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"Procédé et dispositif pour le traitement des liquides".
La présente invention a pour objet un procédé de trai- tement des liquides en vue de les séparer en leurs diffé- rents constituants plus ou moins volatils, ainsi, que= appareil pour la mise en pratique de ce procédé.
Le procédé en question consiste essentiellement à pulvériser le liquide à traiter, de préférence préalablement chauffé, dans une chambre où l'on a fait le vide ou l'on fait circuler un courant gazeux inerte. Le liquide ainsi pulvérisé est en effet, alors, particulièrement apte à subir une distillation fractionnée et une séparation en ses différents constituants. Le constituant le plus volatil da ce liquide se vaporise et est évacué, ou entraîné par le courant gazeux, tandis que le constituant le moins volatil est recueilli séparément. La température à laquelle on opère pourra naturellement être choisie de manière à obtenir le meilleur résultat.
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La pulvérisation pourra être réalisée par simple éjec- tion du liquide hors d'un appareil centrifuge,-et ce mode de procéder sera particulièrement intéressant au cas où le liquide à traiter aura en même temps à être clarifié, auquel cas l'appareil centrifuge employé sera naturellement un cla- rificateur On pourra aussi employer le cas échéant, un bol spécialement étudié pour donner une pulvérisation extrême- ment poussée.
La chambre dans laquelle se fera la pulvérisation pourra être séparée complètement de l'appareil centrifuge et amé- nagée spé cialement dans le but poursuivi; il pourra être avantageux toutefois d'utiliser à cet effet, simplement la partie supérieure du carter de l'appareil centrifuge. Dans le cas où. l'on opérera dans le vide, on devra choisir .un carter d'appareil centrifuge ayant une étanchéité parfaite.
L'appareil centrifuge lui-même pourra être d'un type existant quelconque ou être construit spécialement à cet effet. ,
L'ensemble de l'appareil pour le traitement du liquide comprendra, en plus de l'appareil centrifuge disposé comme, il est dit ci-dessus, des dispositifs annexes pour chauffer le liquide à traiter, recueillir le liquide le moins volatil, faire le vide ou faire passer le courant gazeux dans la cham- bre de pulvérisation, et évacuer sous forme gazeuse Isolément volatil du liquide.
On va maintenant décrire, avec références aux dessins ci-joints, pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, deux modes de réalisation particuliers de cette in- vention.
La fige 1 représente schématiquement une installation pour le traitement ou la régénération de l'huile utilisée dans les transformateurs.
La figure 2 représente également sohématiquement une installation pour le traitement ou la régénération des huiles
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usagées provenant des carters de moteurs à explosions.
On sait que l'huile isolante utilisée dans les transfor- mateurs doit être vierge d'impuretés solides et d'humidité.
Il est de pratique courante de la centrifuger, soit avant usa- ge, quand on l'introduit dans les transformateurs neufs soit après un certain temps d'usage pour éliminer l'eau et les impuretés solides qui s'y trouvent. Il est préférable de faire cette opération à l'abri de l'air pour éviter la dissolution d'oxygène dans l'huile; cette dissolution facilite en effet la transformation de l'huile chaude en travail en produits asphal- , tiques qui se déposent sur les enroulements, et la centrifuga- tion a précisément pour but d'éliminer entre autres impuretés ces produits qui gênent le rôle de l'huile comme transporteur de calories vers le bae qui la contient et dans lequel bai- gnent les bobinages, ce bac devant dissiper les calories à l'ex térieur.
Par ailleurs il est également de pratique courante de faire chauffer l'huile sous vide, avant de la mettre en ser- vice dans un bac transformateur pour éliminer les fractions d'humidité que la centrifugation seule n'élimineraut pas parce' qu'elles sont à $'état dissous. La cuisson sous vide seule ne donne pas les apaisements désirés car elle ne permet pas d'éliminer les particules solides contenues dans l'huile et provenant soit de ses emballages, soit des bobinages, soit des parois du bac de transformateur qu'on remplit.
Il existe à l'heure actuelle sur le marché des ensembles fixes ou mobiles, permettant de procéder aux deux opérations successives; cuisson sous vide et centrifugation, cette der- nière opération étant quelquefois bien qu'à tort remplacée par une filtration sur papier dont l'inconvénient est d'introduire des Bibres de cellulose dans l'huile traitée.
La présente invention permet d'une part de réaliser une meilleure épuration de l'huile, et d'autre part d'effectuer. les deux opérations immédiatement l'une après l'autre ou
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simultanément dans un même appareil d'où. éoonomie de matériel, d'encombrement etde main-d'ceuvre.
Sur la figure 1, 1 désigne un séparateur centrifuge, du type autoclave comportant un presse-étoupe, d'un modèle spécial, ou un système de joint hydraulique permettant d'assurer l'étan- chéitê à l'endroit où l'axe de commande traverse le carter dans lequel tourne le rotor du bol.
Ce séparateur centrifuge est alimenté en liquide par une pompe 4, et le liquide est réchauffé par passage à travers un échangeur ce température 3 et un réchauffeur 2, au sortir duquel il a atteint la température qui convient pour que l'on obtienne le résultatcherché.
Le liquide épuré sortant de la centrifugeuse après y avoir subi le traitement exposé ci-après passe dans un réservoir à flotteur 7 dans lequel le niveau du liquide ne peut descen- dre au-dessous d'un certain minimum afin que le vide ne soit pas cassé, au cas où l'évacuation cesserait momentanément pour une raison quelconque. De là le liquide se rend à l'échangeur de température 3 où il cède des calories au liquide montant vers l'appareil, puis il est repris par une pompe 9 qui le dirige à l'endroit convenable.
On va maintenant décrire le dispositif appliqué à la centrifugeuse pour donner le résultat cherché:
Dans l'enceinte de l'appareil 1 règne le vide qui y estfait par une pompe 6, qui évacue dans un réfrigérant 8.
Cette pompe doit être établie de manière à fonctionner avec un mélange liquide et .gazeux. Le réfrigérant 8, se déverse dans un réservoir 11, qui à son tour se déverse en 12, l'en- semble est complété par des robinets divers sur les diverses canalisations, par un manomètre etc.. etc..
Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivent:
Le liquide arrivant dans la centrifugeuse est clarifié eten sort de la roulotté 5 dans l'enceinte du carter 1, sous
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forme d'un brouillard finement pulvérisé. Les parties les moins volatiles de ce liquide se condensent et sont évacuées vers le réservoir 7 comme il a été exposé ci-dessus; tandis que les parties volatiles se vaporisent et sont entraînées par la pompe vers le réfrigérant 8, où elles se condensent, pour se déverser dans le récipient 11, d'où elles sont évacuées en 12.
On peut également procéder autrement ; si l'on veut centri- fugre la liquide de manière à enlever par voie mécanique, la plus grande partie de la fraction que l'on cherche à élimi- ner, avant d'opérer la distillation fractionnée sous vide, on procède en deux temps,. Dans une première opération on ne fait pas le vide, et le liquide à éliminer, qui sort par la goulotte 17, est évacué par la canalisation 10, le rotor de la centrifugeuse fonctionneant en séparateur de liquide 1.
Dans une deuxième opération on fait repasser le liquide à purifier dans l'appareil où l'on à préalablement fait le vide, et l'on fait travailler le rotor uniquement en clarificateur: Il n'y a pas d'évacuation en 10, et la canalisation comporte un robinet étanche pour empêcher toute rentrée d'air.
Au lieu d'opérer dans le vide on pourrait aussi faire circuler un courant de gaz chaud qui s'emparerait des fractions volatiles et refroidir le gaz en circulation par un réfrigérant.
Le dispositif représenté en figure 2 est basé sur ce principe mais est appliqué à la solution d'un autre problème;
Pour régénérer les huiles usagées provenant des carters de moteurs d'explosion, et qui se trouvent souillées d'eau d'impuretés solides et' d'essence, il est de pratique courante de centrifuger ces huiles après les avoir soumises à un trai- tement chimique pour les purifier, enlever l'eau, le carbone, et autres impuretés en suspension, puis de les rectifier dans un alambic ou colonne à plateaux ou autre pour effectuer l'éli- mination de l'essence,.et rendre à l'huile une viscosité et un point d'inflammabilité permettant leur réemploi.
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La, présente invention permet comme dans le cas précédent d'effectuer les deux opérations dans le même appareil d'où ! les mêmes économies signalées.
Sur la figure 2, 1 désigne comme dans le oas précédent une centrifugeuse du type étanche, dont l'étanchéité n'a toutefois pas besoin d'être aussi absolue. Une pompe 4 alimente cet appareil en liquide, admis auparavant 1 passer par l'échangeur de température 3 et le réchauffeur 2.
Le liquide ayant traversé la centrifuge est pulvérisé dans la goulotte d'évacuation, en 5, où. il rencontre un courant gazeux qui arrive dans le haut de la goulotte par une tubulure 13. Autour de la broche, et à l'endroit où elle pénètre dans le couvercle, il y a une aspiration due à l'accroissement de diamètre du rotor. Plus bas le gaz chaud, chargé de vapeurs du liquide volatil quitte la goulotte en 16, aspiré par l'as- pirateur 6, qui l'envoie dans un serpentin réfrigérant 8, où le liquide plus volatil se condense. Ce liquide se rassemble an 11 dans un récipient à deux tubulures 12 et 20, qui permet de séparer le liquide condensé de l'eau, s'il s'en trouve.
Le liquide épuré quitte la goulotte 5, pénètre dans le siphon 18, et de là dans le réservoir ouvert 7, puis dans l'é- changeur de température 3 où. il abandonne des calories au. li- quide, qui monte vers la centrifuge, et enfin arrive à la pompe 13, munie d'un by-pass, qui refoule le liquide épuré dans la tuyauterie de réception, qui le dirige vers l'endroit convenable.
Quand la fraction du liquide à éliminer est assez impor- tante pour justifier une centrifugation destinée à enlever la plus grande partie, on traite d'abord le liquide avec le bol de la centrifugeuse monté en séparateur, en utilisant le chemin d'évacuation 17, 19, 10 et ce n'est qu'au cours d'un deuxième passage du liquide dans la centrifuge, qu'on fait circuler le gaz inerte, qui provient d'une bouteille exté- rieure 15, où il se trouve à l'état comprimé ou liquide, ou
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d'un gazomètre.
En ouvrant les robinets convenables qui ont été prévus sur les oanalisations, on chasse l'air contenu dans les différentes capacités du centrifugeur par un courant de gaz, on réduit l'alimentation en gaz à la valeur qui con- vient pour compenser les pertes par entraînement par le li- quide, défauts d'étanchéité, etc... Le gaz circulant en cir- cuit fermé dans le centrifugeur, l'aspirateur, le réfrigé- rant, et le réchauffer de gaz, pour revenir au centrifugeur, a pour rôle de se saturer de vapeurs du liquide volatil.
On pourra apporter, bien entendu de nombreuses modifi- cations de détails aux dispositifs qui viennent d'être dé- crits, sans sortir de la présente invention, cette invention n'étant pas limitée d'ailleurs aux applications particuliè- res qui viennent d'être exposées.
REVENDICATIONS
1 - Procédé de traitement des liquides en vue de les séparer en leurs différents constituants plus ou moins vola- tils, consistant à pulvériser ces liquides, préalablement chauffés., le cas échéant, dans une chambre où l'on a fait le vide, où l'on f ait circuler un courant gazeux, de manière à vaporiser les parties volatiles du liquide, que l'on évacue séparément.
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"Method and device for the treatment of liquids".
The object of the present invention is a process for treating liquids with a view to separating them into their various more or less volatile constituents, as well as an apparatus for carrying out this process.
The process in question consists essentially in spraying the liquid to be treated, preferably heated beforehand, in a chamber where a vacuum has been made or an inert gas stream is circulated. The liquid thus sprayed is in fact, then, particularly suitable for undergoing fractional distillation and separation into its various constituents. The more volatile component of this liquid vaporizes and is vented, or entrained by the gas stream, while the less volatile component is collected separately. The temperature at which the operation is carried out can naturally be chosen so as to obtain the best result.
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Spraying can be carried out by simply ejecting the liquid from a centrifugal apparatus, and this method of proceeding will be particularly advantageous in the case where the liquid to be treated will have to be clarified at the same time, in which case the centrifugal apparatus employed. It will naturally be a clarifier. If necessary, a bowl specially designed to give an extremely thorough spraying can also be used.
The chamber in which the spraying will take place can be completely separated from the centrifugal apparatus and fitted out especially for the purpose pursued; it may however be advantageous to use for this purpose simply the upper part of the casing of the centrifugal apparatus. In the case where. one will operate in a vacuum, one will have to choose .a casing of centrifugal apparatus having a perfect sealing.
The centrifugal apparatus itself could be of any existing type or be specially constructed for this purpose. ,
The whole of the apparatus for the treatment of the liquid will comprise, in addition to the centrifugal apparatus arranged as stated above, ancillary devices for heating the liquid to be treated, collecting the least volatile liquid, making the vacuum or pass the gas stream through the spray chamber, and vent as a gaseous isolate volatile from the liquid.
Two particular embodiments of this invention will now be described, with reference to the accompanying drawings, in order to better understand the subject of the present invention.
Fig. 1 schematically represents an installation for the treatment or regeneration of the oil used in transformers.
FIG. 2 also shows sohematically an installation for the treatment or regeneration of oils.
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used from explosion engine casings.
It is known that the insulating oil used in transformers must be free of solid impurities and moisture.
It is common practice to centrifuge it, either before use, when it is introduced into new transformers or after a certain period of use to remove the water and the solid impurities therein. It is preferable to do this operation away from air to avoid the dissolution of oxygen in the oil; this dissolution facilitates in fact the transformation of the hot oil at work into asphaltic products which are deposited on the windings, and the purpose of centrifugation is precisely to eliminate, among other impurities, these products which interfere with the role of the The oil as a transporter of calories to the bae which contains it and in which the coils bathe, this container having to dissipate the calories to the outside.
Furthermore, it is also common practice to heat the oil under vacuum, before putting it into service in a transformer tank to remove the moisture fractions which centrifugation alone will not eliminate because they are. in $ 'dissolved state. Vacuum cooking alone does not give the desired appeasements because it does not allow the solid particles contained in the oil to be eliminated either from its packaging, or from the coils, or from the walls of the transformer tank that is being filled.
There are currently fixed or mobile units on the market, enabling two successive operations to be carried out; vacuum cooking and centrifugation, this last operation being sometimes, although wrongly, replaced by filtration on paper, the disadvantage of which is to introduce cellulose fibers into the treated oil.
The present invention allows on the one hand to achieve better purification of the oil, and on the other hand to perform. both operations immediately one after the other or
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simultaneously in the same device hence. savings in material, space and labor.
In figure 1, 1 designates a centrifugal separator, of the autoclave type comprising a stuffing box, of a special model, or a hydraulic seal system making it possible to ensure the seal at the place where the axis of control passes through the housing in which the bowl rotor rotates.
This centrifugal separator is supplied with liquid by a pump 4, and the liquid is heated by passing through an exchanger this temperature 3 and a heater 2, on leaving which it has reached the temperature which is suitable for the desired result to be obtained.
The purified liquid leaving the centrifuge after having undergone therein the treatment described below passes into a float tank 7 in which the level of the liquid cannot fall below a certain minimum so that the vacuum is not broken, in case the evacuation momentarily ceases for any reason. From there the liquid goes to the temperature exchanger 3 where it gives up calories to the liquid rising towards the device, then it is taken up by a pump 9 which directs it to the appropriate place.
We will now describe the device applied to the centrifuge to give the desired result:
In the enclosure of the apparatus 1 there is a vacuum which is created there by a pump 6, which discharges into a refrigerant 8.
This pump must be set up to operate with a liquid and gas mixture. The refrigerant 8, pours into a tank 11, which in turn pours into 12, the assembly is completed by various taps on the various pipes, by a pressure gauge, etc. etc.
The operation of the device which has just been described is as follows:
The liquid arriving in the centrifuge is clarified and leaves the trailer 5 in the enclosure of the housing 1, under
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form of a finely pulverized mist. The less volatile parts of this liquid condense and are discharged to the reservoir 7 as explained above; while the volatile parts vaporize and are driven by the pump to the refrigerant 8, where they condense, to flow into the container 11, from where they are discharged at 12.
We can also proceed otherwise; if we want to centrifuge the liquid so as to remove mechanically most of the fraction that we want to remove, before operating the fractional distillation under vacuum, we proceed in two stages ,. In a first operation, a vacuum is not created, and the liquid to be eliminated, which leaves through the chute 17, is discharged through the pipe 10, the rotor of the centrifuge functioning as liquid separator 1.
In a second operation, the liquid to be purified is passed back through the apparatus where a vacuum has been made beforehand, and the rotor is operated only as a clarifier: There is no discharge at 10, and the pipe has a sealed valve to prevent any air entering.
Instead of operating in a vacuum, it would also be possible to circulate a stream of hot gas which would seize the volatile fractions and cool the circulating gas by a refrigerant.
The device shown in Figure 2 is based on this principle but is applied to the solution of another problem;
In order to regenerate the used oils coming from the crankcases of explosion engines, and which are soiled with water, solid impurities and gasoline, it is common practice to centrifuge these oils after having subjected them to a treatment. chemical to purify them, remove water, carbon, and other suspended impurities, then rectify them in a still or tray column or the like to effect the elimination of gasoline,. and return to the oil viscosity and flash point allowing their reuse.
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The present invention allows as in the previous case to perform both operations in the same device hence! the same savings reported.
In FIG. 2, 1 denotes, as in the previous oas, a centrifuge of the sealed type, the sealing of which does not however need to be so absolute. A pump 4 supplies this device with liquid, previously admitted 1 to pass through the temperature exchanger 3 and the heater 2.
The liquid which has passed through the centrifuge is sprayed into the discharge chute, at 5, where. it encounters a gas stream which arrives at the top of the chute through a tubing 13. Around the spindle, and at the place where it enters the cover, there is a suction due to the increase in diameter of the rotor. Lower down the hot gas, charged with vapors of the volatile liquid leaves the chute at 16, sucked by the aspirator 6, which sends it into a refrigerating coil 8, where the more volatile liquid condenses. This liquid collects in year 11 in a receptacle with two tubes 12 and 20, which makes it possible to separate the condensed liquid from the water, if any.
The purified liquid leaves the chute 5, enters the siphon 18, and from there into the open tank 7, then into the temperature changer 3 where. it gives up calories in. liquid, which rises towards the centrifuge, and finally arrives at the pump 13, fitted with a bypass, which delivers the purified liquid into the reception pipe, which directs it to the appropriate location.
When the fraction of the liquid to be eliminated is large enough to justify a centrifugation intended to remove the greater part, the liquid is first treated with the bowl of the centrifuge mounted as a separator, using the evacuation path 17, 19, 10 and it is only during a second passage of the liquid through the centrifuge that the inert gas is circulated, which comes from an external cylinder 15, where it is at the bottom. compressed or liquid state, or
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of a gasometer.
By opening the suitable taps which have been provided on the pipes, the air contained in the various capacities of the centrifuge is expelled by a gas stream, the gas supply is reduced to the value which is suitable to compensate for losses by entrainment by the liquid, leaks, etc. The gas circulating in a closed circuit in the centrifuge, the vacuum cleaner, the refrigerant, and the gas heater, to return to the centrifuge, has for role of saturating with vapors of the volatile liquid.
It is of course possible to make numerous modifications of details to the devices which have just been described, without departing from the present invention, this invention not being limited moreover to the particular applications which have just been described. be exposed.
CLAIMS
1 - Process for treating liquids with a view to separating them into their various more or less volatile constituents, consisting in spraying these liquids, previously heated., Where appropriate, in a chamber where a vacuum has been made, where a gas stream is circulated, so as to vaporize the volatile parts of the liquid, which are discharged separately.
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