Procédé, pour retirer électrostatiquement une matière en suspension dans un liquide
La présente invention a pour objets un procédé pour retirer électrostatiquement une matière en suspension dans un liquide, et un appareil pour sa mise en oeuvre, notamment pour le traitement d'huiles d'hydrocarbure. Ce procédé s'applique au retrait de matières étrangères en suspension dans d'autres liquides présentant des caractéristiques électriques analogues, notamment une haute résistance électrique.
On a déjà proposé dans ce but d'employer un appareil électrique comportant des électrodes alternativement mises à la terre et chargées, la disposition étant analogue à celle d'un dispositif électrostatique tel que ceux employés pour le traitement de gaz. L'un des buts de la présente invention est de fournir un appareil ayant une capacité de séparation supérieure à celles des appareils existant actuellement et dans lequel le montage des électrodes est plus compact.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé par le fait qu'on amène le liquide à traiter sous forme d'une série uniforme de courants dans une chambre, qu'on soumet ces courants à un champ électrique continu et à haute tension engendré par plusieurs électrodes parallèles, toutes reliées à la même source de courant continu, et qu'on retire le liquide traité par un conduit et la matière en suspension séparée par un deuxième conduit de sortie.
L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de traitement dans laquelle est monté un groupe d'électrodes planes, parallèles et également espacées, toutes ces électrodes étant reliées à une source de courant continu à haute tension.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'appareil objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 en est une coupe transversale.
Les fig. 3 et 4 sont des coupes analogues d'une deuxième forme d'exécution.
En référence à la fig. 1, le liquide à traiter est amené dans une chambre 11, par un tuyau 12, s'étendant sur toute la longueur d'un dispositif à électrodes et pourvu d'une série d'ouvertures 13 de dimension telle qu'une distribution uniforme de liquide soit assurée sur toute la longueur de la chambre. Le liquide à traiter monte à travers une grille horizontale 14 mise à la terre, ensuite à travers plusieurs électrodes planes 15 constituées par des grilles disposées parallèlement à une certaine distance les unes des autres et chargées à une haute tension en courant continu, et ensuite à travers une deuxième grille horizontale 16 mise à la terre, à partir de laquelle le liquide, maintenant libéré de matière étrangère en suspension, passe dans des ouvertures 17 d'un tuyau de sortie 18 analogue au tuyau d'admission 12, mais de diamètre plus grand.
Cette disposition des tuyaux d'admission et de sortie assure un écoulement de liquide per pendiculairement aux électrodes et une distribution uniforme de cet écoulement le long de la chambre.
Deux parois 20 mises à la terre déterminent la zone de traitement de l'appareil et pourraient aussi être constituées par les parois extrêmes de la chambre. Le retrait de la matière étrangère en suspension dans le liquide en traitement s'effectue entre les électrodes planes parallèles également espacées 15, qui sont toutes chargées au même potentiel de courant continu.
L'action du champ électrique sur l'émulsion est de faire s'unir les gouttelettes de matière étrangère en suspension dans le liquide en traitement, lesquelles, lorsqu'elles atteignent une grandeur convenable, tombent au fond de la chambre sous l'action de la force de la pesanteur. Le procédé engendre également un mouvement violent du liquide en traitement entre les électrodes 15.
Les électrodes 15 doivent être plates, et aussi parallèles que possible l'une par rapport à l'autre, dans les limites des difficultés de fabrication, et exemptes de saillies. Elles peuvent être constituées par des treillis métalliques, des grilles métalliques dilatées, perforées ou de toute forme régulière permettant le passage du liquide à traiter. La matière dont sont fabriquées les électrodes est déterminée par des considérations de corrosion qui dépendent de la matière à traiter.
Le nombre d'électrodes 15 est déterminé par la matière subissant l'opération, le degré de séparation désiré et la quantité de liquide qu'on désire traiter, avec un minimum de deux électrodes.
La tension appliquée aux électrodes 15 est déterminée par leur espacement, puisque pour tout espacement donné, il existe une tension optimum. Le jeu entre les électrodes chargées 15 et tout corps avoisinant mis à la. terre dépend de la tension à laquelle elles sont portées et devrait suffire tout simplement pour empêcher une décharge d'arc à travers le liquide jusqu'aux parties mises à la terre de l'appareil, étant donné qu'un jeu trop grand aura pour résultat que du liquide contournera le dispositif d'électrodes.
Les électrodes 15 sont alimentées par une source de courant continu à haute tension, qui peut être constituée de toute façon connue et dont la plage de tension peut aller de 5 à 50 kilovolts, selon la matière en traitement, l'espacement des électrodes, etc., cette plage pouvant même, dans certaines conditions, être encore plus étendue.
La grille mise à la terre 14 n'est pas une partie indispensable du dispositif de traitement, puisque la réunion des gouttelettes est effectuée par les électrodes à haute tension 15 et pourrait se faire sans la grille 14. Cette grille, toutefois, remplit une fonction indispensable en créant sous elle-même (sur le dessin) un espace électriquement neutre 22 où il n'existe aucun mouvement du liquide grâce au champ électrique des électrodes 15. Ceci facilite le dépôt de la matière étrangère séparée et empêche le champl électrique d'amener la matière étrangère séparée à se mélanger de nouveau avec le liquide en traitement.
La grille 16 mise à la terre remplit une fonction analogue à celle de la grille 14 en créant un espace mort 23 au-dessus de cette grille (sur le dessin). L'action de cet espace mort 23 est d'empêcher le transport de grosses gouttelettes de matière étrangère dans le dispositif de sortie, qui pourrait se produire par suite du violent mouvement du liquide causé par le champ électrique à partir de l'électrode supérieure 15 de la série.
L'action des grilles 14 et 16 mises à la terre est, par conséquent, de limiter la perturbation causée par les électrodes 15 à la zone de traitement.
L'espacement des grilles 14 et 16 mises à la terre des électrodes à haute tension 15 est déterminé par la tension desdites électrodes et doit seulement être suffisant pour empêcher l'éclatement d'étincelles. Les deux grilles 14 et 16 peuvent être en des matières similaires à celle des électrodes à haute tension 15 et doivent être exemptes de saillies sur les côtés faisant face auxdites électrodes. Le profil sur leur côté opposé n'a aucune importance.
La deuxième forme d'exécution est représentée aux fig. 3 et 4 et est essentiellement la même que celle déjà décrite, mais dans ce cas, la zone de traitement est divisée, par des plaques en acier longitudinales et transversales 24 et 25, mises à la terre en un certain nombre de compartiments dans chacun desquels est suspendu un groupe d'électrodes chargées parallèles 15', de sorte que chaque compartiment constitue une unité complète et que l'appareil comprend plusieurs unités semblables opérant en parallèle. L'avantage de cet appareil est que les électrodes 15' ont une surface plus petite et, que par consé quent, il est plus facile d'en assurer la rigidité nécessaire. Il existe une grandeur minimum pour de telles unités en vue d'un rendement optimum.
Aux fig. 3 et 4, les grilles mises à la terre 14' et 16' et les deux parois 20' sont analogues à celles de la fig. 1.
Dans l'appareil décrit, beaucoup d'émulsions, en particulier des huiles d'hydrocarbure, peuvent être traitées à la température atmosphérique, mais dans le cas d'émulsions à forte viscosité, il est nécessaire d'élever la température afin de réduire la viscosité.
L'appareil est représenté sous une forme qui convient pour le retrait de matières étrangères en suspension, de poids spécifique plus élevé que celui du liquide dans lequel elles sont en suspension. Dans le cas de matières étrangères en suspension, de poids spécifique inférieur à celui du liquide dans lequel elles se trouvent, il est simplement nécessaire de renverser le récipient entier, ainsi que le sens d'écoulement.
Quoique l'appareil soit représenté avec des élec- trodes planes horizontales et avec un écoulement vertical du liquide, on se rend compte qu'il fonctionnerait également avec les électrodes disposées verticalement et le liquide s'écoulant horizontalement.
Si la matière étrangère en suspension est sous une forme solide, on peut obtenir une émulsion, susceptible d'être traitée par le procédé décrit, en lavant tout d'abord le liquide dans une solution dans laquelle la matière étrangère est soluble, ladite solution n'étant toutefois pas elle-même soluble ou miscible à un degré quelconque avec le liquide dans lequel elle est en suspension.
REVENDICATIONS :
I. Procédé pour retirer électrostatiquement une matière en suspension dans un liquide, caractérisé par le fait qu'on amène le liquide à traiter sous forme d'une série uniforme de courants dans une chambre, qu'on soumet ces courants à un champ électrique continu et à haute tension engendré par plusieurs électrodes parallèles, toutes reliées à la même source de courant continu, et qu'on retire le liquide traité par un conduit de sortie et la matière en suspension séparée par un deuxième conduit de sortie.
Method, for electrostatically removing a material suspended in a liquid
The present invention relates to a process for electrostatically removing a material in suspension in a liquid, and an apparatus for its implementation, in particular for the treatment of hydrocarbon oils. This process is applicable to the removal of foreign matter suspended in other liquids having similar electrical characteristics, in particular high electrical resistance.
For this purpose, it has already been proposed to use an electrical device comprising electrodes alternately grounded and charged, the arrangement being similar to that of an electrostatic device such as those used for the treatment of gas. One of the aims of the present invention is to provide an apparatus having a separation capacity greater than those of currently existing apparatus and in which the mounting of the electrodes is more compact.
The method according to the invention is characterized by the fact that the liquid to be treated is brought in the form of a uniform series of currents in a chamber, that these currents are subjected to a continuous electric field at high voltage generated by several parallel electrodes, all connected to the same direct current source, and that the treated liquid is removed by a conduit and the suspended matter separated by a second outlet conduit.
The apparatus according to the invention is characterized in that it comprises a treatment chamber in which is mounted a group of flat, parallel and equally spaced electrodes, all of these electrodes being connected to a high voltage direct current source.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the apparatus which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section of a first embodiment.
Fig. 2 is a cross section thereof.
Figs. 3 and 4 are similar sections of a second embodiment.
With reference to FIG. 1, the liquid to be treated is brought into a chamber 11, through a pipe 12, extending over the entire length of an electrode device and provided with a series of openings 13 of size such that a uniform distribution of liquid is ensured over the entire length of the chamber. The liquid to be treated rises through a horizontal grid 14 earthed, then through several flat electrodes 15 formed by grids arranged in parallel at a certain distance from each other and charged to a high voltage in direct current, and then to through a second horizontal grounded grid 16, from which the liquid, now freed from suspended foreign matter, passes into openings 17 of an outlet pipe 18 similar to the inlet pipe 12, but of more diameter tall.
This arrangement of the inlet and outlet pipes ensures a flow of liquid perpendicular to the electrodes and a uniform distribution of this flow along the chamber.
Two earthed walls 20 determine the treatment zone of the apparatus and could also be constituted by the end walls of the chamber. The removal of the foreign material suspended in the liquid being treated takes place between the equally spaced parallel flat electrodes 15, which are all charged to the same direct current potential.
The action of the electric field on the emulsion is to unite the droplets of foreign matter suspended in the liquid being treated, which, when they reach a suitable size, fall to the bottom of the chamber under the action of the force of gravity. The method also generates a violent movement of the liquid being treated between the electrodes 15.
The electrodes 15 should be flat, and as parallel as possible to each other, within the limits of manufacturing difficulties, and free from protrusions. They can be formed by metal lattices, expanded metal grids, perforated or of any regular shape allowing the passage of the liquid to be treated. The material from which the electrodes are made is determined by corrosion considerations which depend on the material to be treated.
The number of electrodes is determined by the material being processed, the degree of separation desired and the amount of liquid desired to be treated, with a minimum of two electrodes.
The voltage applied to the electrodes 15 is determined by their spacing, since for any given spacing there is an optimum voltage. The clearance between the charged electrodes 15 and any surrounding body placed at the. earth depends on the voltage to which they are carried and should simply be sufficient to prevent an arc discharge through the liquid to the earthed parts of the apparatus, as too much clearance will result that liquid will bypass the electrode device.
The electrodes 15 are supplied by a high voltage direct current source, which may be formed in any known manner and whose voltage range may be from 5 to 50 kilovolts, depending on the material being processed, the spacing of the electrodes, etc. ., this range may even, under certain conditions, be even more extensive.
The grounded grid 14 is not an indispensable part of the treatment device, since the gathering of the droplets is effected by the high voltage electrodes 15 and could be done without the grid 14. This grid, however, performs a function. indispensable by creating under itself (in the drawing) an electrically neutral space 22 where there is no movement of the liquid thanks to the electric field of the electrodes 15. This facilitates the deposition of the separated foreign matter and prevents the electric field from forming. causing the separated foreign material to re-mix with the liquid being processed.
The grounded grid 16 fulfills a function analogous to that of the grid 14 by creating a dead space 23 above this grid (in the drawing). The action of this dead space 23 is to prevent the transport of large droplets of foreign matter into the outlet device, which could occur as a result of the violent movement of the liquid caused by the electric field from the upper electrode 15. from the Serie.
The action of the grounded grids 14 and 16 is, therefore, to limit the disturbance caused by the electrodes 15 to the treatment area.
The spacing of the grounded grids 14 and 16 of the high voltage electrodes 15 is determined by the voltage of said electrodes and need only be sufficient to prevent the bursting of sparks. The two grids 14 and 16 may be of materials similar to that of the high voltage electrodes 15 and should be free from protrusions on the sides facing said electrodes. The profile on their opposite side is irrelevant.
The second embodiment is shown in FIGS. 3 and 4 and is essentially the same as already described, but in this case the treatment area is divided, by longitudinal and transverse steel plates 24 and 25, grounded in a number of compartments in each of which a group of parallel charged electrodes 15 'is suspended, so that each compartment constitutes a complete unit and the apparatus comprises several similar units operating in parallel. The advantage of this apparatus is that the electrodes 15 'have a smaller surface and, therefore, it is easier to ensure the necessary rigidity. There is a minimum size for such units for optimum efficiency.
In fig. 3 and 4, the grounded grids 14 'and 16' and the two walls 20 'are similar to those of FIG. 1.
In the described apparatus, many emulsions, especially hydrocarbon oils, can be processed at atmospheric temperature, but in the case of high viscosity emulsions, it is necessary to raise the temperature in order to reduce the temperature. viscosity.
The apparatus is shown in a form suitable for the removal of suspended foreign matter of greater specific gravity than that of the liquid in which it is suspended. In the case of suspended foreign matter, of lower specific gravity than that of the liquid in which it is found, it is simply necessary to invert the entire container, as well as the direction of flow.
Although the apparatus is shown with flat horizontal electrodes and with vertical liquid flow, it will be appreciated that it would also operate with the electrodes arranged vertically and the liquid flowing horizontally.
If the suspended foreign matter is in a solid form, an emulsion can be obtained, capable of being treated by the method described, by first washing the liquid in a solution in which the foreign matter is soluble, said solution no. however, it is not itself soluble or miscible to any extent with the liquid in which it is suspended.
CLAIMS:
I. Method for electrostatically removing a material in suspension in a liquid, characterized by the fact that one brings the liquid to be treated in the form of a uniform series of currents in a chamber, that these currents are subjected to a continuous electric field and at high voltage generated by several parallel electrodes, all connected to the same direct current source, and that the treated liquid is withdrawn by an outlet duct and the suspended matter separated by a second outlet duct.