CA1106577A - Installation de melange-separation de deux liquides non miscibles, notamment pour extraction liquide- liquide - Google Patents

Abstract

La dilvugation décrit une installation de mélangeséparation de deux liquides non miscibles comprenant un mélangeur associé à un décanteur, le mélangeur étant formé par une cuve alimentée séparément par les deux liquides et dans laquelle tourne un agitateur monté sur un arbre vertical rotatif. Le mélangeur comporte au-dessus de l'agitateur une pompe élévatrice à liquide à faible turbulence du type constitué par un stator tronconique évasé vers le haut et un rotor à pales trapézoïdales, le rotor de cette pompe étant calé sur le même arbre que l'agitateur. On y décrit aussi un procédé caractérisé par le fait que l'on provoque une première précoalescenc dans une cuve alimentée séparément par les deux liquides, par une agitation et une élévation simultanées du mélange liquide au moyen d'une pompe élévatrice à faible turbulence combinée à un agitateur calé sur le même arbre de rotation que la pompe, on provoque une deuxième précoalescence en conduisant lentement le liquide depui? le niveau supérieur de la pompe élévatrice jusqu'à un dispositif de décantation. La pompe élévatrice peut être constituée par un rotor à arbre vertical tournant dans un stator et élevant un liquide d'un niveau inférieur jusqu'à un niveau supérieur. Le stator est constitué par une paroi tronconique évasée vers le haut dont l'extrémité inférieure débouche au-dessous du niveau liquide inférieur et dont l'extrémité supérieure s'ouvre au-dessus du niveau liquide supérieur. Le rotor comporte trois pales sensiblement trapézoïdales dont le bord d'attaque inférieur arrive au-dessous du niveau liquide inférieur. On réduit ai??? l'encombrement complet de l'installation à une valeur beaucoup plus faible que celle habituelle, tout en réduisant également dans une grande proportion les longueurs de tuyaux nécessaires et le nombre des auxiliaires.

Description

!6 5~7 L'invention concerne le procédé général de mélange-séparation de deux liquides non miscibles.
On sait que ce procédé consiste à produire une dis-persion suffisamment fine des deux liquides l'un dans l'autre ;
pour faciliter les échanges, puis à séparer à nouveau les deux liquides non miscibles par décantation. Généralement.
un des liquides est constitué par une solution impure d'un produit déterminé, tandis que l'autre liquide est un solvant organique servant soit de solvant spécifique du produit con-sidéré, soit de support de dilution pour un échangeur d~ions spécifique du produit considéré. L'installation complète comporte habituellement une batterie d'extraction formée par la juxtaposition d'un certain nombre de mélangeurs-décanteurs dans lesquels la solution impure du produit considéré circule à contre-courant du liquide organique, puis une batterie de réextraction d~un type identique et dans laquelle le liquide organique circule à contre-courant d~une solution pure receuil- -lant le produit, ce qui permet au li~uide organique d'atre j utilisé en circuit fermé.
Chaque mélangeur-décanteur de la batterie comporte essentiellement un mélangeur recevant les deux produits li- -quides à la base et produisant leur agitation afin d~obtenir la dispersion recherchée, puis une cuve de décantation dans làquelle le mélange circule lentement et se sépare progressi-: : -`, vement en raison même de la non miscibilité des liquides et ;
de la non stabilité de la dispersion.~ Il est clair que, pour un débit donné, l'encombrement de chaque mélangeur dépend du ~' temps de séjour de la dispersion avant son passage à la décan-tation, ce temps dépendant de l'efficacité des échanges qui augmente avec la finesse de la dispersion. De son côté, l~en-combrement de chaque décanteur dépend également du temps de séjour dans la dispersion qui le traverse, ce temps étant fonc-, 1 ~.-, :', ~ ' .. . . .
., .: . , ~ . : . . ~

657~

tion de la vitesse de coalescence de la dispersion qui diminue au contraire lorsqu'on augmente la finesse de la dispersion~
En conséquence, il existe toujours une taille optimum pour les gouttelettes de la dispersion qui procure l'encombrement, donc le prix minimum pour l'ensemble de l'installation.
Cette taille optimum peut 8tre obtenue avec divers types d'agitateurs rotatifs en adoptant une vitesse de rota-tion appropriée. Cependant, pour assurer le débit des divers liquides dans les nombreuses cuves de mélange et de décanta-tion que comporte l'installation, il est nécessaire de prévoir des pompes de circulation qui viennent non seulement augmenter le co~t de l'installation, mais en outre introduire des cisail-lements, une turbulence et une agitation supplémentaire qui ne permet plus de garantir la taille optimum pour les gouttelettes.
Dans de nombreux cas, pour simplifier l'installation, on utilise des agitateurs rotatifs conc,us pour créer une dépression au voi-sinage de leur axe afin d'assurer par eux-mêmes la circulation des liquides. Cependant avec ces agitateurs aspirants, si l'on détermine le diamètre et la vitesse de rotation à leur valeur convenable pour assurer le pompage, ces valeurs conviennent ra- ~
rement pour la dispersion qui est généralement d'une finesse -excessive. Il s'ensuit une augmentation importante du volume nécessaire pour le décanteur associé.
L'un des buts de 1'invention est de réaliser une ins-tallation de mélange-séparation du type précédent qui élimine les inconvénients précités, c'est-à-dire qui réduise l'encombre-ment complet de l'installation à une valeur beaucoup plus faible que celle habituelle, tout en réduisant également dans une -~
grande proportion les longueurs de tuyaux nécessaires et le - -nombre des auxiliaires.
L'invention consiste ~ réaliser chaque mélangeur en - -montant sur le m8me arbre ro-tatif vertical un agitateur de type - . , . . .: . .:. . . : .

~6~77 connu à la base et à la partie supérieure une pompe élévatrice à faible turbulence qui permet non seulement de ne pas intro-duire d'agitation supplémentaire, mais en outre de commencer la coalescence sous l'effet de la force centrifuge dans une veine conique s'écoulant sans turbulence.
De fa,con générale , l~invention concerne un procédé
de mélange-séparation de deux liquides non miscibles caractérisé
par le fait que l'on provoque une première précoalescence dans une cuve alimentée séparément par les deux liquides, par une agitation et une élévation simultanées du mélange liquide au moyen d'une pompe élévatrice ~ faible turbulence combinée à
un agitateur calé sur le m8me arbre de rotation que la pompe, on provoque une deuxième précoalescence en conduisant lentement le liquide depuis le niveau supérieur de la pompe élévatrice jusqu~à un dispositif de décantation~ .
Plus précisément, l'invention concerne une installation de mélange-séparation de deux liquides non-miscibles comprenant au moins un ensemble constitué par un mélangeur associé à un décanteur, chaque ensemble étant formé par une cuve à mélange alimentée séparément par les deux liquides à la partie inférieure de ladite cuve et remplie jusqu'à un premier niveau, un agitateur .
situé dans la partie in~érieure de la cuve à mélange à un niveau inférieur audit premier niveau et monté sur un arbre vertical destiné à entraîner l'agitateur en rotation et produire un . mélange constitué par une dispersion des deux liquides, une pompe rotative dans la partie supérieure de la cuve à mélange ` destinée à élever le mélange du premier niveau inférieur à un second niveau supérieur au premier, et un réservoir décanteur destiné à recevoir le mélange à partir du second niveau supé-rieur de la cuve à mélange favorisant un écoulement parallèle .-et horizontal du mélange à un niveau intermédiaire entre le .

.

~ -3- ..

premier et le second niveau, ladite pompe ~tant caractérisée par le fait qu'elle comprend un stator formant une paroi tronconi~ue évasée vers le haut entourant et coaxiale avec l'arbre vertical, dont l'ex-tr~mit~ inférieure débouche au-dessous du niveau inférieur et dont l'extr~mité supérieure s'ouvre au-dessus du second niveau supérieur, un rotor porté par l'arbre vertical et tournant dans le stator, le rotor comportant au moins trois pales disposées de façon régulière, chacune s'étendant selon le rayon de l'ar-bre jusqu'à ~me arête externe laissant subsister un jeu réduit entre cette arête et la paroi évas~e du stator, et des moyens fixes d'admission de liquide situes selon la verticale entre l'agitateur et le rotor, permettant l'entrée :
du liquide à la partie inférieure de la pompe, ces moyens d'ad- :
mission forçant le mélange à s'écouler dans la pompe sensible-ment perpendi~ulairement à l'arbre vertical, réduisant ainsi :
la turbulence créée par le mélange dans la pompe.
Pour ce faire, selon l~invention, on utilise une in$tallation de mélange-séparation de deux liquides non mis-cibles comprenant un mélangeur associé à un décanteur, ledit mélangeur étant formé par une cuve alimentée séparément par les deux liquides et dans laquelle tourne un agitateur monté sur un arbre vertical rotatif, caractérisée par le fait que le mélan- ~-geur comporte au-dessus de l~agitateur une pompe élévatrice à
liquide à faible turbulence du type constitué par un stator tronconique évasé vers le haut et un rotor à pales trapézoldales, le rotor de cette pompe étant calé sur le mame arbre que l'agi-tateur, Une autre particularité de l~invention consiste à con-.
. ~ _4_ ~7 dui:re le mélange, ainsi soumis à une première précoalescence, jusqu'à l'extrémité du décanteur opposée au mélangeur associé
par une ~oulotte de faible hauteur et de grande largeur o~ le liquide s~écoule lentement en étant soumis à une deuxième pré-coalescence, enfin à disposer entre le décanteur et le compar-timent d'entrée où se déverse la goulotte précédente, un très bon répartiteur constitué par une grille s'étendant sur toute la hauteur et sur toute la largeur du décanteur, cette grille ~tant constituée de lames parallèles sensiblement horizontales, ou de préférence lég~rement inclinées dans le sens qui favorise la coalescence.
La pompe à gros débit et à faible hauteur d~élévation qui peut être utilisée dans l'installation de l'invention ou pour toute autre application est d~une grande simplicité de construction et d~une grande rusticité, Elle fonctionne à
basse vitesse avec une faible consommation de puissance et n~introduit pratiquement pas de turbulence ni de cisaillements au sein du liquide.
Selon cet aspect de l'invention, ladite pompe comprend i 20 en combinaison un bol tronconique fixe évasé vers le haut avec un rotor formé d'un arbre axial portant trois palettes radialés trapézoïdales, de préférence incurvées ~ leur ~ord dtattaque inférieur. La petite base du tronc de c8ne dé~ouche au-dessous ~u niveau liquide le plus bas tandis que la grande base du tronc de cône comporte un bord formant un déverso~r d~où le li~uide ~levé s'écoule au niveau le plus haut.
Selon l'invention, l'on pr~voit un proc~dé de m~lange-~éparation de deux liquides non miscibles, caractérisé par le fait que:
a) l'on alimente séparément une cuve par deux liqui-des de fac,on à remplir ladite cuve à un premier niveau infé-:. . :
'~' ' -4a-: ' :

., ., : :: ~ , .
... , : , . . . . .

rieur;
b) l'on agite les liquides dans la cuve de manière à
provoquer une dispersion des deux liquides;
c~ l'on élève du mélange liquide au moyen d'une pompe élévatrice à faible turbulence à partir du premier niveau in-férieur jusqu'à un second niveau supérieur, le pompage incluant une étape de restreinte de la turbulence du mélange à l'entrée dans la pompe;
d) l'on-achemine le m~lange liquide à partir du niveau supérieur selon un parcours généralement horizontal vers une admission prévue dans un réservoir décanteur, ladite admission étant situee à l'extrémité du réservoir décanteur opposée à la cuve à mélange, e) l'on décante le mélange liquide dans le réservoir décanteur, pendant que le mélange s'écoule vers la cuve à mé- '^~
`~ lange à un niveau quelconque intermédiaire entre le premier et le second niveau; et f) l'on sépare les deux liquides en retirant séparé-ment les liquides du réservoir décanteur à l'extrémité adja-cente à la cuve à mélange.
D~autres particularités de l'invention apparaitront ; dans la description qui va suivre de quelques modes de réalisa-tion pris comme exemples et représentés sur les dessins annexés, sur lesquels:
la fig. 1 est une coupe verticale schématique d~un étage de mélange décantation, la fig. 2 est une coupe transversale partielle à plus grande échelle du décanteur au niveau de la grille de réparti- -tion;
~ 30 la fig. 3 représente schématiquement en perspective i l~implantation de plusieurs étages successifs au sein dlune .
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~" -4b-. , ., . . . ., . . , . . , ' , . , . .. ., ., , ., , :. ,' ' ' ~&57~

même ba-tterie d~extraction ou de réextraction, la fig. 4 est un schéma général de l'installation com- -plète, la fig. 5 est une coupe verticale axiale d'une pompe selon l'invention, la fig. 6 est une section selon VI-VI de la fig. 5, la fig. 7 est un graphique montrant un fragment de la courbe caractéristique de la pompe.
Le mélangeur 1, visible sur la partie droite de la fig. 1, est constitué d'une manière habituelle à l'aide d'une cuve cylindrique 2 à axe vertical à la base de laquelle dé-bouchent les deux conduites 3 et 4 amenant respectivement la phase aqueuse et la phase organique. Cette cuve est remplie d'un mé-lange des deux liquides jusqu~au niveau 5 et à la base de ce mé- `
lange tourne un agitateur 6 de type connu dont la structure, les dimensions et la vitesse de rotation sont choisies librement de manière à obtenir la taille de gouttelettes optimum dans la dis-persion d~un des liquides dans l'autre. Il s~agit généralement d'une dispersion de la phase aqueuse dans la phase organique, mais pour certaines applications, il peut s'agir de la disper-sion in~erse.
Conformément à l'invention, au-dessus de l'agitateur 6 ~:
et sur le meme arbre d'entra~nement~7 se trouve montée une pompe à cone 8. Cette pompe 8 consiste essentiellement en une paroi tronconique fixe 9 dans laque]le tournent trois pales radiales trapézoïdales 10 montées sur l'arbre 7 (figures 1, 5 et 6). ~
Pour éviter que la turbulence créée par l'agitateur 6 se trans- ~ :
mette directement à l~entrée de la pompe à cône 8, celle-ci comporte de préférence à sa base un fond 11 se prolongeant en forme de déflecteur tandis que la dispersion des deux liquides ~-pénètre à la base du c~ne 9 par des ou;es latérales. ~i Un des avantages principaux de cette pompe est de fonc-65i;77 tionner à basse vitesse et en particulier de pouvoir être adap-tée facilement au point de vue diamètre et angle du cône pour fonctionner avec la vitesse de rotation de l'arbre 7 qui a été
déterminée uniquement en fonction de l'agitateur 6 pour avoir la finesse de dispersion optimum. La hauteur d'élévation est naturellement la partie émergée du cône et une autre particula-rité de cette pompe est d'avoir une caractéristique très plate et d'atre par suite auto-régulatrice, c'est-à-dire que des va-riations importantes du débit global des deux liquides arrivant à la base du mélangeur ne produisent que de faibles variations de hauteur dans le niveau liquide 5. Enfin, la caractéristique essentielle de la pompe est d'induire une très faible turbulence dans sa veine liquide conique à l'intérieur de laquelle s'exerce une force centrifuge non négligeable. Il en résulte que non seulement la présence de la pompe ne produit pas de cisaille-ment ni une dispersion supplémentaire du mélange, mais qu'en outre, ce mélange se trouve déjà soumis à un début de coales-cence au cours de son ascension, c'est-à-dire que les gouttelettes de la phase discontinue commencent à grossir. Cela permet d'obtenir l'efficacité optimum de l'échange entre les deux .
phases et d'obtenir déjà une prédécantation qui réduira d'autant le reste de l'installation.
Le mélange sortant du mélangeur est conduit d'une ma-nière habituelle à l'entrée d'un décanteur 12. Cependant, au lieu de-conduire le mélange directement à l'extrémité 13 du dé-canteur associé la plus proche du mélangeur 1, selon l'habitude, on le conduit selon l'invention à l'autre extrémité 14 du dé-canteur opposée au mélangeur 1. En outre, au lieu d'utiliser une canalisation de section circulaire et de diamètre réduit de type habituel, dans laquelle le liquide s'écoule avec une vitesse très importante, on utilise conformément à l'invention une goulotte horizontale 15 de section rectangulaire, de grande largeur et de -- 6 - ~ i - . 1 - . . .. . . . . . . . . .

~6577 faible hauteur dans laquelle le liquide s'écoule lentement et subit de ce fait une deuxième prédécantation, le grossissement des gouttelettes étant favorisé par la faible épaisseur de la veine liquide et la lenteur de l'écoulement ainsi que par la longueur de la goulotte due à l'inversion de l'alimentation comme indiqué plus haut.
Le décanteur 12 est une simple cuve rectangulaire de type habituel, hormis le fait qu'elle se trouve parcourue par le liquide dans le sens inverse du sens habituel. Cependant, pour améliorer encore la décantation, il est prévu de séparer le compartiment d'extrémité 16 dans lequel se déverse la sortie évasée 17 de la goulotte 15 (voir fig. 3) du res-te de la cuve, au moyen d'un bon répartiteur constitué par une griLle 18 s'é-tendant sur toute la largeur et sur toute la hauteur de la cuve.
Cette grille est formée par des éléments de paroi parallèles et sensiblement horizontaux ou de préférence inclinés dans le sens qui favorise la coalescence et :La retenue de la phase dis-continue, selon que celle-ci est plus dense ou moins dense que la phase continue~
On voit sur la fig. 2 le détail d'un mode de réalisation d'une telle grille qui peut par exemple être constituée par un empilement dlune série d'éléments de paroi rectangulaires 19 superposés avec léger recouvrement et fixés entre eux par des moyens appropriés.
La séparation progressive des deux phases dans le dé-canteur 12 se produit de la manière habituelle mais avec une beaucoup plus grande efflcacité en raison des deux prédécanta-tions qui ont eu lieu dans la pompe 8 et dans la goulotte 15 et qui ont provoqué un grossissement substantiel des gouttelet-tes de la phase discontinue. Grace à l'ensemble des mesures envisagées, le temps de séjour dans le décanteur 12, qui con-ditionne le volume de celui-ci, peut 8tre environ trois fois 7 _ :, . : - . .: . :

.. ., ~ ~ . ' ' plus faible que le temps habituel, passant par exemple de 15 minutes à 5 minutes, ce qui permet de réduire en proportion l'encombrement du décanteur, d'où une économie très importante à la fois dans l'installation et dans le bâtiment qui l'abrite ainsi que dans les dispositifs annexes tels que les sécurités incendie et autres.
A l'extrémité 13 du décanteur, la phase supérieure la moins dense, qui est généralement la phase organique, s'écoule à niveau constan-t grâce à un seuil 20 de type habituel et, pour régulariser automatiquement la hauteur de 1'interphase 21, on peut utiliser le dispositif représenté au centre de la fig. 1 et constitué par un cylindre 22 à l'intérieur duquel se déplace de manière étanche un piston 23 prolongé par une cheminée cen-trale formant déversoir ~ sa partie supérieure. La conduite 24 provenant de la base du décanteur débouche à la base du cy-lindre 22 tandis qu'une conduite 25 débouche dans le cylindre 22 au-dessus du piston 23 mais en dessous du déversoir dans toutes les positions du piston. En ajustant la hauteur du pis-ton, par un moyen de réglage approprié, on règle automatiquement la valeur de la pression hydrostatique dans la conduite 24, ce qui détermine la hauteur de l'interphase.
Les ensembles mélangeur-décanteur tels que représentés sur la fig. 1 sont utilisés sous forme de batterie, généralement de l'ordre de quatre éléments, et on a représenté schématique-ment sur la fig. 3 un fragment d'une telle batterie sur lequel sont figurées en trait plein les conduites véhiculant la phase . .
aqueuse et en trait interrompu les conduites véhicules de la phase organique, les flèches indiquant le sens de l'écoulement.
On voit en particulier que le mélangeur 1 situé au centre du groupement de- la fig. 3 communique par sa goulotte 15 avec le ~ -décanteur 12 situé en face de lui et que la conduite 24 sortant de ce décanteur conduit la phase aqueuse par le cylindre 22 au . ', . ' ' .

5~7 décanteur situé ~ droite de la figure, tandis que la canalisation 26 sortant du décanteur 12 transporte la phase organique au mé-langeur situé à gauche. La même disposition se répète de proche en proche pour tous les éléments de la batterle, de sorte que la phase aqueuse envoyée par la pompe 27 parcourt toute la batterie de gauche à droite, tandis que la phase organique envoyée par la pompe 28 traverse toute cette même batterie de droite à gauche~
c'es-t-à-dire à contre-courant de la précédente.
On voit que la disposition revendiquée permet de rac-rourcir dans de grandes proportions toutes les tuyauteries de - -la batterie par le fait que ces tuyauteries proviennent toutes de la face 13 du décanteur proche du mélangeur et non de la face opposée selon l'habitude. En particulier si l~on désire, -~
comme cela est fréquent, effectuer un recyclage de la phase or- -ganique, il suffit de prévoir une courte connexion 29 visible sur la fig. 3 avec sa vanne de réglage entre la canalisation 26 -sortant du décanteur 12 et la base du mélangeur 1 associée.
A titre d~exemple, on a représenté sur la fig. 4 le schéma général d~une installation comportant une batterie d~ex-traction 30 et une batterie de réextraction 31, les deux batte-ries comportant par exemple quatre étages du type représenté
sur la fig. 1. Dans chaque batterie, les étages sont montés en série et à contre-courant comme représenté sur la fig. 3 et l~on voit en particulier que la phase aqueuse contenant le produit à
extraire arrive en 27 et ressort en 32 tandis que la phase orga-nique provenant de la réserve 33 est envoyée par 28 et ressort par une canalisation 34 qui la conduit directement à l~entrée de la batterie de réextraction 31, dloù elle ressort par une canalisation 35 qui la reconduit à la réserve 33, cette phase organique fonctionnant ainsi en circuit fermé. Dans la batte-rie de réextraction, une autre phase aqueuse provenant de la réserve 36 est envoyée par une pompe 27a à la batterie de réex-_ 9 --~ , 5t77 traction 31 où elle s'écoule ~ contre-courant de la phase orga-nique et ressort en 37.
A titre d'exemple, la première phase aqueuse peut être constituée par une solution impure contenant entre autres choses un ion métallique déterminé, la phase organique peut ~tre cons-tituée par du kérosène dans lequel se trouve dissous un échan-geur d~ions spécifique de l~ion que l~on veut extraire et la deuxième phase aqueuse par une solution d'un sel approprié, gé-néralement une saumure au chlorure de sodium produisant l'échange dtions inverse dans l~échangeur d~ions. On obtient ainsi fina-lement en 37 une solution pure de l'ion métallique recherché, -La pompe 8 est illustrée plus particulièrement sur les fig. 5 a 7.
Comme on le voit sur la fig. 5, la pompe 8 comprend un stator formé par une paroi tronconique 9 à axe vertical évasée - vers le haut. Dans ce stator est monté un rotor constitué par l~arbre vertical 7 disposé dans l'axe du stator et sur lequel sont fixées trois pales 10 sensiblement trapézoidales s~étendant de llarbre 7 jusqu~à la paroi 9 en laissant subsister entre elles et cette paroi un jeu réduit, Llextrémité in~érieure 38 de la paroi tronconique 9 débouche au-dessous de la surface d~équilibre 5 du liquide à
élever et le bord supérieur 39 de cette paroi tronconique forme ~; un déversoir circulaire permettant l'évacuation du liquide par écoulement natu~el vers le niveau supérieur 40 avec un seuil empêchant l~écoulement inverse lors de l~arr8t de la pompe.
L~ensemble est de préférence recouvert par un capot de proteation 41 évitant toute projection de liquide. Sur ce capot 41, ainsi que sur un support 42 qui se trouve fixé au-dessus, peuvent 8tre montés deux palliers 43 et 44 soutenant l~arbre vertical 7. Un déflecteur rotatif 45 peut en outre éventuellement être monté

sur l'arbre 7 en dessous du palier inférieur 43 pour protéger .
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:, ~65~7 également celui-ci contre les projections de liquide. Enfin, le bord d'attaque inférieur 46 des pales 10 est de préférence in-curvé vers l'avant par rapport au sens de rotation comme repré-senté sur les fig. 5 et 6.
Lorsque l'arbre 7 est entrafné en rotation par un mo-teur ou un moto-réducteur non représenté, le liquide qui s'étend à l'intérieur du bol 9 dans le prolongement du niveau 5 se trouve mis en rotation, ce qui provoque un creusement au centre et une remontée le long des parois 9 à la périphérieO A partir d'une vitesse de rotation suffisante. cette remontée de liquide le long des parois atteint le bord supérieur 47 et la pompe commence à ~-débiter. L'arbre 7 doit donc atre normalement entrainé à une vitesse supérieure à cette vitesse minimum, laquelle dépend es-sentiellement des dimensions de l'appareil, mais il est remar-.
quable que cette vitesse est toujours relativement lente. c'est-à-dire de quelques d~zaines à quelques centaines de tours/minutes.
La disposition de trois pales régulièrement réparties autour d'un arbre 7 et tournant dans un liquide produit un effet dlauto-centrage qui n'introduit aucun moment de flexion ni au-cune vlbration dans l'arbre 7, ce qui est particuli~rement im-portant dans le cas o~ cet arbre est monté en por~e-à-faux avec deux paliers supérieurs 43 et 44 comme dans l'exemple représenté.
A titre de variante, llextrémité inférieure 38 du tronc : .
de cône 9 comporte un prolonyement cylindrique ou conique fermé
par un fond et muni d'entrées de liquide radiales ou tangentiel-les dans la paroi de ce prolongement, tandis que le fond peut éventuellement comporter un palier pour l'arbre 7.
La pompe ainsi réalisée peut etre utilisée non seule- ~;
ment dans l'installation des fig. 1 ~ 4 mais également pour d'autres applications. Elle est en effet remarquable en ce qu'elle est dotée d'une très grande souplesse. En effet, une fois le régime de rotation fixé comme exposé plus haut, si l'on .`..' ~' ~

'' ~ ' ' trace la courbe caractéristique de la hauteur d~élévation en fonction du débit, comme représenté sur la fig. 7, on s'aper-çoit que l'on obtient une courbe extrêmement plate. Dans la pratique on a souvent un débit imposé qui se déverse dans la cuve 2 dans laquelle s'établit le niveau inférieur 5 et que l~on doit élever jusqu'au niveau supérieur 40, Dans ce cas, il apparait clairement sur la courbe de la fig. 7 que si le débit baisse brusquement de moitié par exemple', la hauteur d'éléva-tion ne varie corrélativement que de 10% environ, ce qui se traduit en fait par un faible abaissement du niveau inférieur 5 de la quantité correspondante. Cette propriété est parti-culièrement utile dans l'installation complète de l'invention comportant plusieurs pompes semblables transférant des liquides entre plusieurs tubes et où cette grande souplesse d'adaptation permet d'éviter tout problè~e de régulation lors des variations de régime. ' ,', En plus de cette propriété, la pompe selon l'invention est visiblement d~une construction e~trêmement simple et rustique et d~un encombrement réduit compte tenu du débit très important qui est susceptible de s'écouler sur toute la périphérie du seuil 47. D~autre part, son fonctionnement à faible vitesse ne ,~
consomme que peut dlénergie et conduit à un rendement élevé
. .
compte tenu de la faible turbulence de la veine liquide. En '~
effet, celle-ci s'écoule presque d'un mouvement laminaire depuis la base jusqu'au sommet du cône. En outre, ce mouvement quasi ~ ', laminaire se trouve soumis à une force centrifuge constante et non négligeable qui peut jouer un rôle utile dans certains cas, notamment lorsque le liquide véhiculé contient des particules , solides en suspension, ou une dispersion d~un autre liquide non ''''' : .
miscible dans le premier, et que l~on cherche à les séparer. ,' .

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Claims (13)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué
sont définies comme il suit:-

1. Installation de mélange-séparation de deux liquides non-miscibles comprenant au moins un ensemble constitué par un mélangeur associé à un décanteur, chaque ensemble étant formé par une cuve à mélange alimentée séparément par les deux liquides à la partie inférieure de ladite cuve et remplie jusqu'à un premier niveau, un agitateur situé dans la partie inférieure de la cuve a mélange à un niveau inférieur audit premier niveau et monté sur un arbre vertical destiné à en-traîner l'agitateur en rotation et produire un mélange cons-titué par une dispersion des deux liquides, une pompe rota-tive dans la partie supérieure de la cuve à mélange destinée à élever le mélange du premier niveau inférieur à un second niveau supérieur au premier, et un réservoir décanteur desti-né à recevoir le mélange à partir du second niveau supérieur de la cuve à mélange favorisant un écoulement parallèle et horizontal du mélange à un niveau intermédiaire entre le pre-mier et le second niveau, ladite pompe étant caractérisée par le fait qu'elle comprend:
un stator formant une paroi tronconique évasée vers le haut entourant et coaxiale avec l'arbre vertical, dont l'ex-trémité inférieure débouche au-dessous du niveau inférieur et dont l'extrémité supérieure s'ouvre au-dessus du second niveau supérieur, un rotor porté par l'arbre vertical et tournant dans le stator, le rotor comportant au moins trois pales disposées de façon régulière, chacune s'étendant selon le rayon de l'ar-bre jusqu'à une arête externe laissant subsister un jeu réduit entre cette arête et la paroi évasée du stator; et des moyens fixes d'admission de liquide situés selon la verticale entre l'agitateur et le rotor, permettant l'entrée du liquide à la partie inférieure de la pompe, ces moyens d'ad-mission forçant le mélange à s'écouler dans la pompe sensible-ment perpendiculairement à l'arbre vertical, réduisant ainsi la turbulence créée par le mélange dans la pompe.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens fixes d'admission de liquides comprennent une prolongation du stator vers le bas fermée par une base, la paroi latérale de ladite prolongation compor-tant des ouvertures latérales à travers lesquelles le mélange de liquides entre dans la pompe.

3. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les pales sont de forme généralement trapézof-dale, le bord d'attaque inférieur de ces pales est incurvé
vers l'avant par rapport au sens de rotation du rotor.

4. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la pompe comprend un déflecteur sensiblement circulaire monté sur l'arbre à un niveau supérieur audit second niveau, et un capot de protection recouvrant l'ensemble de la partie supérieure de la pompe de façon à éviter toute projec-tion de liquide.

5. Installation selon la revendication 1, dans laquelle le réservoir décanteur comporte une sortie supérieure destinée au liquide le plus léger du mélange de liquides et une sortie inférieure destinée au plus dense des deux liquides, caractérisé par le fait que l'installation comprend:
des moyens associés à la sortie inférieure de destinés à contrôler le niveau de l'interphase entre les deux liquides à l'intérieur du réservoir décanteur, ces moyens destinés à contrôler le niveau comportant un cylindre vertical muni d'une admission à sa partie inférieure reliée à
la sortie inférieure de liquide et une sortie dans sa partie supérieure, un piston de forme généralement tubulaire se dé-plaçant à l'intérieur du cylindre selon la verticale, la base du piston coulissant de manière étanche le long de la paroi du cylindre à un niveau tel que pour chaque position d'adjus-tement du piston à l'intérieur du cylindre, ladite base du piston est au-dessus de l'admission de fluide dans le cylindre mais sous la sortie de fluide du cylindre, la partie supérieure du piston formant un réservoir de li-quide à un niveau tel que pour toutes les position d'ajuste-ment du piston dans le cylindre, ce dernier niveau est au-dessus de la sortie de fluide du cylindre.

6. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour acheminer la dispersion à partir du second niveau supérieur de la pompe à l'extrémité du réservoir décanteur opposée à la cuve à mélange de façon à assurer la cir-culation du liquide dans le réservoir décanteur en direction de la cuve à mélange, et des sorties séparées prévues dans le réservoir dé-canteur à l'extrémité adjacente à la cuve à mélange pour faire sortir séparément les deux liquides.

7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens d'acheminer de la dispersion comprennent:
une canalisation sensiblement horizontale, à section transversale généralement rectangulaire; et des moyens de distribution de liquide destinés à re-cevoir le mélange de la canalisation à l'extrémité opposée du réservoir décanteur de façon a distribuer le liquide sur la largeur et la hauteur du réservoir décanteur favorisant ainsi la coalescence dans le décanteur.

8. Installation selon la revendication 7 dans laquelle la canalisation est de grande largeur et de faible hauteur, et comprend un déversoir large et de faible hauteur permettant d'acheminer le mélange de liquides à l'extrémité opposée du réservoir décanteur de façon à per-mettre la coalescence dans ladite canalisation.

9. Installation selon la revendication 6 caractérisée par le fait qu'elle comprend une batterie de plusieurs ensem-bles mélangeur-décanteur, montés en série de façon que les deux liquides circulent à contre-courant dans l'installation, caractérisée en ce que chaque ensemble, à l'exception du premier ensemble de la batterie inclut des moyens pour recycler le liquide plus léger du réservoir décanteur de chacun des ensembles vers la cuve à mélange de chacun des ensembles, lesdits moyens de recyclage, incluant des moyens de contrôler l'é-coulement permettant le recyclage, interposés entre la sortie de liquide léger du réservoir décanteur de chacun des ensembles et la cuve à mélange de l'ensemble suivant de la batterie selon la direction de l'écoulement du liquide léger à travers la batterie.

10. Procédé de mélange-séparation de deux liquides non miscibles, caractérisé par le fait que:
a) l'on alimente séparément une cuve par deux liqui-des de façon à remplir ladite cuve à un premier niveau infé-rieur, b) l'on agite les liquides dans la cuve de manière à
provoquer une dispersion des deux liquides, c) l'on élève du mélange liquide au moyen d'une pompe élévatrice à faible turbulence à partir du premier niveau in-férieur jusqu'à un second niveau supérieur, le pompage incluant une étape de restreinte de la turbulence du mélange à l'entrée dans la pompe;
d) l'on achemine le mélange liquide à partir du niveau supérieur selon un parcours généralement horizontal vers une admission prévue dans un réservoir décanteur, ladite admission étant située à l'extrémité du réservoir décanteur opposée à la cuve à mélange:
e) l'on décante le mélange liquide dans le réservoir décanteur, pendant que le mélange s'écoule vers la cuve à mé-lange à un niveau quelconque intermédiaire entre le premier et le second niveau, et f) l'on sépare les deux liquides en retirant séparé-ment les liquides du réservoir décanteur à l'extrémité adja-cente à la cuve à mélange.

11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé par les étapes suivantes:
g) on répète les étapes a) à f) dans d'autres cuves à mélange, pompes associées et réservoirs décanteurs montés en série par rapport à la cuve à mélange, à la pompe et au réservoir décanteur mentionné en premier; et h) on recycle au moins une partie du liquide le plus léger retiré du réservoir décanteur mentionné en premier vers la cuve à mélange associée au réservoir décanteur mentionné en premier.

12. Installation pour le mélange et la séparation de deux liquides non miscibles, comprenant un mélangeur et un décanteur opérant de façon continue avec un écoulement parallèle et hori-zontal et à niveau variable, le mélangeur comprenant une cuve alimentée séparément des deux liquides et dont le niveau infé-rieur est inférieur audit niveau variable existant dans le dé-canteur et le niveau supérieur est au-dessus d'une paroi intermé-diaire horizontale, ledit niveau supérieur étant au-dessus du niveau variable dans le décanteur, un agitateur étant monté
sur un arbre rotatif vertical, ledit agitateur tournant dans le réservoir sous ledit niveau inférieur, des moyens de pompa-ge pour élever le mélange à partir du niveau inférieur jusqu'au niveau supérieur, le décanteur étant muni d'une sortie supé-rieure pour le plus léger des deux liquides et d'une sortie inférieure pour le plus dense des deux liquides, caractérisée en ce que lesdits moyens de pompage comprennent un stator et un rotor, ledit stator formant une paroi tronconique évasée vers le haut et coaxiale avec un arbre et s'étendant à partir d'un niveau de base inférieur audit niveau inférieur jusqu'à
un niveau du haut au-dessus du niveau supérieur à travers ladite paroi intermédiaire, et ledit rotor ayant au moins trois pales trapézoïdales, chacune se prolongeant depuis le-dit niveau de base jusqu'au niveau du haut et depuis l'arbre jusqu'à une arête externe laissant subsister un jeu réduit entre cette arête et la surface interne dudit stator, ledit rotor étant fixé au même arbre que l'agitateur et ledit agi-tateur se situant au-dessous dudit niveau de base; et des moyens reliés à la sortie inférieure de liquide du décanteur pour contrôler la hauteur de l'interphase entre les deux liquides dans le décanteur, ces moyens de contrôle de la hauteur incluant un cylindre vertical muni d'une ad-mission à sa partie inférieure reliée à ladite sortie infé-rieure de liquide et une sortie dans la partie supérieure, un piston de forme généralement tubulaire ajustable en hau-teur dans le cylindre, la partie inférieure du piston coulis-sant de façon étanche sur la paroi du cylindre à un niveau, pour toutes les positions ajustables du piston à l'intérieur du cylindre, au-dessus de l'admission de fluide dans le cy-lindre mais sous la sortie de fluide du cylindre, et la par-tie supérieure du piston définissant un déversoir de li-quide à un niveau, pour toutes les positions ajustables du piston à l'intérieur du cylindre, au-dessus de la sortie de fluide dudit cylindre.

13. Installation de mélange-séparation de deux liquides non miscibles comprenant au moins un ensemble constitué par un mélangeur associé à un décanteur opérant en continu avec écoulement parallèle ou horizontal à niveau variable, le mé-langeur comprenant un réservoir séparément alimenté avec les deux liquides et dont le niveau inférieur est au-dessous du-dit niveau variable dans le décanteur et le niveau supérieur est au-dessus d'une paroi intermédiaire horizontale, ledit niveau supérieur étant au-dessus du niveau variable dans le décanteur, un agitateur monté sur un arbre vertical et tour-nant dans la cuve sous ledit niveau inférieur, avec des moyens de pompage pour élever le mélange à partir du niveau inférieur jusqu'au niveau supérieur, caractérisé en ce que lesdits moyens de pompage comprennent un stator et un rotor, le stator formant une paroi tronconique évasée vers le haut, coaxiale avec l'arbre et se prolongeant à partir d'un niveau de base au-dessous du niveau inférieur jusqu'à un ni-veau de haut au-dessus du niveau supérieur à travers la paroi intermédiaire, et ledit rotor ayant au moins trois pales sensi-blement trapézoïdales, chacune se prolongeant sensiblement à partir du niveau de base vers le niveau de haut et à partir de l'arbre vers une arête externe laissant subsister un jeu réduit entre cette arête et la paroi interne du stator, le rotor étant fixé au même arbre que l'agitateur et l'agitateur étant situé sous le niveau de base, des moyens définissant un bec verseur horizontal large et de faible hauteur pour transporter le mélange pré-décanté
quittant la pompe vers le décanteur, ledit bec verseur se situant à l'extrémité du décanteur opposée au mélangeur, de manière à ce que l'écoulement horizontal dans le décanteur s'effectue vers le mélangeur; et plusieurs ensembles de mélangeur et décanteur reliés en série de sorte que les deux liquides coulent à contre courant dans l'installation, chacun des ensembles, excepté le premier, incluant une liaison de recyclage avec des moyens de contrôle pour le liquide léger, disposé entre la cuve à
mélange dudit ensemble et le conduit de retour reliant la sortie du liquide léger du décanteur dudit ensemble vers la cuve à mélange de l'ensemble précédent situé en aval par rap-port au liquide léger et en amont par rapport au liquide plus dense.