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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Procédé pour exécuter des réactions chimiques dans des solu- tions diluées, notamment pour épurer 'eau.
Inexécution des réactions chimiques en solution diluée crée des difficultés parce qu'on ne réussit que dif- ficilement à faire évoluer le processus chimique, endéans une courte durée de réaction, jusque l'établissement de l'état d'équilibre. Cette difficulté apparaît notamment au cours de l'épuration de l'eau, où il faut convertir en composés inso- lubles des sels dont la concentration n'est par exemple que de 50 à 100 milligrammes par litre. Ce degré de dilution est la cause de durées de réaction relativement longues qui, à - leur tour, présument l'emplois :d'appareils de grandes dimen- siens..
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La présente invention est basée sur la découverte qu'en prenant des mesures appropriées et en conformant le dispositif de manière adéquate on peut accroître notablement la vitesse de réaction, de sorte qu'on peut ainsi exécuter le procédé entier dans des appareils n'occupant qu'une faible fraction de l'espace qu'ils exigeaient jusqu'à présent.
Dans un dispositif comme ceux employés jusqu'à pré- sent pour exécuter des réactions de la nature précitée, on envoie le liquide à convertir par un tuyau et le réactif par un autre tuyau, à un tuyau d'admission débouchant en forme d'entonnoir dans la partie inférieure d'un récipient. Pour assurer un bon mélange, on aménage dans ce tuyau des mélan- geurs ou agitateurs fixes ou mobiles. Après une conversion partielle, le liquide gagne la partie inférieure du réci- pient .et est évacué par un raccord de sortie supérieur. Les dimensions de l'appareil doivent être choisies de manière que la réaction s'achève avant l'évacuation et qu'en même temps la majeure partie des matières solides ainsi formées se dépose par gravité naturelle. Les matières solides formées peuvent être évacuées périodiquement par un raccord d'évacua- tion de boues.
Suivant la présente invention, on crée à la sortie du tube d'admission débouchant dans la partie inférieure du récipient un tourbillon qu'on peut produire au moyen d'auxi- liaires mécaniques les plus divers, par exemple en aménageant un agitateur ou en introduisant de la vapeur ou des gaz. On assure de la sorte qu'une grande partie de la boue déjà dé- . posée soit à nouveau soulevée en tourbillons et vienne en contact intime avec le mélange réactif arrivant, ce qui s'avè- re avoir pour effet d'accélérer notablement l'allure de la réaction proprement dite, de manière que la réaction s'achève
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pratiquement déjà dans la partie inférieure du récipient.
Ceci permet de donner au récipient des dimensions notablement plus faibles, étant donné qu'avant l'évacuation du liquide il ne reste qu'à achever le dépôt des matières solides.
On produit le plus avantageusement la circulation en tourbillon dans la partie inférieure du récipient en en- voyant le mélange réactif dans le récipient à une grande vitesse de circulation par un tube d'admission dont l'extré- mité de sortie est cintrée annulairement, de manière à impo- ser au liquide un mouvement hélicoïdal qui provoque à son tour un tourbillonnement de la boue résultant de la réaction, située dans la -partie inférieure du récipient, On peut favo- riser encore davantage ce processus en donnant à l'ajutage du tube d'admission la forme dun injecteur.
Toutefois, on a trouvé particulièrement avantageux non seulement de cintrer annulairement la partie inférieure du tube d'admission, mais encore de monter la conduite d'ad- mission entière sous forme d'un tuyau hélicoïdal ou d'un système tubulaire conformé en hélice, en donnant de même à l'ajutage, éventuellement, la forme d'un injecteur. De cette façon, outre le soulèvement en tourbillons de la boue déjà déposée dans la partie inférieure du récipient, on produit un mélange intime des réactifs avec le liquide à convertir.
Par ailleurs, la forme hélicoïdale du tuyau dans lequel on fait circuler à une vitesse élevée le mélange réactif, con- duit à un contact intensif du liquide avec la paroi du tuyau et, par conséquent, aide catalytiquement la marche de la réaction, si bien que les matières à amener en réaction sont déjà converties en grande partie dans le tuyau avant de passer dans le récipient.
En outre, il faut voir un avantage supplémentaire de
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l'invention dans le fait qu'on évite efficacement les déran- gements du fonctionnement, qui se manifestent souvent dans les installations employées jusqu'à présent ; en effet, le liquide conduit à travers l'appareil à une vitesse de circu- lation élevée entraine les matières solides formées et celles- ci ne peuvent ainsi se déposer dans les conduites tubulaires étroites. Ces formes d'exécution de l'invention sont représen- tées sur les Figs. 1 et 2 du dessin annexé.
, On peut donner aux récipients des dimensions nota- blement plus faibles qu'à ceux des appareils connus jusqu'à présent. A cet effet, au lieu d'envoyer le mélange réactif par un tuyau d'admission rectiligne dans la partie inférieure du récipient, on aménage, comme l'indique la Fig. 1, un tuyau hélicoïdal 8 par lequel on introduit le mélange réactif dans la partie inférieure du récipient 3.
Le liquide débarras- sé des matières solides sort par le raccord d'évacuation 6, tandis que les matières solides se déposent dans la partie inférieure en forme d'entonnoir du récipient 3, d'ou- on peut les évacuer périodiquement par la vanne de vidange 7. Sur la fig. 2. on introduit le mélange réactif par le tuyau d'ad- mission 9 aménagé en l'occurence à l'extérieur du récipient qui dans cet exemple d'exécution représenté en perspective est entouré par le tuyau d'admission. Ce tuyau d'admission diffère du tuyau hélicoïdal 8 représenté sur la fig. 1 en ce sens qu'il se compose de tronçons tubulaires réunis en un corps hélicoïdal. Cette forme d'exécution présente l'avantage d'un remplacement facile des éléments distincts et l'avantage d'une très bonne accessibilité.
Pour cette dernière fin, on munit les différents bouts de tubes d'obturateurs appropriés, de manière qu'en cas de dérangements du fonctionnement éven- tuels, dûs par exemple à l'entrée de matières étrangères, on puisse nettoyer séparément chaque tuyau distinct.
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Dans le récipient même sont aménagés en des,en- droits appropriés des tôles défleetries.- 10 de forme héli- coïdale qui, en conformité du mouvement hélicoïdal imposé.@ la matière réactive, provoquent une lente diminution de la vitesse du mouvement hélicoïdal. Du fait qu'une grande partie du liquide vient en contact intime avec la surface des tôles déflectrices, on produit en outre une action catalytique sur-. la marche de la réaction et on accroît ainsi l'effet de con- tact dû à la conformation spéciale du tuyau d'admission. Ces tôles déflectrices sont d'ailleurs conformées de manière à' provoquer dans une large mesure là séparation du liquide déjà; clarifié d'avec le liquide contenant encore des matières so- lides.
Pour intensifier l'action catalytique et produire,une séparation encore plus poussée du liquide clarifié d'avec le liquide encore impur, on peut aménager en outre des tôles d'impact spéciales.
Pour produire la vitesse de circulation élevée voulue, il s'avère avantageux de faire circuler le liquide au moyen d'une pompe 11 montée en amont (fig,, 1) ou au moyen d'un autre dispositif approprié, par exemple à l'aide d'un. injec- teur en employant comme fluide moteur par exemple l'eau ramenée en circuit fermé à une chaudière.
Dans beaucoup de cas on trouve nécessaire de pré- chauffer les matières participant à la réaction ou une de ces matières. Sur la fig. 1 est représenté un préchauffeur-mélan- geur en cascade 12. Les constituants de la réaction entrent . par des conduites 1 et 2 dans ce préchaùffeur où. on introduit de la vapeur de chauffe par une. conduite 13.. Comme fluide de , chauffé on peut utiliser par exemple là vapeur d'échappement du moteur 14 entraînant la pompe 11.
Lorsqu'il est avantageux'ou nécessaire de procéder à un préchauffage au-dessus de 100 , un promoteur de circulation
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spécial pour le liquide peut être omis en cas de chauffage du préchauffeur à la vapeur comprimée, à condition qu'on utilise la pression effective pour produire la circulation du liquide. Avec ce mode de fonctionnement, le préchauffage assure en même temps une pression constante dans tout le sys- tème lorsqu'on emploie un régulateur de pression usuel. Un dispositif de préchauffage ainsi exploité non seulement s'a- vère avantageux en combinaison avec les mesures spécifiées ci-dessus, mais encore il constitue un notable progrès tech- nique relativement aux dispositifs connus jusqu'à présent.
En outre, avec un préchauffage exécuté de cette manière, il ne faut plus procéder à un dégazage ultérieur requis autrement pour l'épuration de l'eau.
La fig. 5 montre encore une forme d'exécution spé- ciale du procédé, dans laquelle les nombreux avantages qu'on peut atteindre grâce à la présente invention sont aussi mis en lumière avec beaucoup de netteté. Il ressort de la dispo- sition des différents éléments qu'on peut renoncer à un mon- tage étagé et placer tous les éléments côte-à-côte et, partant, de manière facilement accessible. L'installation décrite en l'occurence sert à l'épuration de l'eau. Au premier procédé de réaction se raccorde dans ce cas une seconde phase de réaction. Le liquide de départ entre conjointement avec le réactif envoyé par la conduite 2 dans le préchauffeur 12, et la pompe 11 refoule le mélange dans le réservoir 3 par le tuyau d'admission 8 entourant extérieurement en hélice le réservoir 3.
La solution séparée des produits solides de la réaction s'écoule par le raccord d'évacuation 6 après avoir été additionnée d'un réactif destiné à une réaction subséquen- te et se rend par la conduite d'admission 15 à une pompe 16 qui débite le mélange, comme précédemment par un tuyau d'ad- mission 17 conformé en hélice,,directement à un appareil de
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filtration 18 d'où on peut alors.évacuer par une conduite 19 l'eau épurée.
Dans l'exemple d'exécution représenté sur la fig. 3, pour charger l'installation uniformément de quantités de li- quide restant égales à elles-mêmes et assurer ainsi une vi- tesse de circulation constante, on fait au besoin circuler en circuit fermée après une clarification ventuelle, des quantités de liquide ayant déjà subi la réaction.
A cet effet, en évacue de manière continue, par la vanne d'évacuation 7, l'eau boueuse s'accumulant dans la partis.Inférieure du ré- servoir, et on l'envoie dans un récipient de clarification 20 d'où on ramène par une conduite 21 à ,la pompe d'alimentation 11 le liquide partiellement clarifiée ladmission de la quan- tité de liquide requise peut être réglée à la main ou automa- tiquement.
De même, non seulement la mesure qu'on vient de dé-
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crire s'avère avantageusei,éns,aombmaison avec les modes de fonctionnement décrits précédemment, mais encore on l'emploie avec succès dans tous les dispositifs connus où il y a un risque d'obstruer l'installation à la suite d'une charge in- suffisante.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour exécuter des réactions chimiques dans des solutions diluées, notamment pour épurer l'eau, en employant un récipient de clarification dans la partie infé- rieure duquel on envoie le mélange réactif et où les matières solides formées se déposent par gravité naturelle, caraetéri-, se en ce qu'on produit un tourbillon à la sortie du tuyau d'admission débouchant dans la partie inférieure du récipient.