Appareil pour la distillation de liquides.
La présente invention a pour objet un appareil pour la distillation de liquides eom- prenant une chaudière à l'intérieur de laquelle est disposé un chenal hélicoïdal ou vis d'Archimède tournant autour de l'axe ion- gitudinal de cette chaudière, le liquide destiné à être traité dans la chaudière étant reçu à une extrémité du chenal pour être amené par translation à l'autre extrémité d'où il est déversé dans le reste du liquide contenu dans la chaudière.
De préférence, le chenal hélicoïdal est pourvu d'organes pour qu'en tournant il fonctionne comme agitateur.
Lors de la distillation de goudrons, d'huiles, de liquides pouvant contenir de l'eau il se produit fréquemment des soubresauts, des formations de mousses dans le sein du liquide en traitement.
Ces mousses et soubresauts gênent le processus de distillation et sont une source de dangers pouvant causer des accidents, ou tout au moins obliger à ralentir la distillation si- non à l'arrêter.
La présence de gaz dissous dans le liquide à traiter, ou de certains autres liquides que de l'eau peut provoquer les mêmes phénomènes.
Ainsi, dans la deshydratation et distillation des goudrons une faible variation dans le pourcentage d'eau contenu dans le goudron suffit pour rendre l'opération difficile. Au moyen de l'appareil selon l'invention l'on peut, grâce à l'emploi du chenal hélicoïdal, introduire le liquide à traiter dans l'ambiance de la chaudière par masses séparées les unes des autres, de façon à limiter à des phénomènes locaux (pour autant que cela ne les préviendrait pas entièrement), les soubresauts, ébullitions violentes, formations Ide mousses, qui pourraient se produire. De cette façon, ces phénomènes cessent d'avoir une influence gênante sur le fonctionnement général de l'installation et sur la marche de la distillation.
D'autre part, on peut, au moyen de cet appareil, obtenir un chauffage efficace du liquide introduit dans l'ambiance de la chau dière, ceci grâce à la surface de contact entre le liquide introduit et les parois du chenal. L'appareil peut être employé pour la deshydratation de liquides ou la concentration -de solutions par exemple.
On pourrait disposer l'appareil de façon que le liquide à traiter soit introduit dans la chaudière à l'une de ses extrémités et soutiré à l'autre après avoir subi le traitement auquel on voulait le soumettre. Durant ce traitement, le niveau du liquide pourrait être maintenu constant à l'intérieur de la chaudière.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention.
La fig. 1 en est une coupe longitudinale la fig. 2 en est une coupe transversale suivant la ligne B-B de la fig. 1;
La fig. 3 en est une vue partielle en élévation, vue dans le sens des flèches A-A.
Dans cette forme d'exécution, le liquide est introduit dans la chaudière métallique 1 par le tuyau 8, il en est déversé à l'intérieur du chenal hélicoïdal ou vis d'Archimède 2 à l'extrémité 23 de celle-ci. Ce e chenal tourne dans le sens indiqué par la flèche 21.
La chaudière est chauffée par le foyer 19 et entourée de l'enveloppe 20, 20a formant les carnaux. Un agitateur 11 faisant partie du chenal est entraîné par le même mouvement de rotation que ce dernier, et par le même arbre horizontal traversant la chaudière.
L'évacuation des vapeurs produites dans ia chaudière se fait par le canal 15 dont 16 représente la bride de fixation à une tuyauterie conduisant soit à une décharge à l'atmosphère, soit à un condenseur.
Une console 7 est fixée au fond de la chaudière, à même le métal, et sert de support pour un groupe moteur entraînant le chenal et l'agitateur. Cette disposition du groupe moteur permet de maintenir plus facilement en alignement ce groupe avec l'arbre. malgré les variations de température. Cette disposition est donc plus avantageuse que si ce groupe moteur était monté sur une fondation qui soit indépendante de la chaudière Le groupe moteur comprend un moteur 3 entraînant par l'intermédiaire d'un train d'engrenage 4, l'arbre portant le chenal 2 et l'agitateur 11.
17 représentent des rayons reliant l'agitateur au chenal et 18 représentent des rayons reliant le chenal à l'arbre.
Cet agitateur pourrait aussi être monté directement sur l'arbre. Le moteur actionne également un ventilateur 5 fournissant l'air sous pression requis pour le foyer 19 et une pompe à liquide 6 servant à délivrer à la chaudière le liquide à traiter. 10 est une tuyauterie de contrôle pour le prélèvement d'échantillons de liquide.
L'arbre est supporté par les paliers 12 et 13.
Lorsque l'appareil fonctionne, le liquide est introduit dans l'extrémité 23 du chenal hélicoïdal, ce chenal étant disposé horizontalement dans le sens de la longueur de la chaudière. Il s'en suit que, par suite de la rotation de ce chenal dans le sens indiqué par la flèche 21, le liquide est propulsé le long du chenal hélicoïdal dans la direction indiquée par la flèche 20 jusqu'à son extrémité 22 d'où il se déverse dans la chaudière.
L'orifice de la tuyauterie 9 peut être relevé au moyen d'un siphon, au niveau auquel doit se maintenir le liquide dans la chaudière. On pourrait dimeusionner l'appareil, afin de pouvoir travailler avec un niveau dont la hauteur puisse être égale au quart du diamètre de la chaudière, par exemple, et de façon que la nappe de liquide que contient la chaudière puisse entrer en contact avec la paroi externe du chenal et la réchauffer.
La surface extérieure du chenal se rceou- vrant dans ee cas d'un film de liquide sans cesse renouvelé, qu'elle entraîne dans son mouvement de rotation, peut servir de surface d'évaporation à l'intérieur de la chaudière.
Durant son parcours à l'intérieur du chenal, le liquide est mis en contact avec la surface intérieure du chenal, laquelle peut être, comme on l'a indiqué ci-dessus, maintenue chaude par contact avec le liquide contenu dans le fond de la chaudière. Le chenal étant chauffé en outre par convection et radiation.
Le film de liquide formé sur la surface intérieure du chenal est sans cesse renouvelé par le mouvement de rotation du chenal par rapport à la masse de liquide demeurant au fond du chenal. condition favorisant une évaporisation active et un échange thermique efficace. Chaque masse de liquide comme celles contenues dans les sections 23. 24, 25, 26 du chenal se trouve après son passage le long de ce chenal avoir été mise en contact avec la totalité de la surface intérieure du chenal hé licoidal.
Ceci est très favorable à l'évaporation, d'autant plus que les échanges de température sont facilités par le fait que, d'une part, la surface intérieure du chenal est en mouvement par rapport à la masse de liquide eonte- nue dans celui-ci et que, d'autre part, le film de liquide sur cette surface est en mouvement par rapport à l'ambiance chaude de la chaudière.
Lorsque la nature du liquide à traiter pourrait conduire à la formation de mousses, d'ébullitions violentes, de soubresauts si on déversait ce liquide directement dans le liquide contenu dans le fond de la chaudière et s'y trouvant à une température élevée, ces formations de mousses, ébullitions violentes soubresauts sont évités par la disposition de l'appareil décrit, car le dégagement des vapeurs est facile pour la quantité de liquide relativement faible introduite régulièrement dans le chenal et occupant pour un espace de temps la section 23 du chenal avant d'être propulsée plus loin.
S'il se produit néanmoins les phénomènes que l'on cherche à éviter, ils n'affecteront pas la marche de l'opération. Ces phénomènes seront seulement locaux et n'affecteront que des masses indépendantes de liquide sans avoir grand effet sur l'ensemble.
D'autre part, en cheminant le long du ohe- nal jusqu'à son extrémité, les masses successives de liquide perdront rapidement les éléments causant ces phénomènes, de sorte qu'au moment de quitter le chenal pour en être dé- versés dans la nappe de liquide à haute température contenue dans le fond de la chaudière, elles seront suffisamment inertes pour ne pas causer de perturbations nuisibles.
Le chenal hélicoïdal indiqué, à titre d'exemple sur la fig. 1 pourrait aussi être formé par une membrane hélicoïdale fixée à l'intérieur d'un cylindre.
En vue d'augmenter, d'une part, la surface d'évaporation, et, d'autre part, le temps durant lequel le liquide peut être maintenu dans l'ambiance de la chaudière avant d'être déversé dans la nappe de liquide contenue dans le fond de la chaudière, on pourrait disposer un second chenal hélicoïdal concentriquement au premier, tournant dans le même sens et calé sur le même arbre, ou bien entraîné par le même arbre, mais dont le pas serait contraire à celui du premier. Le liquide introduit dans la vis, ou chenal intérieur en serait déversé à son extrémité dans le deuxième chenal, lequel, après avoir véhiculé le liquide une deuxième fois le long de la chaudière, mais en direction opposée, le déverserait finalement dans la nappe de liquide contenue dans le fond de la chaudière.
On pourrait aussi établir des chenaux hé licoïdaux multiples disposés tomme les filets d'une vis à filets multiples, ceci afin d'aug- menter la subdivision des masses de liquide.
La surface de chauffe du chenal pourrait être augmentée en l'ondulant, ou en plaçant à l'intérieur du chenal une bande de tôle ondulée, hélicoïdale, ainsi que le chenal. Cette bande ayant de préférence la largeur du chenal. Le chenal lui-même pourrait être muni d'un corps de chauffe, soit utilisé de pair avec le chauffage de la chaudière par foyer, ou bien destiné à remplacer ce foyer.
On pourrait, par exemple, employer soit un fluide chaud circulant dans une double paroi formée le long du chenal, soit des corps de chauffe électriques. On pourrait également disposer le long du chenal hélicoïdal des tubes de chauffe, parcourus par un fluide chauffant.
Dans le cas où un chenal hélicoïdal formé à l'intérieur d'un tube serait prévu, on fera de préférence usage de deux canaux de départ de vapeurs de la chaudière. L'un à l'ex trémité de la chaudière où se fait ljintroduc- tion du liquide, l'autre, à l'antre extrémité.
Cet arrangement aurait l'avantage d'éviter que les vapeurs s'échappant du liquide lorsqu'il se trouve encore dans la première phase de son trajet le long du chenal aient, pour sortir, à traverser toute la chaudière, entraînant ainsi inutilement des calories, pour les perdre ensuite au condenseur.
REvENDIATION :
Appareil pour la distillation de liquides, caractérisé en ee qu'il comporte une chaudière à l'intérieur de laquelle est disposé un chenal hélicoïdal tournant autour de l'axe longitudinal de cette chaudière, le liquide destiné à être traité dans la chaudière étant reçu à une extrémité du chenal pour être amené par translation à l'autre extrémité d'où il est déversé dans le reste du liquide contenu dans la chaudière.
Apparatus for the distillation of liquids.
The present invention relates to an apparatus for the distillation of liquids including a boiler inside which is arranged a helical channel or Archimedean screw rotating around the longitudinal axis of this boiler, the liquid intended for to be treated in the boiler being received at one end of the channel to be brought by translation to the other end from where it is discharged into the rest of the liquid contained in the boiler.
Preferably, the helical channel is provided with members so that by rotating it functions as an agitator.
During the distillation of tars, oils and liquids which may contain water, there are frequent jolts and foam formation in the bosom of the liquid being treated.
These foams and jolts interfere with the distillation process and are a source of dangers that can cause accidents, or at least force the distillation to be slowed down if not to stop it.
The presence of gas dissolved in the liquid to be treated, or of certain liquids other than water can cause the same phenomena.
Thus, in the dehydration and distillation of tars, a small variation in the percentage of water contained in the tar is sufficient to make the operation difficult. By means of the apparatus according to the invention it is possible, thanks to the use of the helical channel, to introduce the liquid to be treated into the environment of the boiler in masses separated from each other, so as to limit local phenomena (insofar as this would not prevent them entirely), jolts, violent boiling, foaming, which could occur. In this way, these phenomena cease to have a troublesome influence on the general operation of the installation and on the operation of the distillation.
On the other hand, it is possible, by means of this device, to obtain effective heating of the liquid introduced into the environment of the boiler, this by virtue of the contact surface between the liquid introduced and the walls of the channel. The apparatus can be used for the dehydration of liquids or the concentration of solutions, for example.
The apparatus could be arranged so that the liquid to be treated is introduced into the boiler at one of its ends and withdrawn at the other after having undergone the treatment to which it was desired to be subjected. During this treatment, the liquid level could be kept constant inside the boiler.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section in FIG. 2 is a cross section along the line B-B of FIG. 1;
Fig. 3 is a partial elevation view thereof, seen in the direction of arrows A-A.
In this embodiment, the liquid is introduced into the metal boiler 1 through the pipe 8, it is discharged inside the helical channel or Archimedean screw 2 at the end 23 thereof. This channel turns in the direction indicated by arrow 21.
The boiler is heated by the hearth 19 and surrounded by the casing 20, 20a forming the ducts. An agitator 11 forming part of the channel is driven by the same rotational movement as the latter, and by the same horizontal shaft passing through the boiler.
The evacuation of the vapors produced in the boiler is via channel 15, 16 of which represents the flange for fixing to a pipe leading either to a discharge to the atmosphere or to a condenser.
A console 7 is fixed to the bottom of the boiler, directly on the metal, and serves as a support for a motor unit driving the channel and the agitator. This arrangement of the motor group makes it easier to maintain this group in alignment with the shaft. despite temperature variations. This arrangement is therefore more advantageous than if this motor group were mounted on a foundation which is independent of the boiler The motor group comprises a motor 3 driving by means of a gear train 4, the shaft carrying the channel 2 and agitator 11.
17 represent rays connecting the agitator to the channel and 18 represent rays connecting the channel to the shaft.
This agitator could also be mounted directly on the shaft. The motor also actuates a fan 5 supplying the pressurized air required for the furnace 19 and a liquid pump 6 serving to deliver the liquid to be treated to the boiler. 10 is a control pipe for taking liquid samples.
The shaft is supported by bearings 12 and 13.
When the device is in operation, the liquid is introduced into the end 23 of the helical channel, this channel being arranged horizontally in the direction of the length of the boiler. It follows that, as a result of the rotation of this channel in the direction indicated by arrow 21, the liquid is propelled along the helical channel in the direction indicated by arrow 20 to its end 22 from where it flows into the boiler.
The orifice of the pipe 9 can be raised by means of a siphon, at the level at which the liquid must remain in the boiler. The appliance could be dimensioned, in order to be able to work with a level whose height could be equal to a quarter of the diameter of the boiler, for example, and so that the layer of liquid contained in the boiler could come into contact with the wall. outside the channel and heat it up.
The outer surface of the channel, in the case of a constantly renewed film of liquid, which it entrains in its rotational movement, can serve as an evaporation surface inside the boiler.
During its journey inside the channel, the liquid is brought into contact with the interior surface of the channel, which can be, as indicated above, kept hot by contact with the liquid contained in the bottom of the channel. boiler. The channel is also heated by convection and radiation.
The film of liquid formed on the inner surface of the channel is constantly renewed by the rotational movement of the channel relative to the mass of liquid remaining at the bottom of the channel. condition favoring active evaporation and efficient heat exchange. Each mass of liquid such as those contained in sections 23, 24, 25, 26 of the channel is found after its passage along this channel having been brought into contact with the entire interior surface of the helical channel.
This is very favorable to evaporation, all the more so as the temperature exchanges are facilitated by the fact that, on the one hand, the interior surface of the channel is in motion relative to the mass of liquid in the channel. here and that, on the other hand, the film of liquid on this surface is in movement with respect to the hot environment of the boiler.
When the nature of the liquid to be treated could lead to the formation of foams, violent boiling, jolts if this liquid was poured directly into the liquid contained in the bottom of the boiler and located there at a high temperature, these formations foams, violent boiling jolts are avoided by the arrangement of the apparatus described, because the release of vapors is easy for the relatively small quantity of liquid regularly introduced into the channel and occupying for a space of time section 23 of the channel before d 'to be propelled further.
If the phenomena which one seeks to avoid nevertheless occur, they will not affect the progress of the operation. These phenomena will only be local and will only affect independent masses of liquid without having much effect on the whole.
On the other hand, by walking along the channel to its end, the successive masses of liquid will rapidly lose the elements causing these phenomena, so that when they leave the channel to be poured into the channel. layer of liquid at high temperature contained in the bottom of the boiler, they will be sufficiently inert so as not to cause harmful disturbances.
The helical channel indicated, by way of example in fig. 1 could also be formed by a helical membrane fixed inside a cylinder.
In order to increase, on the one hand, the evaporation surface, and, on the other hand, the time during which the liquid can be maintained in the atmosphere of the boiler before being poured into the liquid table contained in the bottom of the boiler, we could have a second helical channel concentrically to the first, rotating in the same direction and wedged on the same shaft, or else driven by the same shaft, but the pitch of which would be contrary to that of the first. The liquid introduced into the screw, or internal channel, would be discharged at its end into the second channel, which, after having conveyed the liquid a second time along the boiler, but in the opposite direction, would finally discharge it into the liquid table contained in the bottom of the boiler.
One could also establish multiple helical channels arranged like the threads of a multiple thread screw, this in order to increase the subdivision of the masses of liquid.
The heating surface of the channel could be increased by undulating it, or by placing inside the channel a strip of corrugated iron, helical, as well as the channel. This strip preferably having the width of the channel. The channel itself could be fitted with a heating body, either used in conjunction with the heating of the boiler by fireplace, or else intended to replace this fireplace.
One could, for example, use either a hot fluid circulating in a double wall formed along the channel, or electric heating bodies. Heating tubes, traversed by a heating fluid, could also be placed along the helical channel.
In the event that a helical channel formed inside a tube is provided, use will preferably be made of two outlet channels for steam from the boiler. One at the end of the boiler where the liquid is introduced, the other at the other end.
This arrangement would have the advantage of preventing the vapors escaping from the liquid when it is still in the first phase of its journey along the channel having, in order to exit, to pass through the entire boiler, thus causing unnecessary heat. , to then lose them in the condenser.
REvENDIATION:
Apparatus for the distillation of liquids, characterized in that it comprises a boiler inside which is arranged a helical channel rotating around the longitudinal axis of this boiler, the liquid intended to be treated in the boiler being received at one end of the channel to be brought by translation to the other end from where it is discharged into the rest of the liquid contained in the boiler.