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Publication number: BE514514A
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Description


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  MELANGE D'UN GAZ AVEC UN LIQUIDE. 



   La présente invention concerne un dispositif de mélange d'un gaz avec un liquide,ainsi qu'un procédé de fonctionnement de ce dispositif. 



   Le dispositif suivant l'invention est caractérisé par une tuyère dans laquelle passe le liquide, dont la section diminue d'abord, puis augmente dans la direction de l'écoulement, et au voisinage de la section minimum de laquelle le gaz peut arriver par un ou plusieurs trous de sa pa- roi, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de l'é- coulement du liquide, ainsi que par un canal ascendant se raccordant   à   la tuyère et dont la section d'écoulement est plus grande que la section de sortie de la tuyère. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que la vitesse du liquide dans la section la plus étroite de la tuyère est au moins égale à 5   m/sec.   



   Le dispositif et-le procédé suivant l'invention conviennent particulièrement   à   la séparation par lavage d'un des éléments d'un mélange de gaz au moyen d'un liquide d'absorption, par exemple à la séparation de l'anhydride carbonique d'avec un gaz de synthèse, ou inversement à l'impré- gnation d'un liquide par un gaz, par exemple à l'aération de l'eau dans l'é- puration biologique des eaux usées. 



   L'invention permet de réaliser un mélange intime d'un gaz avec un liquide et de maintenir sur une longueur choisie du trajet de circulation du mélange de gaz et de liquide, c'est-à-dire pendant une durée correspon- dante, une surface de contact, entre le gaz et le liquide, de grande éten- due par rapport à l'unité de volume et sensiblement constante. 



   Le dispositif suivant l'invention peut comporter plusieurs tuyères. Un canal ascendant commun peut être disposé au-dessus des tuyères et sa section d'écoulement est plus grande que la somme des sections de sor- tie des tuyères. Les tuyères peuvent traverser un double fond du canal as- cendant, dans lequel passe le gaz, et les parois des tuyères peuvent être percées de trous par lesquels le gaz venant du double fond peut arriver dans 

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 les tuyères. La section des tuyères peut être rectangulaire et leurs parois peuvent comporter, dans la région de leur section la plus étroite, des fen- tes par lesquelles entre le gaz. Mais la section des tuyères peut aussi ê- tre circulaire et leurs parois peuvent comporter, à peu près dans la région de leur section la plus étroite, une fente annulaire par laquelle entre le gaz.

   Pour que le gaz puisse être aspiré dans les tuyères avec une faible résistance, il convient de construire les tuyères de façon à disposer dans la section de chacune d'elles une portion de plus grande section dans la direction de l'écoulement entre les bords inférieur et supérieur des fentes ou de la fente annulaire. De préférence, la section la plus étroite de pas- sage du liquide dans la tuyère doit être au moins 1,5 fois plus grande que la section d'entrée du gaz dans la tuyère et la section de passage du canal ascendant doit être au moins 20 fois plus grande que la section la plus é- troite de passage du liquide dans la tuyère. 



   Sur le dessin ci-joint, qui représente en perspective et en coupe longitudinale un exemple de réalisation du dispositif suivant l'inven- tion : 
La figure 1 représente une tour de mélange dans laquelle on peut séparer, par lavage,   d'un   mélange de gaz, par exemple du gaz   d'éclaira-   ge, un élément par exemple l'oxyde de carbone au moyen d'un liquide d'absorp- tion approprié, par exemple une solution d'un sel de cuivre. 



   La figure 2 représente à plus grande échelle, une tuyère de la tour de mélange de la figure   1.   



   La tour de mélange représentée comporte une chambre 1 dans laquelle arrive, par une tubulure 2, le liquide d'absorption refoulé par une pompe non représentée, un double fond 3 dans lequel arrive le gaz, et qui est traversé par plusieurs tuyères parallèles 4 dans lesquelles passe le liquide d'absorption et dont la section diminue d'abord dans la direc- tion de la circulation, puis s'élargit, tandis que le gaz peut arriver dans les tuyères dans la région de leur section la plus étroite, par des trous 5 en venant du double fond 3, dans une direction à peu près perpendiculaire à celle de l'écoulement du liquide, ainsi qu'un canal ascendant 6 disposé au-dessus de toutes les tuyères 4 et dans lequel passe le mélange de liqui- de et de gaz sortant des tuyères 4.

   Le gaz arrive dans le double fond 3, en provenance d'une source,non représentée, par une tubulure 7 et un canal annulaire 8 qui communique avec le double fond 3 par une ouverture annulai- re 9. 



   Le liquide d'absorption passe dans la section la plus étroite des tuyères 4 à une vitesse d'au moins 5   m/sec.   L'action d'aspiration exer- cée dans la section la plus étroite des tuyères 4 a pour effet d'aspirer le gaz du double fond 3 par les fentes 5 dans les tuyères 4 et de le faire arriver à l'état finement réparti dans le liquide dont la vitesse de circu- lation est relativement forte. Pour que cette aspiration du gaz s'effectue avec une résistance aussi faible que possible, la section de chaque tuyère comporte, figure 2, entre les bords inférieurs 10 et les bords supérieurs 11 des fentes 5, un brusque élargissement, qui a pour effet de faire passer le liquide devant les fentes sans y pénétrer, en évitant ainsi une diminution de l'action d'aspiration par reflux.

   Pour rendre aussi faible que possible la quantité d'énergie à consommer pour le refoulement du liquide, le rapport entre les surfaces des sections maximum et minimum du diffuseur de sortie des tuyères 4 est égal à 4,1, ce qui permet de récupérer environ 50% de l'é- nergie cinétique du liquide. 



   A la sortie des tuyères 4, la brusque augmentation de la sec- tion de passage fait acquérir, au mélange de nombreuses petites bulles de gaz entourées de liquide, une forte turbulence, qui assure un mélange inti- me du gaz avec le liquide, et empêche la formation de bulles plus grosses de gaz de surface totale réduite de façon indésirable. Le mélange total mon- te dans le canal ascendant 6 et sa turbulence diminue progressivement à une certaine distance des tuyères 4, mais étant donné que la vitesse de circu- lation moyenne dans le canal ascendant est au moins égale à 5 m/sec., les 

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 efforts de poussée entre le liquide et le gaz empêchent la formation 'de grosses bulles de gaz,de sorte que le mélange de gaz et de liquide reste stable dans le canal ascendant 6, c'est-à-dire que le mélange ne se détruit pas.

   En raison du mélange intime réalisé entre le gaz et le liquide et de la surface totale relativement étendue des bulles de gaz sur laquelle le liquide d'absorption peut agir pendant longtemps, il est possible de sépa- rer avec un rendement satisfaisant un élément du mélange de gaz et de le faire passer dans le liquide d'absorption. Le mélange de gaz débarrassé de cet élément s'échappe à la partie supérieure de la tour de mélange par une tubulure 12, tandis que le liquide d'absorption contenant cet élément s'é- coule par une tubulure 13. 



   Si Inaction d'aspiration exercée dans la section la plus é- troite des tuyères 4 est insuffisante pour aspirer automatiquement le gaz' de la manière voulue dans les tuyères   4,   on peut ajouter une soufflante re- foulant le gaz par la tubulure   7.

Claims

RESUME.

A.- Dispositif de mélange d'un gaz et d'un liquide, caracté- risé par les points suivants, séparément ou en combinaisons : 1) Il comporte une tuyère dans laquelle passe le liquide, dont la section diminue d'abord, puis augmente dans la direction de l'é- coulement, et au voisinage de la section minimum de laquelle le gaz peut pénétrer par un ou plusieurs trous de sa paroi dans une direction sensible- ment perpendiculaire à la direction de l'écoulement du liquide, ainsi qu'un canal ascendant se raccordant à la tuyère et dont la section d'écoulement est plus grande que la section de sortie de la tuyère.

2) Un canal ascendant commun est disposé au-dessus des tuyè- res et sa section est plus grande que la somme des sections de sortie des tuyères.

3) Les tuyères traversent un double fond du canal ascendant, dans lequel passe le gaz, et les parois des tuyères sont percées de trous par lesquels le gaz peut passer du double fond dans les tuyères.

4) La section des tuyères est rectangulaire et les parois des tuyères comportent, dans la région de leur section la plus étroite, des fentes d'entrée du gaz.

5) La section des tuyères est circulaire et leurs parois com- portent, dans la région de leur section la plus étroite,une fente annulai- re d'entrée du gaz.

6) Chaque tuyère comporte dans sa section,dans la direction de la circulation, une portion élargie entre le bord inférieur et le bord supérieur des fentes ou de la fente annulaire.

7) La section de passage la plus étroite du liquide dans la tuyère est au moins 1,5 fois plus grande que la section d'entrée du gaz dans la tuyère.

8) La section de passage du canal ascendant est au moins 20 fois plus grande que la section la plus étroite de passage du liquide dans la tuyère.

B.- Procédé de fonctionnement du dispositif précité caracté- risé en ce que la vitesse du liquide dans la section la plus étroite de la tuyère est au moins égale à 5 m/sec. en annexe 1 dessin.