CH371414A - Procédé de purification et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Description

  
 



  Procédé de purification et appareil pour la mise en   oeuvre    de ce procédé
 La présente invention concerne un procédé de purification de matière en éliminant une matière solide non dissoute indésirable d'un mélange de cette dernière avec un liquide qui contient également une matière solide recherchée en solution. Elle se rapporte également à un appareil pour la mise en   oeuvre    de ce procédé.



   Dans de nombreuses entreprises industrielles, par exemple dans l'industrie de raffinage du sucre, on a besoin en particulier d'un moyen de filtrage simple, relativement peu coûteux, mais rapide et efficace.



  A titre illustratif, il existe au moins un procédé de purification de jus de sucre qui comporte son traitement par des agents chimiques provoquant la formation de précipités floculants. Ces précipités, qui contiennent des corps de couleur nuisibles et autres impuretés, doivent tre éliminés du liquide contenant le sucre de façon rapide et complète pour rendre le procédé industriellement rentable.



   De façon connue, lorsqu'on traite des mélasses, le précipité qui se forme a tendance à obstruer le milieu filtrant d'un équipement de filtrage ordinaire.



  Le milieu filtrant se bloque très rapidement et le taux de filtrage est ainsi ralenti de façon considérable.



  Cette difficulté a été complètement éliminée par le nouveau procédé qui est caractérisé par le fait qu'on fait passer le liquide impur de haut en bas à travers un filtre contenant un lit de sable, on gratte la surface du lit de sable pour désagréger toute croûte qui s'y forme, on fait passer un liquide de lavage de bas en haut à travers le lit de sable pour régénérer le lit en éliminant par lavage à contre-courant du filtre le sédiment accumulé sur ce dernier, on fait passer le liquide de lavage à contre-courant à partir du filtre dans et à travers un réservoir de sédimentation pour clarifier ce liquide, on fait passer ledit liquide de nouveau de bas en haut à travers le lit de sable, et après un nombre multiple de ces passes de lavage à contre-courant, on évacue ce liquide à partir du fond du filtre.



   En outre, l'invention se rapporte à un appareil de filtrage pour la mise en   oeuvre    du procédé susmentionné, cet appareil étant caractérisé par le fait qu'il comprend une chambre présentant un orifice d'admission et un orifice d'évacuation et un espace entre les deux pour recevoir et contenir un mélange d'un liquide et d'un solide qui doivent tre séparés, un lit de sable disposé dans une partie de la chambre menant vers l'orifice d'évacuation et s'étendant sur une certaine distance en direction de l'orifice d'admission, un élément poreux situé entre le lit de sable et l'orifice d'évacuation de la chambre disposé par rapport au lit de sable, de façon à empcher ce dernier d'tre évacué par le lavage hors de la chambre tout en ne gnant pas le passage du liquide,

   un râteau disposé à l'intérieur de la chambre au voisinage de la surface du lit de sable la plus proche de l'orifice d'admission de la chambre et suffisamment mobile pour venir au contact de la surface du lit de sable et le déranger de sorte que toute formation de croûte sur cette surface peut tre évitée sans provoquer un soulèvement du sable sous l'effet duquel la matière solide du mélange en cours de filtrage viendrait bien au-dessous de la surface du lit de sable, et un organe tournant pour actionner le râteau.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil de filtrage faisant partie de l'invention.



   L'appareil comprend une chambre de filtrage 1 qui est ouverte à sa partie inférieure, un réservoir de sédimentation 2 et un réservoir d'emmagasinage 3.



  La chambre 1 qui peut commodément avoir la forme d'un réservoir cylindrique avec une extrémité inférieure conique représentée sur le dessin est remplie  jusqu'à un niveau correspondant à peu près à la moitié de sa profondeur par un lit 4 de sable ordinaire de rivière. Un moyen approprié, tel qu'une toile métallique 5 ou un tampon de fibres lâches, peut tre utilisé à la base du lit de sable pour empcher une perte du sable par l'extrémité d'évacuation de la chambre.



   A la surface supérieure du lit de sable et au voisinage de cette dernière, se trouve un râteau 6 qui s'étend transversalement et sensiblement sur toute la largeur de la chambre. Le râteau peut tre manipulé de façon à agiter toute croûte de filtre qui peut se former sur la surface du lit de sable en désagrégeant ainsi et en empchant la formation de grandes particules ou croûtes qui sont suffisantes pour empcher le passage du fluide dans la matière en cours de filtrage. Par exemple, le râteau pourrait avoir la forme d'un seul bras radial ou de plusieurs bras radiaux s'étendant de préférence à partir d'un arbre central.



   L'élément de raclage peut tre   mis    en rotation au moyen d'un arbre 7 par l'intermédiaire d'une roue 8 fixée sur l'extrémité supérieure de cet arbre 7 qui, lui-mme, est tourillonné dans une traverse la dont les extrémités prennent appui sur le bord supérieur de la chambre de filtrage 1. La rotation du râteau rotatif peut fournir l'agitation nécessaire pour favoriser la désagrégation de la croûte de filtrage.



   Au-dessus du râteau 6, on peut prévoir une série de pales espacées 9 s'étendant latéralement à partir de la tige 7 et susceptibles de tourner avec cette dernière. Ces pales aident à obtenir un mélange progressif pendant le filtrage et servent également à agiter la partie supérieure du lit de filtrage dilaté pendant le stade de lavage à contre-courant qu'on décrira plus loin. Facultativement encore, on peut prévoir des chicanes 9a qui sont disposées rigidement de façon à s'étendre radialement sur une partie de la distance comprise entre la paroi interne de la chambre 1 et le centre. Les chicanes qui peuvent tre espaces en alternant avec les pales situées entre elles, aident à retarder le mouvement descendant d'un précipité et fournissent au liquide une possibilité d'atteindre et de passer en regard du râteau avant que la matière floculante n'atteigne le lit de sable.



   La masse de la matière solide est saisie à la surface du lit de sable 4 ou au voisinage de cette dernière et est empchée de former une croûte imperméable. La matière de la surface du lit peut tre écrémée et évacuée de la chambre 1 de temps en temps ou tre éliminée par lavage de la chambre par le processus de lavage à l'eau à contre-courant qui est utilisé pour réactiver le lit de sable. Le filtrat qui est exempt de matière solide est transporté hors de la chambre 1 par des conduits 10 et 11 vers un milieu de récupération et/ou un récipient non représenté.



   Lorsque le filtre contient trop de sédiments, il peut tre facilement ramené à son efficacité maximum en faisant passer de l'eau de bas en haut à travers le lit de sable 4 pour sortir par le sommet de la chambre par la conduite 12. L'eau de lavage contenant les sédiments est acheminée par une conduite 13 dans le réservoir de sédimentation 2 dans lequel l'eau est amenée à se déverser en cascade dans un certain nombre de compartiments successifs 14, une certaine quantité de sédiments étant recueillie et se déposant dans le fond de chacun des compartiments. L'eau clarifiée est alors évacuée par une conduite 15 soit dans le réservoir d'emmagasinage 3, soit, par l'intermédiaire de conduites 16 et 17, dans le fond de la chambre 1 pour tre réutilisée pour le lavage à contrecourant du lit de sable.

   Facultativement, l'eau clarifiée provenant du réservoir 3 peut tre envoyée par les conduites 16 et 22 pour tre récupérée au cas où   l'on    désire ne pas utiliser cette eau en vue d'un lavage à contre-courant supplémentaire du lit de sable.



   Lorsque l'eau de lavage provenant de la chambre 1 par l'intermédiaire de la conduite 12 est relativement limpide, il est préférable de la détourner du réservoir de sédimentation et de l'envoyer par une conduite 18   directement    dans le réservoir d'emmagasinage où elle est maintenue jusqu'à ce qu'il soit de nouveau nécessaire de la remettre en circulation à travers le lit de sable dans la chambre 1. La réutilisation de la mme eau en vue d'un lavage à contrecourant un certain nombre de fois sert de moyen de récupération de toute matière solide intéressante en   cours de filtration telle ! que du sucre, qui peut tre    emprisonnée dans le lit pendant le processus de filtrage.

   Par exemple, lorsqu'on l'applique au processus de purification du sucre, cette réutilisation répétée de l'eau de lavage à contre-courant permet de recueillir un pourcentage élevé du sucre; et lorsque la concentration augmente de façon suffisante, on peut traiter la solution aqueuse pour récupérer le sucre.



  Attendu qu'une quantité supplémentaire d'eau est nécessaire, on l'introduit à partir d'une admission d'eau fraîche par une conduite 20 puis on la dirige par les conduites 17 et 10 de bas en haut à travers le lit de sable.



   D'ailleurs, au départ, c'est-à-dire lorsque le réservoir d'emmagasinage 3 est vide, il faut, pour le premier lavage à contre-courant, admettre de mme de l'eau fraîche dans le lit de sable en l'introduisant de bas en haut par les conduites 20, 17 et 10.



   L'appareil de filtrage décrit ci-dessus permet au liquide de passer à travers le milieu de filtrage à base de sable de façon rapide sans blocage appréciable.



  Le mouvement de grattage et d'agitation rotatif modéré qui est appliqué à la surface du lit de sable maintient toujours les orifices poreux du lit de sable ouverts. La faculté de laver à contrecourant le lit de sable et de faire flotter les sédiments pour les évacuer de la chambre de filtrage en combinaison avec ce raclage de la surface du lit, fournit un filtre efficace à écoulement rapide qui peut tre utilisé et ainsi tre réactivé facilement pour tre réutilisé indéfiniment.  



   L'agencement des pales au-dessus du mécanisme de raclage du lit permet d'obtenir un dispositif de filtrage encore plus efficace en agissant en tant qu'agitateur supplémentaire comme décrit ci-dessus et en retenant provisoirement les plus grands morceaux de matière solide de façon à laisser le liquide se séparer de ces derniers et passer dans le lit de sable sans empchement. La combinaison supplémentaire de ce filtre de sable spécial avec le réservoir de sédimentation et le réservoir d'emmagasinage permet d'obtenir un filtrage très efficace en ce sens que les quantités d'eau fraîche nécessaires sont maintenues à un minimum. En outre, cette combinaison permet d'économiser une quantité considérable de la matière recherchée telle que le sucre qui peut tre retenue dans le milieu de filtrage au cours des quelques premières passes de l'eau de lavage.



   On prévoit des vannes V à certains points dans l'ensemble de l'appareil de façon à pouvoir diriger et détourner le liquide sur tout chemin voulu, comme représenté sur le dessin. Une ou plusieurs pompes P sont prévues afin de maintenir la circulation du liquide dans l'ensemble de l'appareil.



   A titre   iilustratif    de l'efficacité du nouveau dispositif de filtrage par le sable, on laisse reposer 25 litres de jus de diffusion de sucre, purifié suivant un procédé connu et décanter 3 litres environ de liquide limpide ; les 22 litres restants sont refoulés à travers une chambre telle que celle représentée par le numéro de référence 1 sur le dessin annexé. La chambre, dans ce cas, présente un diamètre de 14,8 cm, une profondeur de sable de 9 cm et un vide au-dessus du sable de 12 cm. Le volume du sable est de 1,54 litre.



   A mesure que le filtrage se poursuit, on actionne le râteau 6 en faisant tourner lentement la roue 8 et la tige 7. On n'applique ni pression ni vide attendu que les 12 cm de pression hydrostatique existant dans le filtre semblent tre suffisants. Le taux de filtrage est fortement accru par ledit moyen, le résultat étant:
Durée (en min) 1 2 3 4 5 6 ml de filtrat 560 580 750 650 770 600 (par minute)
 Le débit moyen est de 651 ml/min, ce qui équivaut à 37,84 litres par min/m2 de surface de filtrage.



  La liqueur limpide décantée est également filtrée à   travers    le sable de filtrage et le débit de filtrage s'avère tre le mme environ que pour la première portion. Ceci indique que le sable n'oppose que peu de résistance à l'écoulement du liquide à travers le filtre.



   Bien entendu, le dispositif de filtrage, le réservoir de sédimentation et le réservoir d'emmagasinage décrits ci-dessus peuvent tre utilisés indépendamment   l'un    de l'autre, bien que leur combinaison soit, de loin, préférable, surtout dans le cas de précipités floculants relativement denses.



   L'opération cyclique en utilisant l'appareil entier permet non seulement la régénération commode du filtre de sable par lavage à contre-courant, mais également d'assurer au maximum la   réoupération    de la matière recherchée telle que le sucre.



   Si la régénération du filtre constituait le seul problème, on pourrait avoir recours à de l'eau fraîche et non réutilisée en tant que moyen de lavage à contrecourant. Mais en mettant constamment en circulation l'eau   qui    a passé à travers le filtre et le réservoir de sédimentation, la concentration en matière récupérée dans le liquide de lavage augmente.   ll    est d'ailleurs avantageux d'emmagasiner le filtrat dans le réservoir 3 que ce filtrat ait passé ou non dans le réservoir de sédimentation, ce filtrat servant ultérieurement au lavage à contre-courant du filtre.



   REVENDICATIONS
 I. Procédé de purification par élimination d'une matière solide non dissoute indésirable d'un mélange de cette dernière avec un liquide qui contient également une matière solide recherchée en solution, caractérisé en ce que l'on fait passer le liquide impur de haut en bas à travers un filtre contenant un lit de sable, on gratte la surface du lit de sable pour désagréger toute croûte qui s'y forme, on fait passer un liquide de lavage de bas en haut à travers le lit de sable pour régénérer le lit en éliminant par lavage à contre-courant du filtre le sédiment accumulé sur ce dernier, on fait passer le liquide de lavage à contrecourant à partir du filtre dans et à travers un réservoir de sédimentation pour clarifier ce liquide,

   on fait passer ledit liquide de nouveau de bas en haut à travers le lit de sable et après un nombre multiple de ces passes de lavage à contre-courant, on évacue ce liquide à partir du fond du filtre.
  

Claims (1)

1. II. Appareil de filtration pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre présentant un orifice d'admission et un orifice d'évacuation et un espace entre les deux pour recevoir et contenir un mélange d'un liquide et d'un solide qui doivent tre séparés; un lit de sable disposé dans une partie de la chambre menant vers l'orifice d'évacuation et s'étendant sur une certaine distance en direction de l'orifice d'admission;

   un élément poreux situé entre le lit de sable et l'orifice d'évacuation de la chambre disposé par rapport au lit de sable de façon à empcher ce dernier d'tre évacué par lavage hors de la chambre tout en ne gnant pas le passage du liquide, un râteau disposé à l'intérieur de la chambre au voisinage de la surface du lit de sable la plus proche de l'orifice d'admission de la chambre et suffisamment mobile pour venir au contact de la surface du lit de sable et le déranger de sorte que toute formation de croûte sur cette surface peut tre évitée sans provoquer un soulèvement du sable sous l'effet duquel la matière solide du mélange en cours de filtrage viendrait bien au-dessus de la surface du lit de sable, et un organe tournant pour actionner le râteau.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on recueille le filtrat après que le liquide impur a traversé le filtre, en ce qu'on utilise comme liquide de lavage un liquide aqueux, en ce qu'on fait passer ce liquide après lavage à contre-courant dans le réservoir de sédimentation où le sédiment est évacué et la matière solide recherchée laissée en solution.

   2. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce qu'après le passage à travers le réservoir de sédimentation, on emmagasine le liquide de lavage dans un réservoir d'emmagasinage avant de le faire passer de nouveau à travers le lit de sable.

   3. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que le râteau est fixé sur l'extrémité inférieure d'un arbre vertical s'étendant axialement de la surface du lit de sable vers le haut au moins jusqu'en un point situé au voisinage de l'ouverture d'admission de la chambre, l'organe de rotation étant fixé sur l'extrémité supérieure de cet arbre vertical pour le faire tourner, ledit râteau s'étendant à partir de l'extrémité de fixation dudit arbre vertical en direction de la paroi interne de la chambre, au moins une pale s'étendant radialement à partir de cet arbre vertical, en un point situé entre l'organe de rotation et le râteau.

   4. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce qu'au moins une chicane s'étend horizontalement à partir de la paroi interne de la chambre en direction de son centre, la chicane étant disposée de façon à ne pas gner une pale lorsque l'arbre vertical est mis en rotation.

   5. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir de sédimentation présentant une série de compartiments successifs de manière qu'un liquide en cours d'admission à. travers le réservoir remplisse un compartiment puis, se déverse pour remplir le compartiment suivant, et ainsi de suite, un réservoir d'emmagasinage destiné à recevoir et à emmagasiner le liquide de lavage, une première conduite destinée à conduire le liquide de l'extrémité supérieure de la chambre de filtrage à l'un des compartiments du réservoir de sédimentation, une seconde conduite destinée à conduire le liquide du réservoir de sédimentation au réservoir d'emmagasinage, une troisième conduite destinée à conduire le liquide de l'extrémité supérieure de la chambre de filtrage au réservoir d'emmagasinage,

   une quatrième conduite pour le liquide qui doit tre évacué du réservoir d'emmagasinage et du réservoir de sédimentation et des vannes destinées à diriger à volonté le liquide à travers les conduites.