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PROCEDE ET APPAREIL POUR LE TRAITEMENT DE LIQUIDES PAR DES AGENTS ECHANGEURS
D'IONS.
L'adoucissement ou l'extraction des sels de liquides par des agents échangeurs d'ions a fréquemment lieu dans des cellules de filtrage à fonctionnement discontinu.. Le chargement et la régénération de l'agent échangeur alternent donc d'un bout à l'autre, de sorte que cet agent n'est disponible qu'avec des interruptions pour l'adoucissement ou l'extraction des sels. Afin que la liquide puisse ètre traité en quantités toujours égales, il est nécessaire d'utiliser plusieurs cellules de filtrage, dont chacune est alternativement branchée sur l'échange des ions et sur la régénération,,
On connaît également des procédés d'échange des ions dans lesquels le liquide est amené à réagir en courant continu avec l'agent échangeur d'ions. Pour ce procédé, on prévoit un circuit fermé pour la circulation de l'agent échangeur d'ions.
Dans une partie de ce circuit ont lieu le traitement du liquide et le traitement de l'agent échangeur d'ions, tandis que cet agent échangeur est régénéré dans une autre partie du circuit. La circulation en circuit fermé de l'agent échangeur d'ions, qui se présente de préférence sous la forme de grains fins, a lieu par le fait que cet agent échangeur chemine en courant continu et de haut en bas à travers les liquides à utiliser, pour être séparé du liquide dans le bas, puis élevé dans des transporteurs appropriés et réintroduit dans le liquide-.
Mais ces procédés présentent l'inconvénient que les grains ou particules des agents échangeurs d'ions se heurtent et frottent les uns sur les autres pendant leur cheminement à travers l'appareil fixe, et exercent également un frottement sur les parois de cet appareil. Les pertes qui en résultent par usure mécanique et abrasion sont relativement importantes.
Pour le traitement continu de liquides suivant l'invention, on utilise les agents échangeurs d'ions sous la forme d'une couche qui
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peut être prévue dans une ou plusieurs cellules. Suivant l'invention, on fait passer simultanément à travers cette couche les liquides à utiliser dans le procédé, de.préférence sous la forme de courants séparés passant en plusieurs points, et on fait réagir toutes les parties de la couche successivement et en circuit fermé avec les différents liquides utilisés.
L'agencement peut être choisi tel que la couche de l'agent échangeur d'ions se déplace en circuit fermé de façon que toutes les parties de cette couche cheminent successivement en regard des tubulures d'arrivée et de départ des différents liquides, ou que les tubulures d'arrivée et de départ des différents liquides se déplacent d'une manière similaire sur une ou sur les deux faces de la couche, les couches étant alors immobiles ou pouvant être déplacées également. Le déplacement de la couche,des tubulures d'arrivée et de départ des liquides, ou des deux à la fois, peut avoir lieu d'une manière continue ou intermittente.
Le procédé offre 1.' avantage que les particules de l'agent échangeur d'ions ne se déplacent pas les unes par rapport aux autres, de sorte que les grains ou particules ne sont exposés à aucune détérioration mécanique par abrasion, etc...
On peut par exemple disposer l'agent échangeur d' ions sous la forme d'une couche circulaire ou annulaire tournant dans une chambre et reposant sur un plateau perméable aux liquides ou intercalés entre deux éléments de ce genre. La couche peut être également plusieurs fois divisée, par exemple à l'aide de cloisons intermédiaires, de façon que les liquides ne puissent pas s'écouler transversalement dans cette couche, La chambre est munie de tubulures d'arrivée et de départ des liquides qui doivent traverser la couche en plusieurs points différents. Le liquide à traiter traverse un secteur de la couche pour être débarrassé des constituants à éliminer que l'agent échangeur datons absorbe.
Grâce au mouvement de rotation de la couche, les parties fraîchement régénérées de l'agent échangeur-d'ions arrivent à tour de rble et sans interruption dans le secteur de passage du liquide, tandis que les parties contaminées quittent ce secteur. Ces parties contaminées sont ensuite régénérées de la même manière pour repasser ensuite du secteur de régénération dans le secteur de traitement du liquide à épurera La régénération consiste par exemple en un traitement avec des liquides qui remplacent les ions absorbés par l'agent échangeur par des ions à transmettre au liquide à épurer.
On sait qu'on peut intercaler entre la contamination et la régénération un lavage qui consiste à éliminer les impuretés que les agents échangeurs d'ions ont également absorbées, mais qui se laissent éliminer par le simple passage de liquides, par exemple de l'eauo Après la régénération proprement dite, on peut prévoir une élimination par rinçage du liquide de régénération que contient l'agent échangeur régénéré.
Le lavage et, éventuellement, le rinçage peuvent avoir lieu d'une manière similaire à celle de la contamination et de la régénération.
Les liquides nécessaires au lavage et au rinçage éventuel passent donc dans des secteurs spécialement prévus pour traverser les parties de la couche de logent échangeur comprises dans ces secteurs, le sens de circulation de s liquides étant le même que pour la contamination, sauf que le sens de la circulation du liquide de rinçage peut être avantageusement opposé.
Entre les différents secteurs ou une partie de ceux-ci, par exemple entre le secteur de contamination et les secteurs adjacents, on peut prévoir des secteurs d'isolement, dans lesquels le liquide ne traverse pas la couche de l'agent échangeur d'ions, et dont le but est d'empêcher le mélange non désiré des liquides de traitement de constitution ou de composition différentes.
L'action des secteurs d'isolement peut être avantageusement renforcée par une subdivision multiple de la couche de l'agent échangeur d'ions par des cloisons intermédiaires, de préférence perpendiculairesau sens de rotation de la couche.
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Le liquide à traiter peut également traverser plusieurs fois la couche de l'agent échangeur d'ionso Dans le secteur de contamination par exemple, on le fait passer d'abord de haut en bas, ensuite dans le sens inverse, et ensuite éventuellement de nouveau de haut en bas à travers la couche de l'agent échangeur d'ions, ce qui peut être facilement assuré par des tubulures d'arrivée, des coudes de renvoi;, des tubulures de départ et des cloisons de séparation convenablement agencés. De cette manière, on peut éventuellement également faire circuler les liquides utilisés pour la régénération, le lavage et le rinçage.
On peut également imaginer un agencement tel que le liquide à traiter traverse successivement deux ou plusieurs couches différentes d'un agent échangeur d'ions, par exemple superposées ou cbte à cote., Les différentes couches peuvent même ètre constituées par des agents échangeurs d'ions différents. On prévoit par exemple dans une couche un agent échan- geur de cations et dans la suivante un agent échangeur d'anions, ou inverse- ment, éventuellement en suite simple ou multiple. Dans ce cas, la régéné- ration et éventuellement le rinçage ont lieu avec des liquides différents.
On peut alors encore faire passer les liquides deux ou plusieurs fois à travers les différentes couches.
Le déplacement de la couche de l'agent échangeur d'ions ou des tubulures d'arrivée et de départ des liquides utilisés dans le prqcédé peut avoir lieu à l'aide de mécanismes d'entraînement connus en soi. Si les liquides, ou une partie de ces liquides, par exemple le liquide à épu- rer, sont disponibles sous pression, on peut utiliser leur énergie de pres- sion pour l'entraînement des organe s mobile s de l'appareil qui interviennent dans la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. On peut par exemple utiliser l'énergie de pression du ou des liquides pour actionner une tur- bine, une machine à piston, une machine rotative à engrenages ou à palet- tes, par exemple une machine à piston rotatif, fournissant l'énergie néces- saire à l'entrainement des organe s mobiles.
Il en résulte cet avantage complémentaire que l'appareil nécessaire à la mise en oeuvre du procédé peut être construit pour une pres- sion de fonctionnement relativement faible. L'énergie f ournie par la turbine, la machine à piston, la machine à palette s, etc..., ou une partie de cette énergie peut également servir à l'entraînement d'une pompe, qui ramène à une pression plus élevée les liquides ou une partie des liquides utilisés, et refoule ceux-ci vers le lieu d'utilisation. Les quantités des liquides traversant par unité de temps la couche de l'agent échangeur d'ions peuvent être réglées en fonction des conditions imposées à l'épuration des liquides, au lavage, à la régénération et (ou) éventuellement au rinçage.
Par exemple, on règle la vitesse du déplacement de la couche de l'agent échangeur d'ions ou des tubulures d'arrivée et de départ des liquides de façon que, même si les débits notamment du liquide à épurer diffèrent, la quantité spécifique de l'agent échangeur d'ions soit toujours amenée en contact avec la même quantité de liquide. On peut également régler la vitesse du déplacement en partant d'autres points de vue, par exemple en fonction de la concentration des ions à échangeur que contient le liquide à épurer, par exemple proportionnellement à cette concentration.
Il est également avantageux d'adapter à la quantité de liquide à épurer par unité de temps la quantité par unité de temps à utiliser pour le liquide de régénération et(au) le liquide de rinçage et (ou) le liquide de lavage. A cet effet, il est avantageux que la quantité de liquide de régénération, de rinçage et (ou) de lavage utilisée par unité de temps soit proportionnelle à la vitesse à laquelle la couche de l'agent échangeur ou les tubulures d'arrivée et de départ des liquides se déplacent.
Un appareil convenant à la mise en oeuvre de l'invention peut par exemple comporter une cellule, éventuellement divisée parallèlement à la direction d'écoulement des liquides, remplie d'un agent échangeur d'ions et déplaçable,par exemple montée rotation, et coopérant avec des tubulures
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d'arrivée et de départ permettant aux liquides de traverser simultanément des parties différentes de la couche de l'agent échangeur d'ionso La cellule mobile est agencée de façon que les différentes parties de la couche ou masse de l'agent échangeur d'ions passent successivement et en circuit fermé en regard des différentes tubulures d'arrivée et de départ des liqui- des., On peut également prévoir deux ou plusieurs cellules, par exemple en série,
dans lesquelles les courants des liquides passent successivement.
On peut également diviser la ou les couche s ou masses de l'agent échangeur d' ions en zone s ou secteurs séparés les uns des autres par des cloisons intermédiaires, ou les disposer dans plusieurs cellules séparées, et on fait alors passer les liquides nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention éventuellement en circuit fermé dans les secteurs, cellules, etc...
immobiles. Sur son parcours à travers la couche de l'agent échangeur, le liquide à traiter peut également subir un traitement complémentaire,par exemple pour le débarrasser des gaz, traitement qui a lieu par exemple entre un traitement avec un agent échangeur de cations et un traitement avec un agent échangeur d'anions, le liquide pouvant être soumis ensuite à des traitement supplémentaires avec des agents échangeurs de cations et d'anionso L'appareil utilisé pour ce mode de mise en oeuvre de l'invention comporte par exemple un certain nombre de cellules cylindriques à axe vertical destinées à recevoir les agents échangeurs et disposées de préférence en une rangée circulaire ou en plusieurs rangées circulaires concentriques. Chaque cellule porte en haut et en bas une tubulure de raccordement pour l'arrivée et le départ de liquides.
Par l'intermédiaire des tubulures de raccordement,les cellules sont reliées à un distributeur portant lui-même des tubulures de raccordement pour l'arrivée et le départ des liquides nécessaires à la mise en oeuvre du procédé, et qui sert à brancher les cellules successivement sur les différentes phases de traitement. De préférence le distributeur comporte deux organes superposés, constitué à la manière d'un tiroir rotatif plan. Le distributeur peut également comporter un ou plusieurs robinets à plusieurs voies dans lesquels les organe s mobiles., c'est-à-dire les clés coopèrent avec une surface d'étanchéité conique ou cylindrique du boisseau fixe.
Dans la clé proprement dite, les canaux de liaison entre les orifices d'entrée et de sortie sont disposés en fonction des branchements à effectuero On peut par exemple utiliser plusieurs robinets à plusieurs voies comportant respectivement un nombre de tubulures latérales égal au nombre des cellules de filtrage ou des secteurs de la couche de l'agent échangeur d'ions. On peut alors prévoir un de ces robinets à plusieurs voies pour les tubulures inférieures des secteurs, cellules, etc...., et un deuxième pour les tubulures supérieures des secteurs, cellules, etc.... ceci pour la mise en oeuvre du branchement de distribution principal.
On peut également utiliser un nombre de robinets à plusieurs voies deux fois supérieur, relier par exemple les tubulures inférieures de chaque deuxième secteur ou de chaque deuxième cellule, etc...,, à l'un de ces robinets, les autres tubulures inférieures des secteurs;; cellules., etc.., au robinet suivant, et raccorder alternativement ou dans un autre ordre les tubulures supérieures des secteurs, cellules, etc., à deux autres robinets à voie s multiples.
Une particularité complémentaire avantageuse consiste à intercaler dans les tuyauteries principales de raccordement des organes obturateurs, des soupapes, des vannes,ou des robinets, et de constituer le distributeur lui-mème de façon que les surfaces d'étanchéité coopérant les unes avec les autres du boîtier et des organes mobiles (tiroir rotatif plan, clé de robinet, etc...) soie nt séparées les unes des autres avant le dépla- oement relatif, c'est-à-dire avant le début d'une inversion, et que ces surfaces soient resserrées les unes sur les autres après l'inversion.
Avant la séparation des surfaces d'étanchéité, il est alors avantageux de fermer les obturateurs des tuyauteries de raccordement, c'est-à-dire des tuyauteries du liquide à traiter,du liquide traité,éventuellement d'un liquide destiné à un traitement intermédiaire sortant de l'appareil, et ra-
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mené dans cet appareil après avoir lui-même subi un traitement intermédiai- re, et éventuellement des liquides de régénération et autres. Après l' i - version, c'est-à-dire après le resserrage des surfaces d'étanchéité, ces ob- turateurs sont alors de nouveau ouverts. Ces mouvements des surfaces d'é- tanchéité réduisent l'usure des organes d'étanchéité du distributeur, et facilitent du reste l'inversion.
En même temps ils empê'chent le mélange de liquides différents pendant les inversions, lequel pourrait entraîner une contamination du liquide traité, par exemple
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'e- xemples quelques mode s de réalisation de l'appareil suivant l' invention.
La fig. 1 montre une couche d'agent échangeur d'ions agencée pour la rotation.
La fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne A-B de la fig. la
La fig. 3 est une vue en coupe suivait la ligne C-D de la fig. 1.
La figo 4 est une vue développée du dispositif que représentent les fig. 1 à 3.
La fig. 5 est une vue similaire à celle de la fig. 4 d'un autre mode de réalisation,qui se distingue de celui des fig. 1à 4 essentiellement par un autre système directeur des liquides.
La fig. 6 est une vue en coupe verticale d'un appareil contenant une couche échangeuse annulaire agencée de fagon à pouvoir tourner autour d'un axe horizontal.
La fig.7 est une vue en coupe suivant la ligne E-F de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation comprenant plusieurs couches superposées d'agents échangeurs d'ions.
La fig. 9 est une vue en coupe suivant la ligne G-H de la fig. 8.
Les figo 10 à 13 représentent des appareils agencés pour des couches échangeuses d'ions immobiles. les fig. 10 et 11 sont des vues développées de ces appareils.
La fig. 12 est une vue en coupe axiale de l'appareil que montre la fig. 13,
La fig. 13 est une vue en coupe suivant la ligne J-K de la fig. 12.
Dans la chambre 5 (figo 1 à 4) est par exemple montée une cellule cylindrique 6 contenant la couche 14 d'un agent échangeur d'ions reposant sur le fond 7 perméable aux liquides de la cellule. Au-dessus de la couche peut être prévu un couvercle 7' également perméable aux liquides.
La cellule est solidaire de l'arbre 8 qui l'entrains en rotation dans le sens de la flèche. En 9 sont indiqués les paliers de l'arbre 8 entraîné en rotation d'une manière connue en soi. Le dessus de la chambre présente les tubulures 1 pour l'entrée du liquide à traiter, 3 pour l'entrée du liquide de régénération, 2 pour la sortie du liquide de lavage, et 4 pour l'entrée du liquide destiné au rinçage de l'agent échangeur après la régénération. Des tubulures correspondantes 15, 16,17 et 18 sont prévues dans le fond de la chambre pour la sortie et pour l'entrée des liquides.
La cellule 6 est divisée par de nombreuses cloisons intermédiaires 11 en chambres de section en forme de secteurs dans lesquelles repose l'agent échangeur d'ionso Ces cloisons empêchent les liquides de s'écouler horizontalement dans la couche de l'agent échangeur d'ions. Les es-
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paces au-dessus et au-dessous de la cellule 6 sont divisés en secteurs par des cloisons 19, 20, 21, 22, 23, 24.
Le liquide à traiter entrant par la tubulure 1 passe par le compartiment 25, les secteurs de l'agent échangeur d'ions au-dessous de ce c ompartiment dans le compartiment 25', et sort par la tubulure 15. Il cède les constituants à éliminer à l'agent échangeur datons et absorbe en échange les ions correspondants de l'agent échangeur. Entre les cloisons supérieure et inférieure 19, la rotation de la couche de l'agent échangçur d'ions fait passer d'une manière continue les secteurs de l'agent régénéré dans le secteur de traitement du liquide à épurer au fur et à mesure que les cellules de l'agent échangeur d'ions épuisé passent dans la zone 4'isolement 12 entre les cloisons supérieure et inférieure 24.
Cette zone d'isolement 32 n'est traversée par aucun courant de liquide, de sorte que le liquide de la zone 25 ne peut pas passer dans la zone 12 ni dans la zone 28 dans laquelle la tubulure 16 fait entrer le liquide de lavage qui s'élève dans la couche de l'agent échangeur d'ions, pour détacher et entraîner avec lui les particules solides qui se laissent facilement éliminer. Le liquide de lavage passe dans la zone supérieure 28 pour sortir par la tubulure 2.
L'agent échangeur d'ions passe de la zone 28 dans la zone 27 dans laquelle il est traité avec le liquide de régénération. Dans la zone suivante 26 a lieu ensuite le rinçage de l'agent échangeur d'ions, et ce par circulation de haut en bas comme du reste dans la zone 27. L'agent passe ensuite par la zone d'isolement 12' pour retourner dans la zone de traitement 25. La vue développée de la fig. 4 montre plus clairement de quelle manière est disposée la couche de l'agent échangeur d'ions distribuée dans les cellules et se déplaçant dans le sens des flèches, et de quelle manière les cellules passent successivement dans les différents secteurs pour amener l'agent échangeur d'ions en contact avec les différents liquides.
La fig. 5 montre de quelle manière on peut allonger le parcours du liquide dans la couche de l'agent échangeur d'ions par des renvois répétés, pour faire descendre et remonter le liquide plusieurs fois. Le liquide à traiter entre par une tubulure 71 dans le compartiment 72. Le fond 73 de la cage mobile,par exemple rotative, contenant l'agent échangeur datons est imperméable.
Cette cage est divisée non seulement par des cloisons 75 s'étendant entre le fond et le couvercle 74, mais également par des écrans 76 descendant du couvercle et s'arrêtant à une distance appropriée du fond En sortant du compartiment 72, le liquide passe à proximité de la cloison 77 dans la couche de l'agent échangeur d'ionso Il est ensuite renvoyé en passant sous l'écran 76 et remonte dans le compartiment 78 pour pénétrer de nouveau par-dessus la cloison suivant 75 dans la cou- che de l'agent échangeur Il passe sous l'écran suivant, remonte dans le compartiment 79, et sort finalement par la tubulure 80.
Le compartiment 81 ne présente aucune tubulure pour l'entrée ou la sortie d'un liquide. Les parties de l'agent échangeur d'ions passant sous ce compartiment ne sont traversées par aucun liquide, de sorte que le secteu. correspondant sert à l'isolement. Le compartiment suivant 82 et, éventuellement;, d'autres compartiments peuvent fonctionner de la même manière que les compartiments 72 et 78.
La couche de l'agent échangeur d'ions, qui se déplace dans la chambre 84,est circulaire ou annulaire ou peut se présenter sous la forme d'une autre figure gécmétrique fermée Entre la chambre 84. et la cage contenant les couches annulaires ou en galettes de l'agent échangeur d'ions, on peut prévoir des joints d'étanchéité pour as- surer une meilleure séparation des liquides utilisés dans les différents secteurs de l'appareil. On peut également prévoir des joints d'étanchéité
83 entre les cloisons de séparation des compartiments au-dessus de la couche de l'agent échangeurs le bord supérieur de la cage mobile contenant l'agent échangeur, et les cloisons des cellules de cette cage.
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Dans le mode de réalisation de l'appareil suivant l'inven- tion que montrent les fig. 6 et 7, les liquides utilisés passent radiale- ment de l'intérieur vers l'extérieur et de l'extérieur vers l'intérieur à travers une couche annulaire de l'agent échangeur d'ions montée à rotation.
Dans cet appareil, l'espace annulaire entre la chambre 31 et l'anneau de l'agent échangeur 32 est divisé par des cloisons 33, 34, 35, 36 en une zone de traitement 37, une zone de lavage 38, une zone de régénération 39, et une zone de rinçage 40. les cloisons 4l et 42 forment des zones d'isolement 43 et 44. L'anneau de l'agent échangeur est délimité par deux membranes cylindriques 45 et 46 perméables aux liquides. L'espace annulaire contenant l'agent échangeur peut ètre divisé en cellules en forme de secteurs par des cloisons intermédiaires 47.
L'espace à l'intérieur de l'anneau de l'agent échangeur est divisé par des cloisons 33', 34' 35', 36' et 41', 42' en zo- nes de traitement comme l'espace annulaire extérieur. Les tubulures 48, 49,
50, 51, qui partent d'une paroi en bout de la chambre, sont destinées à l'ar- rivée et au départ du liquide de traitement sortant dudit espace intérieur.
Le fonctionnement de cet appareil est similaire à celui de l'appareil représenté sur les fige 1 à 4. Le liquide à traiter entre par la tubulure 48' dans le ccmpartiment 37, traverse la couche de l'agent échangeur d'ions régénéré, et sort par le compartiment intérieur 37' et la tubulure de départ 48. Le parcours du liquide de lavage du liquide de régénération et du liquide de rinçage est similaire. On peut également choi- sir un agencement tel que les liquides ou une partie de ces liquides traversent la couche de l'agent échangeur en passant de l'intérieur vers l'extérieur.
Dans l'appareil que montre nt les fig.8 et 9 , les arbres 52 et 53 portent deux combinaisons de couches d'agents échangeurs d'ions 54, 55, 56 et 57, dont chacune présente une constitution similaire à celle de la couche que montrent les fige 1 à 4. Pour les couches 54, 55, 56, 57 on peut utiliser des agents échangeurs d'ions différents. Par exemple, les couches 54 et 55 peuvent ètre constituées par des agents échangeurs de cations, tandis que les couches 56 et 57 sont constituées par des agents échangeurs d'anions. Le liquide à traiter entre par la tubulure 58 dans le comparti- ment central 59 de la chambre 60 et traverse successivement un agent échangeur de cations et un agent échangeur d'anions, pour sortir par la tubulure 61.
La compartiment central est séparé par des joints d'étanchéité des autres compartiments dans lesquels passent les liquides destinés au lavage, à la régénération et au rinçage. Ces liquides passent également, de préférence séparés les uns des autres, dans les secteurs de traitement corres- pondantso Par exemple,le liquide de régénération de l'agent échangeur de cations entre par la tubulure 65 dans le secteur 64 de la chambre 60. Dans ce secteur ne passent que les deux couches de l'agent échangeur de cations que traverse le liquide. Celui-ci sort par le compartiment 64' et la tubulure 66. les liquides de lavage et de rinçage traversent d'une manière similaire, dans des secteurs adjacents, les deux c ouche s de l'agent échangeur de cations.
Le liquide de rinçage sort par la tubulure 63, et le liquide de lavage entre par la tubulure 67. Le lavage, la régénération et le rin- çage de l'agent échangeur d'anions ont lieu de la même manière dans la partie droite de l'appareil que montrent les figo 8 et 9, à l'aide de dispositifs et d'agencements similaires.
Dans le mode de réalisation que montrent les fig. 10 à 13, la solution à traiter passe d'abord à travers un agent échangeur de cations et ensuite à travers un agent échangeur d'anionso On peut répéter ce traitement dans deux autres couches échangeuses de cations et d'anions. Entre la première couche échangeuse de cations et la première couche échangeuse d'anions, ou en un autre point approprié, on peut intercaler un autre traitement, par exemple une opération de dégazage qui est mise en oeuvre dans un appareil spécial. On prévoit également une régénération des agents échangeurs qui peut être combinée avec un lavage et un rinçage de ces agents échangeurs.
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Les agents échangeurs, par exemple les agents échangeurs de cations et émanions sont séparément et alternativement logés dans les cel- lules ICI à 110. Les cellules désignées par les chiffres de référence pairs 102, 104, 106, 108, 110 peuvent âtre par exemple remplies avec l'agent échan- geur de cations, tandis que les cellules désignées par les chiffres de ré- férence impairs 101, 103, 105., 107, 109 peuvent contenir l'agent échangeur d'anions. Les cellules sont munies au fond de tubulures 111 à 120 et au sommet de tubulures 121 à 130, qui sont toutes raccordées au dispositif de commande appelé distributeuro Ce distributeur comporte deux plateaux mobi- les 141 et 142 présentant des orifices, canaux, etc...
Les deux plateaux mobiles sont montés dans un bottier 182, présentant également des orifices, canaux ainsi que des tubulures de raccordement pour les différents liquides.
Les tubulures inférieures 111 à 120 des cellules communiquent respective- ment avec les orifices 131 à 140 du distributeur.
Le liquide à traiter entre par la tubulure 145' dans le pla- teau mobile 142 du distributeur, passe en majeure partie par les canaux 145 et 1452 (fig. 12) et par la tubulure 124 dans la collule 104 remplie d'agent échangeur clé cations, et retourne par 114 et 134 dans le distributeur 142.
Ce liquide peut également passer par les canaux 146 et 146 et par la tubu- lure de sortie 146' dans un appareil 167 séparé de l'appareil épurateur, par exemple dans un appareil de dégazage, dans lequel il entre par la tubu- lure 168 pour sortir par la tubulure 169, et pour arriver ensuite par la tubulure d'entrée 147' dans la canal 147 du plateau mobile 142 du distri- buteur. Ce liquide s'écoule par le canal 1472 en majeure partie par la tu- bulure 123 dans la cellule 103 remplie d'agent échangeur d'anions, et re- tourne par 113 et 133 dans le plateau mobile 142 du distributeur.
La ma- jeure partie du liquide passe par le canal 148 et la tubulure 122 dans la cellule suivant 102 remplie d'agent échangeur de cations, ensuite par 112 et 132 par exemple vers la tubulure d'entrée 175 de la pcmpe 170, qui re- foule le liquide par 176 dans le plateau mobile 142 du distributeur. La majeure partie du liquide continue de passer par 121 dans la dernière cel- lule 101 remplie d'agent échangeur d'anionso Le liquide complètement dé- barrassé des sels passe par 111, 131, 152 et 150 vers la tubulure 150' du plateau 142 du distributeur.
Ce liquide peut finalement partir vers le lieu d'utilisation ou vers un réservoir.,
La pcmpe 170 peut ètre également intercalée en aval de l'ap- pareil de dégazage 167 dans le conduit 1690 Dans ce cas, l'orifice 132 du plateau mobile 142 du distributeur peut communiquer directement par le ca- nal 149 avec la tubulure 121, de la manière indiquée sur la fig. 13.
Dans la position du distributeur que montre la fige10, une partie du liquide entrant en 145' dans l'appareil passe sous la forme de liquide de lavage en partant du canal 145 dans le canal 153 du plateau su- périeur 141, et ensuite par 136 vers la tubulure inférieure 116 de la cel- lule 106 remplie d'agent échangeur de cations. L'agent échangeur de ca- tions que contient cette cellule est détassé par ce liquide qui peut par exemple le débarrasser des impuretés mécaniques. Le liquide de lavage pas- se par le conduit 126 et le plateau 142 du distributeur, ensuite par le canal 156 du plateau supérieur 141 pour retourner dans le plateau infé- rieur 142 qu'il quitte par le canal 166.
D'une manière similaire, l'agent échangeur d'anions que contient la cellule 105 est lavé par une partie du liquide revenant du dégazeur 167 dans l'appareilo Ce liquide de lavage passe du canal 147 dans le canal 154 du plateau supérieur 141 du distribu- teur, ensuite par le canal 135 du plateau 142 du distributeur par 115 dans la cellule 105, et sort de celle-ci et de l'appareil par le conduit 125 et les canaux 155 et 165.
En 159' et 160' les deux liquide s de régénération des deux agents échangeurs entrent dans le plateau 142 du distributeur et passent
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par les canaux 159, 160 et 1592, 1602, ensuite par les conduits 127 et 128 respectivement dans les cellules 107 contenant l'agent échangeur d'anions et 108 contenant l'agent échangeur de cations. Les liquides de régénéra- tion épuisés sortent respectivement par 117, 137, 157, 177 et 118, 138,
158, 178 des cellules comme les liquides de lavage sortent des cellules 105 et 106.
En partant des canaux 148 et 149 et par les orifices 143 et
144, on prélève à travers le plateau inférieur 142 du distributeur des quantités appropriées de liquide dans le secteur de traitement, c'est-à- dire entre les cellules 102 et 103 ou ICI et 102, pour faire passer ce li- quide sous la forme de liquide de rinçage par les canaux 143, 130 et 144, 129 dans les cellules 110 et 109. Dans cellas-ci, le liquide en question élimine dans les agents échangeurs l'excès de liquide de régénération. Il passe par 119, 139 et 120, 140 à travers le plateau inférieur 142 du distributeur dans le plateau supérieur 141, retourne par 163 et 164 dans le plateau inférieur 142 pour arriver dans les canaux 159 et 160.
De cette manière, le liquide de régénération que contiennent encore les cellules de filtrage 109 et 110 au début du rinçage arrive dans les cellules de filtrage 107 et 108 avec le liquide de régénération frais entrant en 159' et 160' les deux liquides contribuent alors dans ces cellules à la régénération de l'agent échangeur qu'elles contiennent Les liquides de lavage, de régénération et (ou) de rinçage provenant des canaux 165, 166, 177, 178, 161 et 162 peuvent également sortir ensemble du boîtier du distributeur en passant par le canal 181 et l'orifice 181'. On peut prévoir des canaux de dérivation ou similaires entre les orifices de raccordement du boîtier et les plateaux mobiles du distributeur et faire déboucher ces canaux dans l'espace commun 181.
Etant donné qu' on peut maintenir une pression nulle dans cet espace, tandis qu'une certaine pression règne toujours dans les canaux destinés au passage du liquide.de traitement, une fuite des joints d'étanchéité entre le bottier et les plateaux mobiles du distributeur ne peut laisser passer que du liquide à traiter sur son parcours entre l'appareil et l'orifice de sortie 181', tandis que le liquide à traiter ne peut pas se mélanger par exemple avec le liquide traité ou avec un liquide provenant d'un point intermédiaire du traitement, ce qui exclut la contamination du liquide traité ainsi que les perturbations qui peuvent en résulter.
L'agencement de la pompe 170 que montre la fig. 10 en amont de la dernière cellule échangeuse est destiné au même effet, notamment si on prévoit un dégazage en dépression dans l'appareil 1670 Dans de ncmbreux cas, il est avantageux d'effectuer en dépression le dégazage ou éventuellement un autre traitement intermédiaire, parce que l'action exercée par le traitement intermédiaire est alors particulièrement favorable Pour ce cas il convient de prévoir une pompe intermédiaire, pour faire passer dans les cellules échangeuses suivantes 103, 102 et 101 le liquide en dépression dans l'appareil de dégazage 167 ou autre La pompe est avantageusement intercalée dans le dernier étage, c'est-à-dire entre les cellules 102 et 101 de la manière indiquée sur la fige 10.
Il est alors à recommander d'agencer la pompe de façon que la pression du liquide sortant de cette pompe 170 en 176 soit supérieure à la pression du liquide à traiter, qui entre en 146' dans l'appareil. Grâce à la pression supérieure du liquide en 176 et 149, et en présence de fuites dans le distributeur, la pression différentielle laisse simplement retourner du liquide provenant de 149 vers les étages prévus, et il peut en résulter tout au plus une faible contamination du liquide traité sortant en 150.
Cette contamination est d'autant moins gênante que le liquide se présentant en 149, où il est porté au maximum de pression à l'intérieur du distributeur, a déjà subi le traitement dans le dernier étage (cellule 101), c'est-à-dire que sa composition correspond déjà largement à celle du liquide qui doit sortir en 150'
Dans la position du distributeur que montre la fig. 11, le fonctionnement des cellules 101 à 104 est le même que celui qui vient d'être
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décrit.
Toutefois, les agents échangeurs d'ions que contiennent les cellules 105 et 106 ne sont pas lavés mais soumis à un traitement avec les liquides de régénération provenant des cellules 107 et 1080 Le liquide de régénération sortant de la cellule 107 passe par 117, 137 à travers le canal 163 du plateau 141 du. distributeur, et par 125 dans la cellule 105, retourne par 115, 135 dans le distributeur pour sortir par 157 en 165 D'une manière similairele liquide de régénération passe de la cellule 108 par 118, 138, 164, 126 dans la cellule 106, ensuite par 116, 136, 158 dans le canal 166 pour sortir.
Les liquides de ringage passent comme précédemment dans les cellules 109 et 110, ensuite par 119, 139 et 120, 140 dans le plateau 141 du distributeur.. pour sortir en 161 et 162. les différences entre les positions que montrent les figo 10 et 11 caractérisent la division du branchement principal de l'appareil en deux branchements secondaires successifs. S'il s'agit d'inverser après une durée de fonctionnement déterminée, le plateau 142 du distributeur est déplacé d'un angle correspondant à deux cellules, de sorte que 145 communique avec 122,146 avec 132, etc...
La cellule 101 prenq alors la place de la cellule 103, celle-ci la place de la cellule 105,etc... tandis que la cel- lule 109 remplace la cellule 101, la cellule 102 remplace la cellule 104, celle-ci la cellule 106, etc... le plateau 141 du distributeur reste immobile pour cette inversion, de sorte que le changement du branchement des cellules d'une division en partant de la position précédente suivant la figo 11 rétablit la position que montre la fig. 1.
Cette subdivision de l'inversion offre la possibilité de l'utilisation d'un ncmbre réduit de cellules pour le lavage, la régénération et le rinçage, et l'épuisement plus complet du liquide de régénération.
Cette utilisation plus favorable de ce liquide est obtenue par le fait que,dans la première position du branchement (que montre la figo 10) , les liquides de régénération restant de la régénération précédente dans les cellules 109 et 110 sont également utilisés pour la régénération des agents échangeurs datons dans les cellules suivantes 107 et 108, tandis que, dans la position principale du branchement (que montre la fig. 11), les liquides de régénération sortant des cellules 107 et 108, exerçant encore en général et surtout vers la fin de la régénération une bonne act ion sur des agents échangeurs à régénérer, peuvent servir également à la pré-régénération dans les cellules suivantes 105 et 106.
Dans la zone de fonctionnement, par exemple,on peut également brancher en parallèle quelques cellules, on peut limiter la zone de travail à un étage d'échange ou ajouter complémentairement d'autres étages d'échangeo
Par exemple, pour l'adoucissement de l'eau, il est fréquemment avantageux de prévoir un total de neuf cellules de filtrage, ou de diviser en neuf zones la couche échangeuse de base Trois de ces neuf cellules (ou zones) sont alors branchées en parallèle dans un étage de travail, les trois vivantes sont également branchées en parallèle dans un étage de travail suivant, tandis que les trois dernières cellules de filtrage (ou zones) sont utilisées pour le lavage, la régénération et le rinçage d'une manière similaire à celle que montrent les fig. 10 à 13.
Pour let exemple de l'adoucissement de l'eau, on peut également prévoir trois cellules de filtrage supplémentaires, c'est-à-dire un total de douze L'eau provenant de la première phase de travail passe alors de nouveau par trois autres cellules de filtrage branchées en parallèle
Les différentes phases de fonctionnement peuvent également servir au traitement de liquides différents.
On peut par exemple adoucir ou débarrasser des sels deux eaux différentes qui ne doivent pas être mélangées entre elles. On peut faire fonctionner un appareil échangeur de cations principalement en cycle acide, c'est-à-dire que tous les ions d'un liquide à traiter sont échangés contre des ions d'hydrogène, l'agent échangeur étant alors régénéré avec un acidepar exemple avec l'acide sulfurique ou chlorhydrique. Si le liquide contient principalement des ions al-
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calins et s'il ne contient que peu ou pas d'ions alcalino-terreux, on peut utiliser les cellules de filtrage avec l'agent échangeur épuisé dans cette phase avant le lavage et la régénération pour l' adoucissement d'un autre liquide,
c'est-à-dire pour rechange des ions alcalino-terreux que contient encore le liquide avec les ions alcalins que contient alors l'agent échan- geur. Par une modification appropriée de l'agencement des orifices, canaux de communication, etc.. du distributeur, il est possible d'effectuer de nombreux autres branchements qui peuvent être avantageux dans des conditions de fonctionnement déterminées.
L' invention offre cet autre avantage que le liquide à trai- ter peut passer à grande vitesse à travers la couche de l'agent échangeur.
Par exemple, on peut faire circuler le liquide à traiter à une vitesse d'au moins 50 m/heure environ. Il est avantageux d'utiliser des vitesses de 100 m/heure et plus, par exemple de 300 à 500 m/heure. Ces grandes vi- tesses du liquide offrent l'avantage complémentaire qu'on peut utiliser des quantités plus réduites d'agent échangeur pour obtenir le môme effet d'éhan- ge. En effet, on a trouvé que la hauteur de couche nécessaire à un rendement donné de l'échange n'augmente pas dans la mème proportion que la vitesse, mais dans une proportion plus faible.
Ce phénomène s'explique par le fait que les chiffres de transmission réciproque des matières, c'est-àdire le nombre des ions échangés par unité de surface échangeuse, augnen- tent dans le liquide et dans l'agent échangeur pour des différences de concentration données en ions à échanger, au fur et à mesure que la vitesse relative entre le liquide et l'agent échangeur augmente elle-même.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé pour le traitement continu de liquides avec des agents échangeurs d'ions, caractérisé en ce que l'agent échangeur d'ions est disposé sous la forme d'une couche dans une ou plusieurs cellules, qu'on fait passer- les liquides utilisés dans le procédé simultanément en plusieurs points, de préférence sous la forme de courants séparés, à travers la couche ou les cellules, et que toutes les parties de la couche ou toutes les cellules sont amenées à coopérer successivement et en circuit fermé avec les différents liquides utilisés.
2 - La couche de l'échangeur d'ions est déplacée d'une manière continue ou intermittente sur un parcours fermé de façon que toutes les parties de la couche ou t oute s les cellules cheminent successivement en regard des orifices d'arrivée et de départ des différents liquides.
3 - les tubulures d'arrivée et de départ des différents liquides sont déplacées notamment d'une manière intermittente, la c ouche ou les cellules restant Immobiles ou pouvant être également déplacées.
4 - les liquides ou une partie des liquides passent successivement à travers deux ou plusieurs couches d'un agent échangeur d'ions ou dans deux ou plusieurs cellules remplies d'échangeurs.
5 - Ies différentes couches ou cellules contiennent des échangeurs d'ions différents, l'agencement étant par exemple tel que les agents échangeurs de cations et les agents échangeurs d'anions alternent une ou plusieurs fois ou que les agents échangeurs d'ions différents se suivent en nombre inégaux.
6 - Les agents échangeurs actifs différents, disposés dans des cellules ou des couches séparées, sont traversés par des liquides différents, notamment par des liquides régénérateurs actifs différents et (ou) par des liquides de lavage et (ou) des liquides de rinçage.
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