supérieure du bac de récupération 4 ; le dispositif d'évacuation 5 comprend un conduit d'évacuation 51 dans lequel est intercalée une vanne automatique de vidange 52 avec contrôle de position commandée par un détecteur de niveau de sécurité 41 équipant le bac de récupération 4 pour interrompre le remplissage de celui-ci lorsqu'il est plein. La colonne de distillation a son pourtour muni d'un calorifugeage minimisant les pertes thermiques. Le dispositif d'alimentation 2 en solvant à recycler comprend une conduite d'alimentation 21 reliant l'entrée de solvant de la cuve disposée en partie basse de celle-ci à l'entrée de solvant de la colonne de distillation disposée approximativement à mi-hauteur de celle-ci, et une pompe 22 d'alimentation de la colonne en solvant à recycler, interposée dans la conduite 21 ; la pompe 22 est commandée par un détecteur de niveau haut de sécurité 11 équipant la colonne et disposé à un niveau légèrement inférieur à celui de son entrée pour le solvant impur afin d'interrompre le fonctionnement de la pompe 22 et ainsi le remplissage de la partie basse de la colonne lorsque le niveau haut prédéterminé est atteint par la surface libre du solvant à recycler. Le dispositif d'évacuation 3 du solvant purifié est constitué essentiellement d'une conduite 31 munie d'un siphon 32 et reliant la sortie de solvant de la colonne disposée à un niveau supérieur à celui de l'entrée, à la sortie de solvant de la cuve disposée approximativement à mi-hauteur de celle-ci. De même, la partie d'alimentation 61 du circuit de circulation de l'agent réfrigérant relie deux entrées d'agent réfrigérant prévues respectivement dans la cuve et en partie supérieure de la colonne, et la partie d'évacuation 62 du même circuit relie deux sorties d'agent réfrigérant prévues également respectivement en partie supérieure de la colonne et dans la cuve ; dans le circuit 6 de circulation de l'agent réfrigérant est prévue une pompe de circulation entraînée par un moteur dont la mise en fonctionnement est commandée également par le détecteur de niveau haut de sécurité 11. Dans la région de raccordement de sa partie tronconique à sa partie cylindrique, la colonne 1 comporte au moins un élément chauffant 12 pour porter à ébullition le solvant à recycler contenu dans le bas de la colonne, par exemple un circuit de circulation d'huile thermique à chauffage électrique par résistances. Légèrement au-dessus de l'élément chauffant, c'est-à-dire notablement plus bas que le détecteur de niveau haut de sécurité 11, est placé un détecteur de niveau bas de sécurité 13 commandant le fonctionnement de l'élément chauffant 12 de manière à interrrompre le chauffage lorsque le niveau de solvant descend en-dessous de celui du détecteur 13. Approximativement au même niveau, est disposé un thermostat 14 dont la fonction sera exposée par la suite. Dans sa partie haute (fermée à son extrémité supérieure par un couvercle 15 etanchéïfié par un joint 16), la colonne comporte un dispositif de condensation 8 comprenant un serpentin de condensation intérieur 81 par exemple hélicoïdal et s'etendant coaxialement à la colonne à quelques centimètres de la paroi interne de celle-ci, relié à ses deux extrémités respectivement à l'entrée et à la sortie de réfrigérant, permettant la condensation des vapeurs de solvant par suite du refroidissement provoqué localement par la circulation du réfrigérant à l'intérieur du serpentin ; le dispositif de condensation 8 comprend également, contre la paroi interne de la colonne, à un niveau légèrement inferieur à celui du bas du serpentin 81, une gouttière 82 s'étendant sous ce serpentin ; par exemple, si le serpentin est hélicoïdal, la gouttière s'étend en couronne présentant un diamètre inférieur à celui de l'hélice formée par celui-ci ; cette gouttière 82 sert à récupérer le solvant distillé épuré condensé par le serpentin sur les parois de celui-ci, sur la paroi interne de la colonne, entre cette paroi interne et le serpentin, et à un degré moindre à proximité immédiate du serpentin à l'opposé de la paroi interne de la colonne ; c'est à cette gouttière qu'est branchée la sortie de solvant épuré. Cependant, il est apparu qu'il est impossible, par une seule opération globale d'évaporation du solvant à recycler, de séparer entièrement le solvant proprement dit et les résidus, et qu'il est peu approprié de laisser se recondenser telle quelle et retomber à la surface libre du solvant liquide encore impur, la partie du solvant évapore qui n'a pas été récupérée dans la gouttière. En revanche, il a été trouvé avantageux de mélanger relativement intimement par une agitation énergique, cette partie du solvant qui a déjà subi une première évaporation, avec le solvant encore impur restant au fond de la colonne. A cet effet, il est prévu un dispositif de réintroduction 9 du solvant au coeur du bain de solvant encore impur, mis en service automatiquement, plus précisément sur commande du thermostat 14 disposé approximativement à la hauteur du niveau bas de sécurité ; ce thermostat 14, qui donne une indication sur la concentration graisseuse du liquide contenu dans la colonne 1, est inséré pour le commander dans le circuit d'alimentation électrique du dispositif de réintroduction 9 du solvant ; il referme ce circuit d'alimentation et ainsi déclenche la réintroduction en continu du solvant non évacué par la gouttière 82, dès que la température du bain s'élève au-dessus de sa température d' ébullition théorique. Le dispositif de réintroduction 9 du solvant peut prendre diverses formes, dont deux sont représentées respectivement sur les figures 1 et 2. Dans les deux formes de réalisation, le solvant évaporé, ou plutôt un mélange de ce solvant et de l'air contenu initialement dans la colonne au-dessus de la surface libre du solvant à recycler, est réintroduit en circuit fermé, sans mise à l'air libre, les pressions étant constantes, dans le bain. Cette réintroduction dans le bain est effectuée au moyen d'un tube 91 s'étendant axialement dans la colonne 1 jusqu'à la partie inférieure de celle-ci au-dessous du niveau de l'élément chauffant 12, depuis l'extérieur de la colonne au-dessus de l'extrémité supérieure de celle-ci dans le cas de la figure 1, et depuis la partie supérieure de l'intérieur de celle-ci dans le cas de la figure 2. Dans les deux cas, le mélange solvant vaporisé-air est introduit dans le tube axial 91 au moyen d'une turbine 92 étanche dont la sortie est raccordée à ce tube 91. Cependant, dans le cas de la figure 1, la turbine 92 est entièrement extérieure à la colonne 1, et son entrée est raccordée à un tube 93 en communication avec la partie supérieure de l'intérieur de celle-ci par exemple à travers le couvercle étanche 15, pour amener le mélange solvant vaporisé-air à l'entrée de la turbine 92. De préférence, le tube d'amenee 93 est raccordé à la colonne 1 dans une region plus proche du centre de celle-ci que l'emplacement du serpentin 81. Ici, l'axe de rotation de la turbine 92 est horizontal. En revanche, dans le cas de la figure 2, seul le moteur de la turbine 92 est à l'extérieur de la colonne 1, et les pales de son rotor, à l'intérieur de la colonne, sont entraînées par le moteur grâce à un arbre 94, s'étendant verticalement et traversant le couvercle 15 en étant étanchéïfié par un joint tournant 95, dont l'axe de rotation est confondu avec celui de la colonne. Ce rotor à axe de rotation vertical est disposé sensiblement au niveau des entrée et sortie de réfrigérant ; la partie supérieure des pales de la turbine 92 est écartée de la paroi interne du couvercle 15, et l'ensemble du rotor est logé dans une chambre cylindrique 96 ouverte du côté du couvercle 15 et s'étendant latéralement depuis la partie supérieure des pales en direction du tube axial 91 de réintroduction du mélange solvant vaporisé-air, auquel elle est raccordée par une zone en entonnoir 97 tronconique. Dans les deux formes de réalisation, une porte de visite 17 permet d'accéder à l'intérieur de la colonne 1 pour son nettoyage ou remplacer une pièce éventuellement défectueuse. Le fonctionnement de l'appareillage, extrêmement simple, est entièrement automatisé à partir du moment où, depuis un contenant empli d'un solvant impur par suite par exemple de son utilisation (machine, cuve, réservoir), la colonne 1 est emplie via la conduite d'alimentation 21 tant que la pompe d'alimentation 22 est excite ; lorsque le détecteur de niveau haut de sécurité 11 détecte que le niveau de remplissage maximum prédétermine est atteint, il provoque l'interruption du fonctionnement de la pompe 22, l'alimentation de l'élément chauffant 12, et la mise en circulation du réfrigérant réalisant la condensation par refroidissement, en permettant l'alimentation du moteur de la pompe de circulation. Ainsi, le solvant impur est porté à ébullition, et le solvant vaporisé est condensé puis évacué par la gouttière 82 et la conduite d'évacuation 31 jusqu'à ce qu'une proportion de 60% environ ait ainsi été distillée. A partir de ce stade, le thermostat 14 commande l'excitation du moteur de la turbine 92, laquelle brasse l'air de la colonne 1 et le solvant impur, pousse le mélange dans le tube 91 et l'éjecte à la base de la colonne, le cycle se répétant en circuit fermé automatiquement jusqu'à ce que soit atteinte une extraction de 99% environ du solvant distillé. Lorsque le solvant a été évacué, la vanne de vidange 52 est commandée automatiquement pour évacuer les résidus principalement huileux se trouvant au fond de la colonne 1, dans le bac de récupération 4. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites et représentées, et on pourra en prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Appareillage de recyclage de solvants contenant des impuretés, du type comportant une colonne de distillation (1) à laquelle sont connectés un dispositif d'alimentation (2) en solvant contenant des impuretés pour amener ce solvant en partie basse de la colonne, un dispositif d'évacuation (3) de solvant purifié, et un dispositif d'évacuation (5) des impuretés séparées du solvant, appareillage caractérisé en ce que la colonne de distillation (1) est étanche et comporte en partie basse des éléments chauffants (12) pour chauffer le solvant contenant des impuretés de telle sorte que le solvant soit vaporisé, en partie haute un dispositif de condensation (8) relié au dispositif d'évacuation (3) du solvant purifié pour condenser du solvant vaporisé et évacuer du solvant condensé, et un dispositif de réintroduction (9) de solvant condensé non évacué au coeur du solvant contenant des impuretés, mélangé à de l'air, en vue de mélanger intimement le solvant condensé non évacué et le solvant contenant des impuretés, et en ce qu'il comprend des organes de commande automatique (11, 13, 14, 41) du recyclage, et de l'évacuation des impuretés. 2 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation (2) en solvant comporte une pompe (22), et les organes de commande automatique comprennent un détecteur de niveau haut (11) pour commander l'interruption du fonctionnement de la pompe (2), l'alimentation des éléments chauffants (12), et la mise en fonctionnement du dispositif de condensation (8). 3 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de condensation (8) comporte un serpentin de condensation (81) parcouru par un réfrigérant, et une gouttière (82) disposée sous le serpentin et reliée au dispositif d'évacuation (3) du solvant purifié. 4 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réintroduction (9) de solvant condensé non évacué comprend une turbine (92) entraînée par un moteur, et les organes de commande automatique comprennent un thermostat (14) pour commander l'alimentation du moteur. 5 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes de commande comprennent un détecteur de niveau bas (13) pour commander l'interruption de l'alimentation des éléments chauffants (12). 6 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un bac (4) de réception des impuretés raccordé au dispositif d'évacuation (5) des impuretés lequel comprend une vanne de vidange (52), et les organes de commande automatique comprennent un détecteur de niveau de sécurité (41) équipant le bac (4) pour commander la fermeture de la vanne de vidange (52). 7 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réintroduction (9) du solvant comprend une turbine (92) entraînée par un moteur, disposée hors de la colonne de distillation (1), un tube (91) raccordé à la sortie de la turbine et s'étendant dans la colonne jusqu'à la partie inférieure de celle-ci, et un tube (93) en communication avec la partie supérieure de l'intérieur de la colonne et branché à l'entrée de la turbine. 8 - Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réintroduction (9) du solvant comprend une turbine (92) entraînée par un moteur extérieur à la colonne (1), mais comportant des pales de rotor à l'intérieur de celle-ci, et une chambre (96) dans laquelle est logée la turbine et s'étendant latéralement autour de ladite turbine, ouverte à une extrémité et raccordée, à une extrémité opposée, à un tube (91) s'étendant dans la colonne (1) jusqu'à la partie inférieure de celle-ci.