CH242597A - Procédé pour modifier les proportions relatives des constituants d'un mélange gazeux. - Google Patents

Description

  Procédé pour modifier les proportions relatives des constituants d'un mélange     gazeux.       L'invention a pour objet un procédé pour  modifier les proportions     relatives    des consti  tuants     d'un    mélange gazeux, dans lequel on  produit un écoulement     continu    dudit mélange  dans des tubes à parois     diffusantes    disposés  dans une chambre à parois non     diffusantes,     hors de laquelle le mélange ayant traversé  les parois des tubes est aspiré, tandis que la  teneur du mélange restant dans les     tubes,    en       constituants        phis    denses,

   augmente à mesure  qu'il avance dans les tubes, caractérisé en ce  que, depuis l'entrée du mélange à     traiter    jus  qu'% la sortie de la partie du mélange restée  dans les tubes, enrichie en constituants plus  denses, cette partie du mélange s'écoule direc  tement sans trajet rétrograde, tandis que la       partie    qui traverse les parois des tubes est  recueillie     dans    deux capacités successives       séparées,    établies de manière que, dans la  seconde,

   la     fraction    de mélange diffusée sur  la longueur des tubes présente     une        tcseur    en  constituants denses au     moins    égale à celle  du mélange     initial,    ladite fraction étant ra-         menée,à    l'entrée de     l'appareil    diffuseur pour  remplacer un égal volume du mélange     initial.     



  L'invention trouvera son application pour  enrichir en oxygène l'air de combustion des  tiné aux moteurs, gazogènes, etc., ou encore  pour enrichir en anhydride     carbonique    les  mélanges d'azote et d'anhydride carbonique  tels que ceux constitués par les fumées ou  gaz d'échappement des moteurs.  



  Dans le cas où l'on traite l'air atmosphé  rique, le procédé de l'invention permettra       d'enrichir    l'air en oxygène ou même de sépa  rer l'oxygène de l'azote.     L'enrichissement    de  l'air en oxygène par le procédé de - l'inven  tion permettra, par exemple, de suralimenter  les foyers tels que ceux des gazogènes sans  accroître la vitesse de circulation de l'air ou  d'accroître le poids d'oxygène contenu dans  la cylindrée d'un moteur à combustion     in-          terne,    sans (comme on le fait d'ordinaire)  accroître la pression d'admission de l'air:

    Le procédé de     l'invention    est basé sur le  fait que lorsqu'un mélange sec de     plusiéurs         gaz se     diffuse    à travers une paroi poreuse,  on se trouve en présence d'un phénomène  moléculaire, sélectif, et le débit en volume,  dans l'unité de temps, est, pour chaque gaz  du mélange:  10 .directement proportionnel à la diffé  rence des pressions     partielles    du gaz, de part  et d'autre de la parai poreuse;  20     inversement    proportionnel à la racine  carrée de la densité du gaz considéré.  



  La composition volumétrique du mélange  restant dans les tubes se modifie donc, à  mesure que se produit la diffusion.  



  Si l'on veut     maintenir    .intérieurement,  d'un bout à l'autre des tubes diffuseurs, une  vitesse de circulation peu variable, il faut  tenir compte que, par suite de la     diffusion,     le volume du gaz diminue de plus en plus,  et réduire en conséquence progressivement  leur section de     passage.    On y parviendra, de  façon approchée, par exemple en divisant, en  plusieurs     parties,    la longueur totale de diffu  sion, et en réduisant, d'une     partie    à la sui  vante, soit le nombre des     tubes    diffuseurs,  soit     le    diamètre de ceux-ci, soit en     combinant     ces deux moyens-.  



  Pour obtenir une valeur un peu impor  tante de l'accroissement de la proportion de  l'un des gaz du mélange, par exemple du  rapport entre l'oxygène et l'azote, dans le  cas de l'air, il faudra     réduire    considérable  ment le volume restant.  



  Le tube diffuseur formant filtre à pous  sières, la totalité de celles de l'air     introduit     se     retrouvera    dans le volume réduit finale  ment obtenu ou sur les parois.  



  Il apparaît que, pour la plupart des ap  plications dans lesquelles on traite de l'air,  la diffusion simple ne peut se prêter prati  quement qu'à de     très    faibles enrichissements  en     oxygène.     



  Pour échapper aux     objections    faites et  présenter un caractère pratique certain,       l'invention    utilise le fait suivant: comme le  mélange     avançant    dans les tubes s'enrichit  en oxygène,     il    est évident que le mélange       traversant    la paroi est, en chaque point con  sidéré, plus     pauvre    en oxygène que -le mé-    lange à l'intérieur des tubes au     point    corres  pondant.

   Cependant, à mesure de la diffusion  et par suite de     l'enrichissement        continu    en  oxygène du mélange restant dans les tubes,       il    arrive un moment où le mélange qui tra  verse devient aussi riche en oxygène que le  mélange     initial    à l'entrée de l'appareil, puis  plus riche que lui.  



  Ceci permet, en récupérant le mélange  qui traverse les tubes à partir du moment où  il est aussi riche en oxygène que le mélange  initial et en le ramenant à l'entrée de l'ap  pareil pour le     substituer    à un égal volume  de mélange initial, d'obtenir     un    plus grand       enrichissement.    en oxygène.  



  - La séparation de la partie du mélange à  récupérer peut s'obtenir en divisant la capa  cité intérieure par     une    simple cloison     non          diffusante,    ou en utilisant, en série, deux  appareils successifs, le mélange ayant tra  versé les     tubes    du second étant ramené à l'ad  mission du premier.  



  Pour un même     enrichissement    en oxygène,  on réduit fortement le rapport entre le vo  lume d'air à admettre et le volume restant.  



  La     fraction    du mélange ayant traversé  les tubes diffusants et pour     laquelle    la te  neur en constituants plus denses est     moindre     que celle du mélange     initial,    semblerait à  première vue devoir être considérée     comme          inutilisable.    Cependant, il est possible de la  soumettre à son tour à une nouvelle diffu  sion sélective en vue d'en tirer     une        partie     dont la teneur en     constituants    plus denses  atteigne ou dépasse la teneur du mélange       initial.    Un nouveau volume se trouvera ainsi  rendu récupérable aux dépens du reliquat,

    appauvri     davantage.     



  Mais ce reliquat peut, à son tour, être  enrichi par     diffusion.     



  L'opération peut être répétée plusieurs  fois dans des appareils successifs de récupé  ration, de dimensions rapidement décrois  santes.  



  En     utilisant        un    nombre     suffisant    de récu  pérateurs, il est possible     d'obtenir,    pour le  mélange rejeté, une très forte teneur en azote  utilisable pour certaines applications.      Il est évident que le procédé est appli  cable non seulement à l'air, mais à tous les  mélanges gazeux. Dans le cas de mélanges  d'azote et d'anhydride carbonique, gaz       d'échappement,    fumées, etc., il sera facile  d'accroître la teneur en anhydride carbonique.  Le mélange enrichi pourra servir à de très       intéressantes        utilisations.     



  Par exemple, un moteur étant alimenté  par un gazogène, on prélève sur les gaz  d'échappement de ce moteur, et dessèche, s'il  y a lieu, une fraction pouvant être variable.  On accroît, selon     l'invention,    la teneur en  anhydride carbonique de cette fraction, la  quelle est alors introduite dans la zone de  réaction du gazogène.  



  Après. dissociation de l'anhydride carbo  nique, au contact du carbone incandescent,  on obtient un gaz beaucoup plus riche que si  la dissociation avait eu lieu sans enrichisse  ment préalable en anhydride carbonique.  



  ' Le dessin     annexé    représente schématique  ment, à titre d'exemple nullement limitatif,  une forme possible d'exécution d'un appareil  pour l'application du procédé de     l'invention.     



  Dans un premier corps d'appareil a sont  placées des cloisons non     diffusantes        bï-b2     qui limitent entre elles une capacité c tra  versée par un     faisceau    de     tubes        d    en matière  diffusante, placés en parallèle, et     qui    débou  chent au delà des cloisons     b,-b,    dans les  fonds extrêmes     e,-e2.       A la     siûte    du premier corps a sont     situés     un ou plusieurs autres corps d'appareils f,  semblablement constitués, mais dont les  tubes diffuseurs présentent une section totale  de plus en plus réduite.  



  Le mélange à     enrichir    - air par exemple  - admis par la pipe     1z,    arrive à la base du  premier corps a, tandis que le mélange enrichi  (par exemple en oxygène), est recueilli en i  à l'issue du     dernier    corps f.  



  Les     différents    corps pourraient, du reste,  être réunis en - un seul et môme appareil  pourvu de cloisonnements appropriés     pour     délimiter les     cellules    successives voulues.    La richesse moyenne du mélange qui, à  travers la     paroi'des    premiers tubes d, diffuse  dans la capacité c, est     inférieure    à celle du  mélange     initial,    et il est aspiré latéralement  en k.  



  Par contre, la partie du mélange restant  dans les tubes     d-g    s'enrichit progressive  ment.  



  La richesse moyenne en constituants plus  denses de la partie du mélange qui passe à  travers la paroi des tubes g, pour être recueil  lie dans la     capacfté        c,    tout en étant inférieure  à celle de la partie du mélange restant dans  les tubes g, devient, à     partir    d'un     certain     moment, égale puis supérieure à celle du  mélange initial     (admis    en     h).     



  La partie ainsi recueillie dans la capacité       c,    est à travers la tubulure 1, aspirée par un  ventilateur     n2    pour être ramenée à l'admis  sion et remplacer un égal volume de mélange       initial.    Le     ventilateur    in sert, d'autre part,  à refouler     sous    une     certaine    vitesse, dans un  éjecteur     n,    la partie de mélange     ainsi    récupé  rée, laquelle formant masse     propulsante,    en  traîne le mélange initial introduit par la  pipe h.  



  La partie de mélange appauvrie recueil  lie en<I>k,</I> hors du premier corps diffuseur<I>a,</I>  peut avantageusement, au lieu d'être rejetée  à l'atmosphère, être admise dans un récupé  rateur auxiliaire p pourvu de tubes diffu  seurs q, dans lesquels une fraction du mé  lange appauvri se trouve ramenée à la     r    ri  chesse du mélange     initial    et, recueillie en r,  à la sortie du récupérateur auxiliaire p, peut  être introduite dans le circuit général de     r6cu-          pération        l-n@-n.     



  Seule la fraction du mélange recueillie  dans la capacité     c#,,    après passage à travers  les tubes     diffuseurs        q    de ce récupérateur  auxiliaire p, est aspirée par un ventilateur s       polir        être    définitivement rejetée à l'atmo  sphère.  



  Le cas échéant, on pourra faire usage de  plusieurs récupérateurs auxiliaires successifs  placés en série, pour ne rejeter finalement à  l'atmosphère qu'un volume relativement très  réduit de mélange très appauvri.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé pour modifier 'les proportions relatives des constituants d'un mélange ga zeux, dans lequel on produit un écoulçment continu dudit mélange dans des tubes à pa rois diffusantes disposés -dans une chambre à parois non diffusantes, hors de laquelle le mélange ayant traversé les parois des tubes est aspiré, tandis que la teneur du mélange restant dans les tubes, en constituants plus denses, augmente à mesure qu'il avance dans les tubes,

   caractérisé en ce que depuis l'entrée du mélange à traiter jusqu'à la sortie de la partie du mélange restée dans les tubes, enri chie en constituants plus denses, cette partie du mélange s'écoule directement sans trajet rétrograde, tandis que la partie qui traverse les parois des tubes est recueillie dans -deux capacités successives séparées, établies de manière que, dans la seconde, la fraction de mélange diffusée sur la longueur des tubes présente une teneur en constituants denses au moins égale à celle du mélange initial, ladite fraction étant ramenée à l'entrée de l'appa reil diffuseur pour remplacer un égal volume du mélange initial.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que les deux capacités succes sives séparées sont obtenues en divisant par une cloison non diffusante la capacité inté rieure d'un appareil à tubes diffuseurs. 2. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que les deux capacités successives séparées sont constituées par deux appareils diffuseurs successifs placés en série, de telle façon que la partie du mélange ayant traversé les tubes du second soit ramenée à l'admis sion du premier. 3.

   Procédé selon la revendication, caracté risé en ce que le nombre des tubes à parois diffusantes est réduit progressivement sur la longueur de l'appareil diffuseur. 4. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que le diamètre des tubes à pa rois diffusantes est progressivement réduit sur la longueur de l'appareil diffuseur. 5. Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que, sur la longueur de l'appareil diffuseur, le nombre des tubes est réduit pro gressivement en même temps - que leur dia mètre. 6.

   Procédé selon la revendication, carac térisé en ce que la partie du mélange gazeux ayant traversé les tubes et dans laquelle la teneur en constituants plus denses est infé rieure à celle du mélange initial, est soumise à une nouvelle diffusion en vue d'enrichir au moins jusqu'à la richesse normale une cer taine fraction, laquelle est ramenée à l'appa reil diffuseur. 7. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce que ladite fraction provenant de l'enrichissement par seconde diffusion est ramenée à l'admis- sion de l'appareil diffuseur. 8.

   Procédé selon la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce que ladite fraction provenant de l'enrichissement par seconde diffusion est ramenée à la se conde partie de l'appareil diffuseur. 9. Procédé selon la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce que le mélange ayant diffusé lors de la nouvelle diffusion est traité, à l'aide d'au moins un récupérateur auxiliaire, jusqu'à ce que soit finalement rejeté un volume, relativement très réduit, de mélange gazeux très appauvri. 10.

   Procédé selon la revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce que la fraction du mélange récupérée, aspirée et ramenée à l'admission de l'appareil principal, est débitée avec une certaine vitesse et forme la masse propulsante d'un éjecteur dont la masse propulsée est formée par la quantité nécessaire du mélange gazeux initial.