EP4076698A1 - Method for degassing a fluid - Google Patents

Method for degassing a fluid

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Publication number
EP4076698A1
EP4076698A1 EP20829889.3A EP20829889A EP4076698A1 EP 4076698 A1 EP4076698 A1 EP 4076698A1 EP 20829889 A EP20829889 A EP 20829889A EP 4076698 A1 EP4076698 A1 EP 4076698A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
gas
liquid phase
temperature
phase
Prior art date
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Pending
Application number
EP20829889.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Damien COLOMBET
Frédéric Ayela
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Universite Grenoble Alpes
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Institut Polytechnique de Grenoble
Universite Grenoble Alpes
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Institut Polytechnique de Grenoble, Universite Grenoble Alpes filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4076698A1 publication Critical patent/EP4076698A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0073Degasification of liquids by a method not covered by groups B01D19/0005 - B01D19/0042
    • B01D19/0094Degasification of liquids by a method not covered by groups B01D19/0005 - B01D19/0042 by using a vortex, cavitation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0036Flash degasification
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0042Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2259/00Type of treatment
    • B01D2259/80Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/816Sonic or ultrasonic vibration

Definitions

  • the present invention relates to the field of processes for degassing a fluid, and more particularly to the field of processes for degassing a fluid by cavitation. It finds a particularly advantageous application in the extraction of gas dissolved in the fluid, and more particularly a liquid.
  • the at least partial extraction of the gases dissolved in a fluid is a common practice, first of all in order to prevent these gases from reacting with other compounds dissolved in the fluid.
  • dissolved dioxygen can be extracted from a solvent when other compounds intended to be dissolved in that solvent are sensitive to dioxygen.
  • the dissolved gases can also be extracted from a fluid, upstream of certain technological steps for treating the fluid, in order to avoid the formation of bubbles which may be problematic during these technological steps. For example, the formation of gas bubbles when a fluid is solidified may be undesirable.
  • degassing a fluid can be achieved through the use of a chemical phase reaction liquid. In the food industry, one can cite as an example the elimination of dioxygen dissolved in wine by chemical reaction with sulphite salts. This process however involves the addition of chemical reagents in the fluid to be degassed.
  • degassing processes aim to transfer the gases dissolved in a liquid phase to a gas phase, the liquid phase being able to be separated from the gas phase to obtain the degassed fluid.
  • a transfer is linked to a phenomenon that can be modeled by Henry's law. More particularly, the solubility of a gas can obey Henry's law, i.e. the equilibrium between the quantity of gas dissolved in the liquid phase and the quantity of gas in the gas phase, in contact with the gas.
  • Henry's law thus reflects the fact that in order to decrease the molar fraction in liquid phase of dissolved gases X
  • a first type of known degassing process is vacuum degassing.
  • the degassing of a fluid can be achieved by reducing the pressure in a sealed tank containing the fluid to be degassed. This process operates on the lowering of the partial pressure of the gases in a gas phase present in the tank. This reduction in the partial pressure causes a reduction in the molar fraction of the gases in the gaseous phase.
  • Henry's law it appears that, at the gas-liquid interface, an imbalance is created which generates the transfer of dissolved gases from the liquid phase to the gas phase.
  • document US Pat. No. 6,119,484 (A) relates to a device for degassing molten glass by degassing under vacuum. The main disadvantage of this type of process is that it is generally carried out batchwise.
  • a second type of degassing process used is degassing by boiling the fluid.
  • the solubility of gases dissolved in a liquid phase decreases with temperature. This process is based on the fact that the solubility of a gas dissolved in liquid phase decreases with a rise in temperature to reach its minimum value when the Henry's constant of the gas is maximum.
  • One example is the degassing of water used in electricity production plants in contact with steam turbines, the degassing of a fluid in a heat pipe described by document CN 1510386 (A) or the degassing of coolant described in document US Pat. No. 3,789,577 (A).
  • the main disadvantage of this type of process is that it requires a significant increase in the temperature of the fluid.
  • This temperature rise can lead to the degradation of compounds present in the fluid, or even the degradation of the fluid itself.
  • undesirable chemical reactions can occur in gas and / or liquid phase, such as oxidation of a dissolved compound in liquid phase, self-decomposition of compounds in gas phase.
  • degassing process exploiting the aforementioned phenomenon, which is characterized by a step in which the fluid is treated by cavitation. More particularly, the fluid is subjected to a vacuum so that the pressure of the fluid becomes lower than its saturated vapor pressure. Therefore, vapor bubbles are likely to be generated and form a gas phase, to which a transfer of dissolved gases from the liquid phase can be subsequently carried out, commonly referred to as the phenomenon of desorption.
  • the degassing device comprises a degassing chamber and a piezo-transducer module for the emission of ultrasound. Acoustic cavitation and the elimination of gas bubbles are carried out in the degassing chamber.
  • An object of the present invention is therefore to provide a process for degassing by cavitation making it possible to improve the degassing of a fluid.
  • Another object of the invention may be to increase the efficiency of the process for degassing by cavitation of a fluid.
  • Another object of the invention may be to improve the elimination by cavitation of at least one gas dissolved in a fluid while limiting the risk of degradation of compounds possibly present in the fluid, or even the risk of degradation of the fluid therein. - even, during degassing. More particularly, an object of the invention is to limit the rise in the temperature of the fluid during the process so as to avoid the degradation of compounds possibly present in the fluid, or even the degradation of the fluid itself.
  • a process for degassing a fluid comprising the following steps:
  • the reactor comprising at least one fluidic conduit, the at least one fluidic conduit comprising a first portion, a second portion and a third portion, the second portion being disposed between the first portion and the third portion, the second portion having a reduced hydraulic diameter with respect to the first portion and the third portion, and the flow being configured so that bubbles are generated by cavitation, the fluid then comprising a liquid phase and a gas phase, then
  • the method is exempt from the application of ultrasound to the fluid between the step in which the fluid is supplied at the inlet of the reactor and the step of separating the liquid phase and the gas phase.
  • the method implements degassing of a fluid by hydrodynamic cavitation.
  • hydrodynamic cavitation degassing is carried out by applying a continuous pressure drop in the fluid as it flows through the at least one reactor. Therefore, the degassing process can be implemented continuously.
  • the method since the method does not require the application of ultrasound to the fluid, the method makes it possible to limit or even avoid an uncontrolled rise in the temperature of the fluid.
  • the fluid can be substantially at ambient temperature, for example to avoid the degradation of compounds dissolved in the fluid, or even the degradation of the fluid itself.
  • the fluid can further be at a controlled temperature.
  • the liquid phase and the gas phase are separated at the outlet of the reactor.
  • the method may further exhibit at least any one of the following characteristics, optionally used in combination or alternatively.
  • the at least one fluidic conduit can be a microfluidic conduit.
  • a microfluidic duct makes it possible to induce micro-cavitation of the fluid. Due to this small hydraulic diameter, a dense dispersion of bubbles of millimeter or even micrometric size can be created. These bubbles are then characterized by an interfacial area per unit of volume which may be greater than 3000 m 1 . The phase transfer of dissolved gases is thus facilitated, increasing the efficiency of the degassing process.
  • the reduced hydraulic diameter is less than 1 mm, preferably 800 ⁇ m, preferably less than 300 ⁇ m, preferably less than 150 ⁇ m, even more preferably less than 100 ⁇ m.
  • the liquid phase and the gas phase can be separated at the outlet of the reactor, the third portion having a length chosen to temporally dissociate the generation of bubbles by cavitation and the separation of the liquid phase and the gas phase.
  • the process thus allows the fluid to flow into the third portion so as to promote the phase transfer of the dissolved gases.
  • the first portion, the second portion and the third portion are preferably adjoining.
  • the at least one duct of the reactor can comprise at least one of a diaphragm, even a micro-diaphragm, a Venturi, even a micro-Venturi and a step, or even a micro-step.
  • the step may also have a protruding edge.
  • the second portion may have a cross section to a longitudinal axis of the duct, with an aspect ratio greater than or equal to 3.
  • the first portion may have a cross section of area.
  • A1 and the second portion may have a cross section of area A2, the cross sections being perpendicular to a longitudinal axis (x) of the duct, so that the ratio A1 / A2 is greater than or equal to 3.
  • the fluid may have a viscosity of less than 5 mPa.s (10 3 Pa.s) at the operating temperature of the process, preferably the viscosity of the fluid being between 0.5 mPa.s and 5 mPa.s at the temperature of 20 ° C.
  • the flow of the fluid in the at least one reactor can be configured so as to be turbulent at least downstream of the second portion.
  • a turbulent regime makes it possible to promote the mixing of the dissolved gases in the liquid phase.
  • the flow speed of the fluid in the at least one reactor is set so that the flow is turbulent at least downstream of the second portion.
  • the fluid When the fluid flows into the third portion, the fluid may be at a pressure lower than the pressure of the fluid in the first portion, and for example lower than ambient pressure. Preferably, said pressure is less than the saturation pressure of the at least one dissolved gas, at the temperature of the fluid entering the reactor.
  • the pressure in the third portion is preferably less than ambient pressure, by substantially 1 bar.
  • the fluid When the fluid flows in the third portion, or even until the liquid phase and the gas phase are separated from one another, the fluid can be at a temperature between room temperature and the boiling temperature of the fluid.
  • the fluid can be at a temperature between the solidification temperature of the fluid, for example 0 ° C for water at 1 bar, and its boiling temperature, for example 100 ° C for water at 1 bar.
  • the fluid can be at a temperature chosen so as to maximize the Henry's constant of at least a dissolved gas.
  • the fluid is at a temperature chosen so as to minimize the solubility of the at least one dissolved gas .
  • the temperature can be chosen so as to maximize the constant of Henry of a gas from among the plurality of dissolved gases, in order to allow selectivity of the degassing with respect to a dissolved gas in particular.
  • the fluid can be at a temperature chosen so as to promote the degassing of a gas from among the plurality of dissolved gases, and in particular the at least partial transfer of the at least one dissolved gas.
  • the temperature of the fluid can be controlled by a heating device.
  • the reactor can include a plurality of conduits.
  • the conduits are arranged in parallel.
  • Figure 1 shows the steps of the degassing process according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows a diagram of the experimental setup of the degassing process according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows the change in the hydraulic diameter D of the portions of the conduit during the flow of the fluid, according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 shows the change in the flow velocity F of the fluid during the flow of the fluid, according to the embodiment illustrated in Figure 3.
  • Figure 5 shows the change in pressure P during the flow of the fluid, according to the embodiment illustrated in Figure 3.
  • Figure 6 shows the change in the volume fraction a of the gas phase during the flow of the fluid, according to the embodiment illustrated in Figure 3.
  • FIG. 7 represents a conduit of the reactor according to an embodiment of invention.
  • Figure 8 shows a reactor conduit according to another embodiment of the invention.
  • Figure 9 shows a reactor conduit according to another embodiment of the invention.
  • Figure 10 shows examples of flow (from right to left) observed in the degassing process according to one embodiment of the invention, the conduit comprising a micro-step.
  • Figure 11 shows an example of flow (from right to left) observed in the degassing process according to one embodiment of the invention, the conduit comprising a micro-diaphragm.
  • degassing designates the at least partial extraction of the gases dissolved in a fluid, also known under the name of desorption. Equivalently, degassing consists in reducing the concentration of gas dissolved in a liquid phase. Thus, in the context of the present invention, a distinction is made between degassing and debubbling or deaeration, which consists in eliminating bubbles initially present in a liquid phase by a simple mechanical separation of a gas phase and a liquid phase. . The degassing carried out during the implementation of the process may, however, be accompanied by debubbling.
  • gases are understood to mean a set formed by compounds in the gaseous state under ambient temperature and pressure conditions, and volatile organic compounds.
  • these gases can include oxygen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, argon, nitrous oxide, and methane.
  • gases can be qualified as "incondensable”, that is to say that, under the operating conditions of the process, they do not undergo a phase change from the gaseous state to the liquid state and vice versa. These gases dissolve in a fluid and can undergo transfer from a liquid phase in which they are dissolved to a gas phase.
  • the fluid can be qualified as "condensable”, that is to say that, in operating conditions of the process, it can at least partially undergo a phase change from the gaseous state, which can also be signed as vapor, in the liquid state and vice versa.
  • the condensable is water which can be in the form of a liquid or a vapor.
  • viscosity is meant the dynamic viscosity of the fluid in Pa.s.
  • the pressure is given in bar, corresponding to 1000 hPa in the international system of units.
  • the “hydraulic diameter” D is a quantity commonly used for the calculation of the flows in a duct of cross section to the longitudinal axis x of the duct, the cross section being of any shape. It can be determined according to the following relation.
  • A being the area of the cross section at the longitudinal x axis of the duct, and Pw being the wetted perimeter of that section.
  • micro- geometry is meant, in a known and common way in the field of microfluidics, a geometry having at least one dimension substantially less than 1 mm.
  • the longitudinal axis of the fluidic conduit can be locally defined as the main flow direction of the fluid in the conduit.
  • the longitudinal axis of the fluidic conduit is not necessarily a straight line, but can accommodate a curvature of the fluidic conduit.
  • Method 1 is illustrated in Figure 1, where variants of Method 1 are indicated by parallel paths and optional steps are indicated by dotted lines.
  • Figure 2 the elements of the experimental setup of the degassing process are illustrated in Figure 2.
  • the fluid to be degassed is supplied 10 at the inlet of a reactor 2. It is specified that the fluid can comprise a gas phase G mixed with a liquid phase L, or a liquid phase L only, when it is supplied 10 at the inlet of the reactor. reactor 2. In fact, the gaseous phase allowing the desorption of the dissolved gases being generated by cavitation, it is not necessary for the fluid to include a gaseous phase when it is introduced into the reactor 2.
  • FIG. 2 the embodiment of the method in which the fluid initially comprises only a liquid phase L is described. It is understood that the characteristics described can also be applied to a fluid initially comprising a phase gas G mixed with a liquid phase L.
  • the fluid is capable of comprising at least one dissolved gas, ie the solution may initially comprise at least one dissolved gas, the concentration of which in the liquid phase is desired to be minimized.
  • the reactor 2 comprises at least one pipe 20, this pipe 20 comprising a first portion 21 of hydraulic diameter D1, a second portion 22 of hydraulic diameter D2, and a third portion 23 of hydraulic diameter D3, as illustrated in Figures 7 and 8
  • the second portion 22 more particularly has a reduced hydraulic diameter D2 with respect to those of the first portion 21 and of the third portion 23.
  • the reduction of the hydraulic diameter D2 of the second portion 22 allows the local lowering of the pressure during the flow 11 of the fluid through the reactor 2, to result in the cavitation of the fluid. This phenomenon is explained with reference to FIGS. 3 to 6.
  • the hydraulic diameter D decreases at the level of the second portion 22 of the reactor 2, relative to the hydraulic diameters of the first portion 21 and of the second portion 23, as illustrated by FIG. 3.
  • the decrease in the hydraulic diameter D leads to an increase in the speed F of the fluid, as illustrated in FIG. 4.
  • the speed F of the fluid increases during the flow 11b of the fluid through the second portion 22.
  • the decrease in static pressure with the reduction of the hydraulic diameter depends on many parameters such as the viscosity of the fluid, its flow speed, the dimensions of the hydraulic diameter and the magnitude of the reduction of the hydraulic diameter, these parameters can be combined between them in many ways to result in cavitation. It is clear that a person skilled in the art will be able to adapt either of these parameters to induce cavitation of the fluid.
  • the number of cavitation o can be defined as the ratio between the pressure drop inducing cavitation on the pressure drop generated by the flow, according to the following mathematical formula, with p the density of the fluid and U the velocity of the fluid in the second portion 22. P - P S at 0.5 pU 2
  • Cavitation can be detected by various techniques, for example by identifying the presence of bubbles. This presence of bubbles can for example be identified using an optical bubble sensor and / or using a camera and / or a binocular and / or a microscope.
  • FIG. 6 illustrates the evolution of the volume fraction a of the gas phase G when the fluid flows 11 through the reactor 2.
  • the volume fraction a of the gas phase G can initially be substantially zero, the fluid initially comprising only a liquid phase, according to the example illustrated.
  • the cavitation induces an increase in the volume fraction of the gas phase G.
  • the volume fraction of the gas phase G may continue to increase because of the linear pressure losses, or even because of the imposition of a low pressure downstream of the second portion 22.
  • the gaseous phase mainly comprises the fluid in its vapor form.
  • the liquid-vapor equilibrium can be translated by Raoult's law which links the mole fraction of the gas phase of the fluid Xc (fiuid) to the molar fraction in liquid phase of the fluid Xi_ (fiUid) (generally substantially equal to 1) such que: xg ⁇ fluid) Psat
  • This transfer 13 of the non-condensable gases more particularly comprises the diffusion of the non-condensable gases at the liquid-gas interface, from the liquid phase to the gas phase.
  • the gaseous phase G can become charged with non-condensable gases initially dissolved in the liquid phase of the fluid to be degassed.
  • the fluid At the outlet of the reactor, the fluid comprises a liquid phase L and a gas phase G.
  • the gas phase G has a proportion of non-condensable gases initially dissolved in the fluid to be degassed, which is more or less significant depending on the efficiency of the degassing.
  • a separation device 4 as shown diagrammatically in FIG. 2, can be used.
  • the separation device 4 can comprise a membrane 41, permeable to gases, in an enclosure 40 and a reservoir 42.
  • the fluid comprising the liquid phase L and the gas phase G, can be supplied in the gas phase.
  • the gas phase G can pass through the permeable membrane 41 to be discharged through the conduit 44.
  • any process for separating a gas phase G and a liquid phase L can be envisaged.
  • the liquid phase and the gas phase can be separated directly at the outlet of the reactor 2.
  • a connecting pipe 45 can connect the reactor 2 to the separation chamber 4.
  • the separation device 4 can for example comprise a reservoir 42 comprising a membrane non-permeable to gases defining a configured volume. to accommodate the liquid phase L.
  • the reservoir 42 can be connected to a gas pump 5 ′ communicating with the outside of this volume in order to maintain the reservoir 42 in depression.
  • the tank 42, and more particularly the volume configured to accommodate the liquid phase L can be connected to an evacuation duct 43 of the liquid phase, connected to the reservoir 42, the duct 43 possibly comprising a pump 5 making it possible to withdraw the degassed fluid in the state liquid.
  • the gas phase G can be recovered 19.
  • the separation device 4 can further comprise an evacuation duct 44 of the gas phase, connected to the first chamber 40, the duct 44 possibly comprising a pump for gas 5 '.
  • Process 1 is free from the application of ultrasound to the fluid, at least between the step in which the fluid is supplied to the reactor 2 and the step 14 of separating the liquid phase L and the gas phase G.
  • the process thus makes it possible to degas a fluid while avoiding an uncontrolled increase in its temperature.
  • the fluid can include compounds, other than non-condensable gases, which can be altered or even degrade beyond a certain temperature.
  • the fluid can include biomolecules such as proteins, carbohydrates or lipids.
  • a fluid comprising these compounds can thus be degassed, while avoiding their deterioration, or even their degradation.
  • the degassing of the fluid being carried out by applying a continuous pressure reduction to it during its flow 11 in the reactor 2, the degassing of the fluid can be carried out continuously.
  • the fluid can be supplied continuously to the reactor 2.
  • the fluid can be supplied directly to the reactor 2.
  • the fluid can be supplied to the reactor by a reservoir 3, this reservoir 3 being able to be connected to the reactor 2 by a connecting pipe 30.
  • the reservoir may also comprise a device 31 for measuring the mass flow rate of the fluid.
  • the reactor comprises a pipe 20 as described above.
  • the first portion 21 may have a hydraulic diameter D1
  • the third portion may have a hydraulic diameter D3.
  • At least one of the first portion 21 and the second portion 23 may have a constant hydraulic diameter along the longitudinal axis of the conduit 20.
  • the conduit 20 may more particularly comprise a diaphragm, or even a micro-diaphragm, as illustrated. by Figures 7 and 11.
  • At least one of the first portion 21 and the second portion 23 may have a variable hydraulic diameter along the longitudinal axis of the duct 20.
  • at least one of the hydraulic diameter D1 of the first portion 21 and the hydraulic diameter D3 of the third portion can vary greatly monotonic along the longitudinal axis of the duct 20.
  • the second portion 22 can be of a specific length along the longitudinal axis of the duct 20.
  • the duct 20 can more particularly comprise a Venturi, or Venturi tube , or even a micro-Venturi, as illustrated in figure 8.
  • At least one of the first portion 21 and the second portion 23 may have a variable hydraulic diameter over part of the portion, along the longitudinal axis of the duct 20, as the example illustrated in FIG. 9.
  • the second portion 22 may be of a specific length along the longitudinal axis of the duct 20.
  • the duct 20 can more particularly comprise a step, or even a micro-step as illustrated in FIG. 10. The step may furthermore present a protruding edge so as to improve the cavitation of the fluid.
  • any geometry of the duct 20 allowing cavitation of the fluid can be envisaged. Any pressure-reducing geometry, configured to induce cavitation of the fluid, can more particularly be considered.
  • the efficiency of the degassing by method 1 can be optimized so that a proportion of non-condensable gases in the gas phase G is as high as possible.
  • Several solutions are possible and can be used in a complementary or alternative manner. These solutions are detailed below.
  • the reactor can be a microfluidic reactor.
  • the use of a microfluidic duct makes it possible to induce micro-cavitation of the fluid.
  • Micro-cavitation can cause the generation of a dense dispersion of bubbles with a size substantially less than 1 mm, or even substantially less than 100 ⁇ m.
  • Micro-cavitation is therefore distinguished from the most common cavitation carried out at a macro-scale, that is to say at a scale of at least a centimeter.
  • These bubbles are then characterized by a very large interfacial surface per unit volume, in a very small volume of liquid.
  • the interfacial surface per unit volume of the bubbles may be greater than 1000 m 1 for a volume of the fluid less than 0.55 mm 3 .
  • This dense dispersion of bubbles can form a cavitation pocket, of micrometric size in a direction substantially perpendicular to the direction of the flow, and micrometric to millimeter in a direction substantially parallel to the direction of the flow.
  • At least one of the first portion 21, the second portion 22 and the third portion 23 has at least one dimension of its cross section to the longitudinal axis of the duct 20, less than 1 mm, or even less than 500 ⁇ m.
  • the entire duct 20 has at least one dimension of its cross section to its longitudinal axis, less than 1 mm, or even less than 500 ⁇ m.
  • the reduced hydraulic diameter D2 can more particularly be appreciably less than 1 mm, preferably less than 800 ⁇ m, preferably less than 300 ⁇ m, preferably less than 150 ⁇ m, even more preferably less than 90 ⁇ m.
  • the second portion 22 may have a cross section to the longitudinal axis x of the duct, with an aspect ratio greater than or equal to 3.
  • the aspect ratio also called aspect ratio, denotes the ratio between the longest dimension and the shortest dimension of the cross section, for example between one of its length and width, and the other of its length and width.
  • the second portion 22 may have a cross section of area A1, substantially perpendicular to the longitudinal axis x of the duct, and the first portion 21 may have a cross section of area A2, substantially perpendicular to the longitudinal axis x of the duct, so that the fluid passage area ratio A1 / A2 is substantially greater than or equal to 3.
  • An aspect ratio greater than or equal to 3, and / or a passage area ratio fluid greater than or equal to 3, makes it possible to confine the fluid in at least one dimension, relative to the dimensions of the cross section of the first portion 21. This confinement makes it possible to increase the flow speed 11b of the fluid at the level of the second portion 22. The increase in the flow speed of the fluid makes it possible to lower the local pressure and thus to generate cavitation, and preferably to achieve a turbulent flow regime.
  • the reactor 2 can thus comprise a plurality of conduits 20, for example arranged in parallel, while remaining of a limited volume.
  • the reactor 2 can in fact comprise a plurality of conduits 20 arranged in parallel. A larger quantity of fluid can thus be degassed in parallel.
  • each of the conduits 20 can open out into the same separation chamber 4.
  • Each of the conduits 20 can be connected to the same tank 3.
  • the flow 11c of the fluid can be turbulent downstream of the second portion 22, and in particular in the third portion 23.
  • the flow can in particular have a Reynolds number greater than 2300.
  • a turbulent flow makes it possible, on the one hand, to promote a stirring of the liquid phase of the fluid, and in particular to promote the mixing of bubbles and dissolved species, such as non-condensable gases, in the liquid phase of the fluid.
  • bubbles and dissolved species such as non-condensable gases
  • a turbulent flow makes it possible to avoid the presence of dead volume in the reactor 2.
  • the Fluid flow velocity can be set so that the fluid flow is turbulent, having a Reynolds number greater than 2300, downstream of the second portion 22.
  • the turbulent flow of the fluid in synergy with the use of a microfluidic conduit 20 and therefore the generation12 of a dispersion of bubbles with a high interfacial area, allows the intensification of the phase transfer 13 of the dissolved gases.
  • the proportion in the gas phase of the non-condensable gases can more quickly reach its equilibrium value given by Henry's law.
  • the third portion 23, or the third portion 23 plus a pipe connection 45 connecting the reactor 2 to the separation chamber 4 may have a length chosen to temporally dissociate the generation 12 of the bubbles by cavitation and the separation 14 of the liquid phase L and the gas phase G.
  • the pressure and the temperature of the experimental set-up can be adjusted.
  • the pressure P3 downstream of the second portion 22, and preferably up to the separation 14 of the liquid phase L and the gas phase G, can be chosen 16 so as to avoid redissolution of the gases in the liquid phase L. furthermore, maintaining 16 a low downstream pressure P3 induces additional pressure drops of the fluid during its flow 11c in the third portion 23 and therefore promotes the creation of a larger gas phase G.
  • the pressure P2 in the second portion 22 and the pressure P3 downstream of the second portion 22, and in particular in the third portion 23, are preferably less than the saturated vapor pressure (P sat ) of the fluid at the temperature of the fluid in reactor inlet.
  • P sat saturated vapor pressure
  • the proportion at equilibrium of non-condensable gases in the gas phase G depends in part on the pressure conditions applied to the fluid. Maintaining a low pressure P3 of the fluid downstream of the second portion 22 makes it possible to promote the phase transfer of the non-condensable gases.
  • a concentration of gas dissolved in the degassed liquid phase of less than 1 mg / L can be reached.
  • the concentration of gas dissolved in the liquid phase can be measured by gas concentration probes 7, arranged upstream and / or downstream of the reactor 2. More particularly the pressure P3 downstream of the second portion 22 can be less than the ambient pressure, approximately 1 bar.
  • the flow rate and the pressure P3 in the third portion 23 can be adjusted in order to generate a flow having a cavitation number o less than 1 or even as low as possible in order to optimize the degassing.
  • the cavitation number o is here defined as the ratio between the pressure drop inducing cavitation on the pressure drop generated by the flow, according to the following mathematical formula, with p the density of the fluid and U the speed of the fluid in the second portion 22. P - P S at 0.5 pU 2
  • the pressure P3 downstream of the second portion 22 can be controlled 16 by a vacuum pump 5 connected to the separation chamber 4.
  • the force of the vacuum applied by the vacuum pump 5 can for example be regulated as a function of the measurement of the pressure P3 by a pressure sensor 8 arranged downstream of the second portion 2, or even downstream of the reactor 2, as illustrated in FIG. 2.
  • the proportion at equilibrium of non-condensable gases in the gas phase G also depends on the temperature conditions applied to the fluid.
  • the fluid can be 18 at a temperature between the solidification temperature and the boiling temperature of the fluid.
  • the fluid is maintained at a temperature within this range. Temperature control makes it possible to promote the flow 11 of the fluid in the reactor 2 and to promote the transfer of dissolved gases. In this temperature range, the higher the temperature, the more the viscosity of the fluid can be reduced.
  • the process allows a compromise between promoting the transfer of dissolved gases and limiting the risk of degrading compounds that may be present in the fluid, or even the fluid itself.
  • the fluid when the fluid is water, the fluid can be maintained at a temperature between 0 and 100 ° C.
  • the fluid can be at a temperature chosen so as to maximize Henry's constant, or in an equivalent manner so as to minimize the solubility of the gases dissolved in the liquid phase.
  • the temperature of the fluid can be controlled 18 by a heating device, preferably making it possible to maintain the reactor 2 at the desired temperature, or even the entire experimental set-up.
  • a heating device preferably making it possible to maintain the reactor 2 at the desired temperature, or even the entire experimental set-up.
  • a heating device preferably making it possible to maintain the reactor 2 at the desired temperature, or even the entire experimental set-up.
  • a heat exchanger or a thermostatically controlled enclosure can be used.
  • Temperature sensors 6 can also be placed upstream and downstream of the reactor 2 in order to measure the temperature of the fluid, as illustrated in FIG. 2.
  • the fluid may also have a viscosity of less than 5 mPa.s (10 3 Pa.s) at the temperature of the implementation of the method.
  • the fluid can more particularly have a viscosity of less than 2 mPa.s when the fluid is at a temperature of 20 ° C.
  • the fluid can be sufficiently low viscous to facilitate its flow in the reactor 2, and thus facilitate its cavitation.
  • the viscosity of the fluid may preferably be between 0.5 mPa.s and 5 mPa.s at the temperature for carrying out the process, and preferably between 0.5 mPa.s and 2 mPa.s, in order to facilitate its flow through this duct.
  • the fluid can more particularly be water.
  • the method can be configured to remove a particular gas from among a plurality of non-condensable gases.
  • the temperature of the fluid at least downstream of the second portion 22 of the conduit 20, can be chosen 18 as that corresponding to the lowest solubility of the target gas. Equivalently, this temperature can be chosen so as to maximize the Henry's constant of the target gas.
  • the Henry's constant of a gas is generally maximum when the solubility of that gas is minimum.
  • the Henry's constant of oxygen, nitrogen, carbon dioxide in water is maximum at a temperature substantially between 100 and 130 ° C.
  • an increase in the temperature of the fluid promotes degassing.
  • the fluid is water under cavitation at a temperature of approximately 130 ° C, the degassing carried out by the process will be more selective towards the C0 2 than towards N 2 and 0 2.
  • a temperature close to 100 ° C may be more appropriate to maximize the degassing of N 2 and 0 2.
  • the temperature downstream of the second portion 22 can be chosen so as to promote the liquid phase diffusion of a gas among the plurality of dissolved gases. Since the temperature influences the rate of diffusion of the gases in the liquid phase, a more or less rapid degassing of the various dissolved gases can thus be obtained. Thus the degassing of the fluid can be made more selective for a particular dissolved gas.
  • the fluid is under a pressure P1 18
  • the fluid is at a temperature T

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Abstract

The invention relates to a method for degassing a fluid comprising the following steps: supplying, at the inlet of a reactor comprising at least one microfluidic pipe, a fluid that can comprise at least one dissolved gas; then making the fluid flow through the reactor, the at least one pipe comprising a portion having a smaller hydraulic diameter, and the flow being parameterised such that bubbles are generated by micro-cavitation, the fluid then comprising a liquid phase and a gas phase; then allowing the at least partial transfer of the at least one dissolved gas present in the fluid from the liquid phase to the gas phase; separating the liquid phase and the gas phase; and recovering the liquid phase in order to obtain the degassed fluid, the method not involving the application of ultrasound to the fluid between the step in which the fluid is supplied to the reactor and the step of separating the liquid phase and the gas phase.

Description

l Procédé de dégazage d’un fluide DOMAINE TECHNIQUE l Process for degassing a fluid TECHNICAL FIELD
La présente invention concerne le domaine des procédés de dégazage d’un fluide, et plus particulièrement le domaine des procédés de dégazage d’un fluide par cavitation. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse l’extraction de gaz dissouts dans le fluide, et plus particulièrement un liquide. ETAT DE LA TECHNIQUE The present invention relates to the field of processes for degassing a fluid, and more particularly to the field of processes for degassing a fluid by cavitation. It finds a particularly advantageous application in the extraction of gas dissolved in the fluid, and more particularly a liquid. STATE OF THE ART
L’extraction au moins partielle des gaz dissouts dans un fluide, aussi appelé dégazage, est une pratique courante, tout d’abord afin d’éviter que ces gaz ne réagissent avec d’autres composés dissouts dans le fluide. Par exemple, le dioxygène dissout peut être extrait d’un solvant lorsque d’autres composés destinés à être dissouts dans ce solvant sont sensibles au dioxygène. Les gaz dissouts peuvent en outre être extraits d’un fluide, en amont de certaines étapes technologiques de traitement du fluide, afin d’éviter la formation de bulles pouvant être problématique pendant ces étapes technologiques. Par exemple, la formation de bulles de gaz quand un fluide est solidifié peut être indésirable. II existe plusieurs solutions pour dégazer un fluide. Tout d’abord, le dégazage d'un fluide peut être réalisé grâce à l'utilisation d'une réaction chimique en phase liquide. Dans l'industrie agroalimentaire, on peut citer comme exemple l'élimination du dioxygène dissout dans le vin par réaction chimique avec les sels de sulfite. Ce procédé implique toutefois l’ajout de réactifs chimiques dans le fluide à dégazer. The at least partial extraction of the gases dissolved in a fluid, also called degassing, is a common practice, first of all in order to prevent these gases from reacting with other compounds dissolved in the fluid. For example, dissolved dioxygen can be extracted from a solvent when other compounds intended to be dissolved in that solvent are sensitive to dioxygen. The dissolved gases can also be extracted from a fluid, upstream of certain technological steps for treating the fluid, in order to avoid the formation of bubbles which may be problematic during these technological steps. For example, the formation of gas bubbles when a fluid is solidified may be undesirable. There are several solutions for degassing a fluid. First, the degassing of a fluid can be achieved through the use of a chemical phase reaction liquid. In the food industry, one can cite as an example the elimination of dioxygen dissolved in wine by chemical reaction with sulphite salts. This process however involves the addition of chemical reagents in the fluid to be degassed.
Il est également possible de dégazer un liquide par substitution avec un autre gaz. Ce procédé s'apparente toutefois plutôt à un remplacement des gaz dissouts qu'à un dégazage. It is also possible to degas a liquid by substitution with another gas. However, this process is more akin to replacing dissolved gases than to degassing.
Plusieurs procédés de dégazage visent à effectuer un transfert des gaz dissouts dans une phase liquide vers une phase gazeuse, la phase liquide pouvant être séparée de la phase gazeuse pour obtenir le fluide dégazé. Un tel transfert est lié à un phénomène pouvant être modélisé par la loi de Henry. Plus particulièrement, la solubilité d'un gaz peut obéir à loi de Henry, c'est-à-dire que l’équilibre entre la quantité de gaz dissout en phase liquide et la quantité de gaz dans la phase gazeuse, en contact avec la phase liquide, est contrôlé par la relation suivante, pour un gaz donné : x = H Xi P avec xg la fraction molaire des gaz en phase gazeuse, X| la fraction molaire des gaz dissouts en phase liquide, H la constante de Henry du gaz considéré, en Pa, et P la pression en phase gaz en Pa. Several degassing processes aim to transfer the gases dissolved in a liquid phase to a gas phase, the liquid phase being able to be separated from the gas phase to obtain the degassed fluid. Such a transfer is linked to a phenomenon that can be modeled by Henry's law. More particularly, the solubility of a gas can obey Henry's law, i.e. the equilibrium between the quantity of gas dissolved in the liquid phase and the quantity of gas in the gas phase, in contact with the gas. liquid phase, is controlled by the following relation, for a given gas: x = H Xi P with x g the molar fraction of gases in gas phase, X | the molar fraction of the gases dissolved in the liquid phase, H the Henry's constant of the gas considered, in Pa, and P the pressure in the gas phase in Pa.
La loi de Henry traduit ainsi le fait que pour diminuer la fraction molaire en phase liquide des gaz dissouts X|, il est possible d’augmenter la constante de Henry et/ou de diminuer la pression totale du fluide. Plusieurs procédés existent qui exploitent le phénomène susmentionné, parmi lesquels l’on trouve les procédés décrits ci-dessous. Henry's law thus reflects the fact that in order to decrease the molar fraction in liquid phase of dissolved gases X |, it is possible to increase Henry's constant and / or to decrease the total pressure of the fluid. Several methods exist which exploit the aforementioned phenomenon, among which are the methods described below.
Un premier type de procédés de dégazage connu est le dégazage par le vide. Le dégazage d'un fluide peut être réalisé grâce une diminution de pression dans une cuve étanche contenant le fluide à dégazer. Ce procédé joue sur l'abaissement de la pression partielle des gaz dans une phase gazeuse présente dans la cuve. Cette diminution de la pression partielle engendre une diminution de la fraction molaire des gaz en phase gazeuse. À travers la loi de Henry, il apparaît que, à l'interface gaz- liquide, un déséquilibre est créé qui génère le transfert des gaz dissouts de la phase liquide à la phase gazeuse. Par exemple, le document US 6,119,484 (A) concerne un dispositif de dégazage de verre fondu par dégazage sous vide. Le désavantage principal de ce type de procédé est qu'il est généralement réalisé de façon discontinue. A first type of known degassing process is vacuum degassing. The degassing of a fluid can be achieved by reducing the pressure in a sealed tank containing the fluid to be degassed. This process operates on the lowering of the partial pressure of the gases in a gas phase present in the tank. This reduction in the partial pressure causes a reduction in the molar fraction of the gases in the gaseous phase. Through Henry's law, it appears that, at the gas-liquid interface, an imbalance is created which generates the transfer of dissolved gases from the liquid phase to the gas phase. For example, document US Pat. No. 6,119,484 (A) relates to a device for degassing molten glass by degassing under vacuum. The main disadvantage of this type of process is that it is generally carried out batchwise.
Un deuxième type de procédés de dégazage utilisé est le dégazage par ébullition du fluide. De façon générale, la solubilité des gaz dissouts dans une phase liquide diminue avec la température. Ce procédé se base sur le fait que la solubilité d’un gaz dissout en phase liquide diminue avec une élévation de température pour atteindre sa valeur minimale lorsque la constante de Henry du gaz est maximale. On peut citer comme exemple le dégazage de l'eau utilisé dans les usines de production d'électricité en contact avec les turbines à vapeur, le dégazage d’un fluide dans un caloduc décrit par le document CN 1510386 (A) ou le dégazage de fluide de refroidissement décrit dans le document US 3,789,577 (A). Le désavantage principal de ce type de procédés est qu'il impose une élévation significative de la température du fluide. Cette élévation de température peut entraîner la dégradation de composés présents dans le fluide, voire la dégradation du fluide lui-même. Par exemple, des réactions chimiques indésirables peuvent se produire en phase gazeuse et/ou liquide, telles qu’une oxydation d’un composé dissout en phase liquide, une auto-décomposition des composés en phase gazeuse. A second type of degassing process used is degassing by boiling the fluid. In general, the solubility of gases dissolved in a liquid phase decreases with temperature. This process is based on the fact that the solubility of a gas dissolved in liquid phase decreases with a rise in temperature to reach its minimum value when the Henry's constant of the gas is maximum. One example is the degassing of water used in electricity production plants in contact with steam turbines, the degassing of a fluid in a heat pipe described by document CN 1510386 (A) or the degassing of coolant described in document US Pat. No. 3,789,577 (A). The main disadvantage of this type of process is that it requires a significant increase in the temperature of the fluid. This temperature rise can lead to the degradation of compounds present in the fluid, or even the degradation of the fluid itself. For example, undesirable chemical reactions can occur in gas and / or liquid phase, such as oxidation of a dissolved compound in liquid phase, self-decomposition of compounds in gas phase.
Il existe un autre type de procédés de dégazage exploitant le phénomène susmentionné, qui se caractérise par une étape dans laquelle le fluide est traité par cavitation. Plus particulièrement, le fluide est soumis à une dépression de sorte que la pression du fluide devient inférieure à sa pression de vapeur saturante. Dès lors, des bulles de vapeur sont susceptibles d’être générées et de former une phase gazeuse, vers laquelle un transfert des gaz dissouts à partir de la phase liquide peut être subséquemment effectué, communément désigné comme le phénomène de désorption. There is another type of degassing process exploiting the aforementioned phenomenon, which is characterized by a step in which the fluid is treated by cavitation. More particularly, the fluid is subjected to a vacuum so that the pressure of the fluid becomes lower than its saturated vapor pressure. Therefore, vapor bubbles are likely to be generated and form a gas phase, to which a transfer of dissolved gases from the liquid phase can be subsequently carried out, commonly referred to as the phenomenon of desorption.
Il est notamment connu du document Z. Yang et al., A prototype of ultrasonic micro-degassing device for portable dialysis System, Sensors and Actuators A: Physical, 95, 274-280, 2002, un dispositif microfluidique de dégazage d’un fluide par cavitation acoustique. Le fluide à dégazer est soumis à une onde acoustique, ici des ultrasons, afin de permettre sa cavitation. Pour cela, le dispositif de dégazage comprend une chambre de dégazage et un module piézo-transducteur pour l’émission d’ultrasons. La cavitation acoustique et l’élimination des bulles de gaz sont réalisées dans la chambre de dégazage. L’élimination des bulles de gaz est réalisée par des canaux hydrophobes répartis tout le long de la chambre de dégazage. Toutefois, l’utilisation d’ultrasons peut induire une élévation non contrôlée de la température du fluide. Ici encore, cette élévation de température peut entraîner la dégradation de composés présents dans le fluide, voire la dégradation du fluide lui-même. It is known in particular from the document Z. Yang et al., A prototype of ultrasonic micro-degassing device for portable dialysis System, Sensors and Actuators A: Physical, 95, 274-280, 2002, a microfluidic device for degassing a fluid by acoustic cavitation. The fluid to be degassed is subjected to an acoustic wave, here ultrasound, in order to allow its cavitation. For this, the degassing device comprises a degassing chamber and a piezo-transducer module for the emission of ultrasound. Acoustic cavitation and the elimination of gas bubbles are carried out in the degassing chamber. The elimination of gas bubbles is carried out by hydrophobic channels distributed all along the degassing chamber. However, the use of ultrasound can induce an uncontrolled rise in the temperature of the fluid. Here again, this temperature rise can lead to the degradation of compounds present in the fluid, or even the degradation of the fluid itself.
Il est en outre connu du document US 3,853,500 (A), un procédé de dégazage de fluides visqueux. Ce procédé comprend une étape dans laquelle le fluide est passé à travers une cloison perforée pour le dégazer et y former des bulles et une étape subséquente dans laquelle le fluide est agité en le soumettant à des ultrasons. Ici encore, l’utilisation d’ultrasons peut induire une élévation non contrôlée de la température du fluide. It is also known from document US Pat. No. 3,853,500 (A), a process for degassing viscous fluids. This method comprises a step in which the fluid is passed through a perforated partition to degas it and form bubbles therein and a subsequent step in which the fluid is stirred by subjecting it to ultrasound. Here still, the use of ultrasound can induce an uncontrolled rise in the temperature of the fluid.
Un objet de la présente invention est donc de proposer un procédé de dégazage par cavitation permettant d’améliorer le dégazage d’un fluide. Un autre objet de l’invention peut être d’augmenter l’efficacité du procédé de dégazage par cavitation d’un fluide. Un autre objet de l’invention peut être d’améliorer l’élimination par cavitation d’au moins un gaz dissout dans un fluide tout en limitant le risque de dégradation de composés éventuellement présents dans le fluide, voire le risque de dégradation du fluide lui-même, lors du dégazage. Plus particulièrement, un objet de l’invention est de limiter l’élévation de la température du fluide au cours du procédé de façon à éviter la dégradation de composés éventuellement présents dans le fluide, voire la dégradation du fluide lui-même. An object of the present invention is therefore to provide a process for degassing by cavitation making it possible to improve the degassing of a fluid. Another object of the invention may be to increase the efficiency of the process for degassing by cavitation of a fluid. Another object of the invention may be to improve the elimination by cavitation of at least one gas dissolved in a fluid while limiting the risk of degradation of compounds possibly present in the fluid, or even the risk of degradation of the fluid therein. - even, during degassing. More particularly, an object of the invention is to limit the rise in the temperature of the fluid during the process so as to avoid the degradation of compounds possibly present in the fluid, or even the degradation of the fluid itself.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. II est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. The other objects, features and advantages of the present invention will become apparent on examination of the following description and the accompanying drawings. It is understood that other advantages can be incorporated.
RESUME ABSTRACT
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un procédé de dégazage d’un fluide comprenant les étapes suivantes: To achieve this objective, according to one embodiment there is provided a process for degassing a fluid comprising the following steps:
- fournir, en entrée d’un réacteur, un fluide pouvant comprendre au moins un gaz dissout ; puis - supplying, at the inlet of a reactor, a fluid which may include at least one dissolved gas; then
- faire s’écouler le fluide à travers le réacteur, le réacteur comprenant au moins un conduit fluidique, l’au moins un conduit fluidique comprenant une première portion, une deuxième portion et une troisième portion, la deuxième portion étant disposée entre la première portion et la troisième portion, la deuxième portion présentant un diamètre hydraulique réduit par rapport à la première portion et à la troisième portion, et l’écoulement étant paramétré de sorte que des bulles sont générées par cavitation, le fluide comprenant alors une phase liquide et une phase gazeuse, puis - causing the fluid to flow through the reactor, the reactor comprising at least one fluidic conduit, the at least one fluidic conduit comprising a first portion, a second portion and a third portion, the second portion being disposed between the first portion and the third portion, the second portion having a reduced hydraulic diameter with respect to the first portion and the third portion, and the flow being configured so that bubbles are generated by cavitation, the fluid then comprising a liquid phase and a gas phase, then
- permettre le transfert au moins partiel de l’au moins un gaz dissout présent, voire restant, dans la phase liquide à la phase gazeuse ; - séparer la phase liquide et la phase gazeuse ; et - allow at least partial transfer of at least one dissolved gas present, or even remaining, in the liquid phase to the gas phase; - separating the liquid phase and the gas phase; and
- récupérer la phase liquide pour obtenir le fluide dégazé. - recover the liquid phase to obtain the degassed fluid.
Avantageusement, le procédé est exempt de l’application d’ultrasons au fluide entre l’étape dans laquelle le fluide est fourni en entrée du réacteur et l’étape de séparation de la phase liquide et de la phase gazeuse. Ainsi, le procédé met en œuvre un dégazage d’un fluide par cavitation hydrodynamique. Par la cavitation hydrodynamique, le dégazage est effectué en appliquant un abaissement de pression en continu dans le fluide, lors de son écoulement dans l’au moins un réacteur. Dès lors, le procédé de dégazage peut être mis en œuvre de façon continue. Advantageously, the method is exempt from the application of ultrasound to the fluid between the step in which the fluid is supplied at the inlet of the reactor and the step of separating the liquid phase and the gas phase. Thus, the method implements degassing of a fluid by hydrodynamic cavitation. By hydrodynamic cavitation, degassing is carried out by applying a continuous pressure drop in the fluid as it flows through the at least one reactor. Therefore, the degassing process can be implemented continuously.
En outre, le procédé étant exempt de l’application d’ultrasons sur le fluide, le procédé permet de limiter, voire d’éviter une élévation de la température non contrôlée du fluide. Ainsi, le fluide peut être sensiblement à température ambiante, par exemple pour éviter la dégradation de composés dissouts dans le fluide, voire la dégradation du fluide lui-même. Le fluide peut en outre être à une température contrôlée. In addition, since the method does not require the application of ultrasound to the fluid, the method makes it possible to limit or even avoid an uncontrolled rise in the temperature of the fluid. Thus, the fluid can be substantially at ambient temperature, for example to avoid the degradation of compounds dissolved in the fluid, or even the degradation of the fluid itself. The fluid can further be at a controlled temperature.
De préférence, la phase liquide et la phase gazeuse sont séparées en sortie du réacteur. Preferably, the liquid phase and the gas phase are separated at the outlet of the reactor.
De manière facultative, le procédé peut en outre présenter au moins l’une quelconque des caractéristiques suivantes, éventuellement utilisées en association ou alternativement. Optionally, the method may further exhibit at least any one of the following characteristics, optionally used in combination or alternatively.
L’au moins un conduit fluidique peut être un conduit microfluidique. L’utilisation d’un conduit microfluidique permet d’induire la micro-cavitation du fluide. Du fait de ce faible diamètre hydraulique, une dispersion dense de bulles de taille millimétrique, voire micrométrique, peut être créée. Ces bulles sont alors caractérisées par une aire interfaciale par unité de volume pouvant être supérieure à 3000 m 1. Le transfert de phase des gaz dissouts est ainsi facilité, augmentant l’efficacité du procédé de dégazage. De préférence le diamètre hydraulique réduit est inférieur à 1 mm, de préférence à 800 pm, de préférence inférieur à 300 pm, de préférence inférieur à 150 pm, encore plus préférentiellement inférieur à 100 pm. The at least one fluidic conduit can be a microfluidic conduit. The use of a microfluidic duct makes it possible to induce micro-cavitation of the fluid. Due to this small hydraulic diameter, a dense dispersion of bubbles of millimeter or even micrometric size can be created. These bubbles are then characterized by an interfacial area per unit of volume which may be greater than 3000 m 1 . The phase transfer of dissolved gases is thus facilitated, increasing the efficiency of the degassing process. Preferably the reduced hydraulic diameter is less than 1 mm, preferably 800 μm, preferably less than 300 μm, preferably less than 150 μm, even more preferably less than 100 μm.
La phase liquide et la phase gazeuse peuvent être séparées en sortie du réacteur, la troisième portion présentant une longueur choisie pour dissocier temporellement la génération des bulles par cavitation et la séparation de la phase liquide et de la phase gazeuse. Le procédé permet ainsi que le fluide s’écoule dans la troisième portion de façon à favoriser le transfert de phase des gaz dissouts. The liquid phase and the gas phase can be separated at the outlet of the reactor, the third portion having a length chosen to temporally dissociate the generation of bubbles by cavitation and the separation of the liquid phase and the gas phase. The process thus allows the fluid to flow into the third portion so as to promote the phase transfer of the dissolved gases.
La première portion, la deuxième portion et la troisième portion sont de préférence adjointes. L’au moins un conduit du réacteur peut comprendre l’un au moins parmi un diaphragme, voire un micro-diaphragme, un Venturi, voire un micro-Venturi et une marche, voire une micro-marche. La marche peut en outre présenter une arrête saillante. The first portion, the second portion and the third portion are preferably adjoining. The at least one duct of the reactor can comprise at least one of a diaphragm, even a micro-diaphragm, a Venturi, even a micro-Venturi and a step, or even a micro-step. The step may also have a protruding edge.
La deuxième portion peut présenter une section transversale à un axe longitudinal du conduit, de rapport d’aspect supérieur ou égal à 3. De façon alternative ou complémentaire, la première portion peut présenter une section transversale d’aire A1, et la deuxième portion peut présenter une section transversale d’aire A2, les sections transversales étant perpendiculaires à un axe longitudinal (x) du conduit, de sorte que le rapport A1/A2 est supérieur ou égal à 3. The second portion may have a cross section to a longitudinal axis of the duct, with an aspect ratio greater than or equal to 3. Alternatively or complementarily, the first portion may have a cross section of area. A1, and the second portion may have a cross section of area A2, the cross sections being perpendicular to a longitudinal axis (x) of the duct, so that the ratio A1 / A2 is greater than or equal to 3.
Le fluide peut présenter une viscosité inférieure à 5 mPa.s (103 Pa.s) à la température de mise en œuvre du procédé, de préférence la viscosité du fluide étant comprise entre 0,5 mPa.s et 5 mPa.s à la température de 20 °C. The fluid may have a viscosity of less than 5 mPa.s (10 3 Pa.s) at the operating temperature of the process, preferably the viscosity of the fluid being between 0.5 mPa.s and 5 mPa.s at the temperature of 20 ° C.
L’écoulement du fluide dans l’au moins un réacteur peut être paramétré de façon à être turbulent au moins en aval de la deuxième portion. Un régime turbulent permet de favoriser le mélange des gaz dissouts en phase liquide. Selon un exemple, la vitesse d’écoulement du fluide dans l’au moins un réacteur, est paramétrée de sorte que l’écoulement est turbulent au moins en aval de la deuxième portion. Le régime turbulent est atteint lorsque le nombre de Reynolds de l'écoulement est supérieur à 2300, le nombre de Reynolds étant définit comme : pUD Re = — m avec U la vitesse d’écoulement du fluide (en m.s 1), D le diamètre hydraulique (en m), p la masse volumique du liquide (en kg.m 3), et m sa viscosité (en Pa.s). Ainsi la diffusion des gaz dissouts de la phase liquide à l’interface liquide-gaz, à la surface des bulles, est accélérée. L’efficacité du procédé de dégazage est ainsi encore augmentée. En outre, l’aire interfaciale totale par unité de volume des bulles générées est ainsi très importante, ce qui, en synergie avec le caractère turbulent de l’écoulement du fluide, permet d’intensifier le transfert des gaz dissouts et contribue à améliorer l’efficacité du procédé. The flow of the fluid in the at least one reactor can be configured so as to be turbulent at least downstream of the second portion. A turbulent regime makes it possible to promote the mixing of the dissolved gases in the liquid phase. According to one example, the flow speed of the fluid in the at least one reactor is set so that the flow is turbulent at least downstream of the second portion. The turbulent regime is reached when the Reynolds number of the flow is greater than 2300, the Reynolds number being defined as: pUD Re = - m with U the flow speed of the fluid (in ms 1 ), D the diameter hydraulic (in m), p the density of the liquid (in kg.m 3 ), and m its viscosity (in Pa.s). Thus the diffusion of dissolved gases from the liquid phase to the liquid-gas interface, on the surface of the bubbles, is accelerated. The efficiency of the degassing process is thus further increased. In addition, the total interfacial area per unit volume of the bubbles generated is thus very large, which, in synergy with the turbulent nature of the flow of the fluid, makes it possible to intensify the transfer of dissolved gases and helps to improve the flow. efficiency of the process.
Lorsque le fluide s’écoule dans la troisième portion, le fluide peut être à une pression inférieure à la pression du fluide dans la première portion, et par exemple inférieure à la pression ambiante. De préférence ladite pression est inférieure à la pression de saturation de l’au moins un gaz dissouts, à la température du fluide en entrée du réacteur. When the fluid flows into the third portion, the fluid may be at a pressure lower than the pressure of the fluid in the first portion, and for example lower than ambient pressure. Preferably, said pressure is less than the saturation pressure of the at least one dissolved gas, at the temperature of the fluid entering the reactor.
Lorsque le fluide s’écoule dans la troisième portion, la pression dans la troisième portion est de préférence inférieure à la pression ambiante, de sensiblement 1 bar. When the fluid flows into the third portion, the pressure in the third portion is preferably less than ambient pressure, by substantially 1 bar.
Lorsque le fluide s’écoule dans la troisième portion, voire jusqu’à ce que la phase liquide et la phase gazeuse soient séparées entre elles, le fluide peut être à une température comprise entre la température ambiante et la température d’ébullition du fluide. Le fluide peut être à une température comprise entre la température de solidification du fluide, par exemple 0°C pour l'eau à 1 bar, et sa température d'ébullition, par exemple 100 °C pour l'eau à 1 bar. Lorsque le fluide s’écoule dans la troisième portion, voire jusqu’à ce que la phase liquide et la phase gazeuse soient séparées entre elles, le fluide peut être à une température choisie de façon à maximiser la constante de Henry de l’au moins un gaz dissout. Lorsque le fluide s’écoule dans la troisième portion, voire jusqu’à ce que la phase liquide et la phase gazeuse soient séparées entre elles, le fluide est à une température choisie de façon à minimiser la solubilité de l’au moins un gaz dissout. When the fluid flows in the third portion, or even until the liquid phase and the gas phase are separated from one another, the fluid can be at a temperature between room temperature and the boiling temperature of the fluid. The fluid can be at a temperature between the solidification temperature of the fluid, for example 0 ° C for water at 1 bar, and its boiling temperature, for example 100 ° C for water at 1 bar. When the fluid flows in the third portion, or even until the liquid phase and the gas phase are separated from each other, the fluid can be at a temperature chosen so as to maximize the Henry's constant of at least a dissolved gas. When the fluid flows in the third portion, or even until the liquid phase and the gas phase are separated from each other, the fluid is at a temperature chosen so as to minimize the solubility of the at least one dissolved gas .
Lorsque le fluide s’écoule dans la troisième portion, voire jusqu’à ce que la phase liquide et la phase gazeuse soient séparées entre elles, le fluide comprenant une pluralité de gaz dissouts, la température peut être choisie de façon à maximiser la constante de Henry d’un gaz parmi la pluralité de gaz dissouts, afin de permettre une sélectivité du dégazage vis à vis d’un gaz dissout en particulier. When the fluid flows in the third portion, or even until the liquid phase and the gas phase are separated from each other, the fluid comprising a plurality of dissolved gases, the temperature can be chosen so as to maximize the constant of Henry of a gas from among the plurality of dissolved gases, in order to allow selectivity of the degassing with respect to a dissolved gas in particular.
Lorsque le fluide s’écoule dans la troisième portion, voire dans le réacteur, voire jusqu’à ce que la phase liquide et la phase gazeuse soient séparées entre elles, le fluide comprenant une pluralité de gaz dissouts, le fluide peut être à une température choisie de façon à favoriser le dégazage d’un gaz parmi la pluralité de gaz dissouts, et notamment le transfert au moins partiel de l’au moins un gaz dissout. When the fluid flows in the third portion, or even in the reactor, or even until the liquid phase and the gas phase are separated from each other, the fluid comprising a plurality of dissolved gases, the fluid can be at a temperature chosen so as to promote the degassing of a gas from among the plurality of dissolved gases, and in particular the at least partial transfer of the at least one dissolved gas.
La température du fluide peut être contrôlée par un dispositif chauffant. The temperature of the fluid can be controlled by a heating device.
Par ailleurs, le réacteur peut comprendre une pluralité de conduits. De préférence les conduits sont disposés en parallèle. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Furthermore, the reactor can include a plurality of conduits. Preferably the conduits are arranged in parallel. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : The aims, objects, as well as the characteristics and advantages of the invention will become more apparent from the detailed description of an embodiment thereof which is illustrated by the following accompanying drawings in which:
La figure 1 représente les étapes du procédé de dégazage selon un mode de réalisation de l’invention. Figure 1 shows the steps of the degassing process according to one embodiment of the invention.
La figure 2 représente un schéma du montage expérimental du procédé de dégazage selon un mode de réalisation de l’invention. Figure 2 shows a diagram of the experimental setup of the degassing process according to one embodiment of the invention.
La figure 3 représente l’évolution du diamètre hydraulique D des portions du conduit au cours de l’écoulement du fluide, selon un mode de réalisation de l’invention. La figure 4 représente l’évolution de la vitesse d’écoulement F du fluide au cours de l’écoulement du fluide, selon le mode de réalisation illustré en figure 3. FIG. 3 shows the change in the hydraulic diameter D of the portions of the conduit during the flow of the fluid, according to one embodiment of the invention. Figure 4 shows the change in the flow velocity F of the fluid during the flow of the fluid, according to the embodiment illustrated in Figure 3.
La figure 5 représente l’évolution de la pression P au cours de l’écoulement du fluide, selon le mode de réalisation illustré en figure 3. Figure 5 shows the change in pressure P during the flow of the fluid, according to the embodiment illustrated in Figure 3.
La figure 6 représente l’évolution de la fraction volumique a de la phase gazeuse au cours de l’écoulement du fluide, selon le mode de réalisation illustré en figure 3. Figure 6 shows the change in the volume fraction a of the gas phase during the flow of the fluid, according to the embodiment illustrated in Figure 3.
La figure 7 représente un conduit du réacteur selon un mode de réalisation de l’invention. FIG. 7 represents a conduit of the reactor according to an embodiment of invention.
La figure 8 représente un conduit du réacteur selon un autre mode de réalisation de l’invention. Figure 8 shows a reactor conduit according to another embodiment of the invention.
La figure 9 représente un conduit du réacteur selon un autre mode de réalisation de l’invention. Figure 9 shows a reactor conduit according to another embodiment of the invention.
La figure 10 représente des exemples d'écoulement (de la droite vers la gauche) observé dans le procédé de dégazage selon un mode de réalisation de l’invention, le conduit comprenant une micro-marche. Figure 10 shows examples of flow (from right to left) observed in the degassing process according to one embodiment of the invention, the conduit comprising a micro-step.
La figure 11 représente un exemple d'écoulement (de la droite vers la gauche) observé dans le procédé de dégazage selon un mode de réalisation de l’invention, le conduit comprenant un micro-diaphragme. Figure 11 shows an example of flow (from right to left) observed in the degassing process according to one embodiment of the invention, the conduit comprising a micro-diaphragm.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. The drawings are given by way of example and are not limiting of the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate understanding of the invention and are not necessarily on the scale of practical applications.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DETAILED DESCRIPTION
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme dégazage désigne l’extraction au moins partielle des gaz dissouts dans un fluide, aussi connue sous le nom de désorption. De façon équivalente, le dégazage consiste à diminuer la concentration de gaz dissouts dans une phase liquide. Ainsi, dans le cadre de la présente invention, on distingue le dégazage d’un débullage ou encore désaération, qui consiste à éliminer des bulles initialement présentes dans une phase liquide par une simple séparation mécanique d'une phase gazeuse et d’une phase liquide. Le dégazage effectué lors de la mise en œuvre du procédé peut toutefois s’accompagner d’un débullage. It is specified that in the context of the present invention, the term degassing designates the at least partial extraction of the gases dissolved in a fluid, also known under the name of desorption. Equivalently, degassing consists in reducing the concentration of gas dissolved in a liquid phase. Thus, in the context of the present invention, a distinction is made between degassing and debubbling or deaeration, which consists in eliminating bubbles initially present in a liquid phase by a simple mechanical separation of a gas phase and a liquid phase. . The degassing carried out during the implementation of the process may, however, be accompanied by debubbling.
On entend par « gaz » un ensemble formé par des composés à l’état gazeux dans les conditions ambiantes de température et de pression, et des composés organiques volatils. À titre d’exemple non limitatif, ces gaz peuvent inclure le dioxygène, le diazote, le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, l’argon, le protoxyde d'azote et le méthane. The term "gas" is understood to mean a set formed by compounds in the gaseous state under ambient temperature and pressure conditions, and volatile organic compounds. By way of non-limiting example, these gases can include oxygen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, argon, nitrous oxide, and methane.
Ces gaz peuvent être qualifiés comme « incondensables », c’est-à-dire que, dans les conditions opératoires du procédé, ils ne subissent pas un changement de phase de l’état gazeux à l’état liquide et inversement. Ces gaz se dissolvent dans un fluide et peuvent subir un transfert d’une phase liquide dans laquelle ils sont dissouts à une phase gazeuse. These gases can be qualified as "incondensable", that is to say that, under the operating conditions of the process, they do not undergo a phase change from the gaseous state to the liquid state and vice versa. These gases dissolve in a fluid and can undergo transfer from a liquid phase in which they are dissolved to a gas phase.
Le fluide peut être qualifié comme « condensable », c’est à dire que, dans les conditions opératoire du procédé, il peut subir au moins partiellement un changement de phase de l’état gazeux, pouvant aussi être signé comme vapeur, à l’état liquide et inversement. Par exemple, le condensable est de l’eau pouvant être sous forme de liquide ou de vapeur. The fluid can be qualified as "condensable", that is to say that, in operating conditions of the process, it can at least partially undergo a phase change from the gaseous state, which can also be signed as vapor, in the liquid state and vice versa. For example, the condensable is water which can be in the form of a liquid or a vapor.
Par viscosité, on entend la viscosité dynamique du fluide en Pa.s. By viscosity is meant the dynamic viscosity of the fluid in Pa.s.
La pression est donnée en bar, correspondant à 1000 hPa dans le système international d’unités. The pressure is given in bar, corresponding to 1000 hPa in the international system of units.
Le « diamètre hydraulique » D est une grandeur communément utilisée pour le calcul des écoulements dans un conduit de section transversale à l’axe longitudinal x du conduit, la section transversale étant de forme quelconque. Il peut être déterminé selon la relation suivante. The “hydraulic diameter” D is a quantity commonly used for the calculation of the flows in a duct of cross section to the longitudinal axis x of the duct, the cross section being of any shape. It can be determined according to the following relation.
A étant l'aire de la section transversale à l’axe longitudinal x du conduit, et Pw étant le périmètre mouillé de cette section (pour « wetted perimeter» en anglais). A being the area of the cross section at the longitudinal x axis of the duct, and Pw being the wetted perimeter of that section.
Par une géométrie « micro- » on entend, de façon connue et courante dans le domaine de la microfluidique, une géométrie présentant au moins une dimension sensiblement inférieure à 1 mm. By a “micro-” geometry is meant, in a known and common way in the field of microfluidics, a geometry having at least one dimension substantially less than 1 mm.
L’axe longitudinal du conduit fluidique peut être défini localement comme étant la direction d’écoulement principal du fluide dans le conduit. Ainsi, l’axe longitudinal du conduit fluidique n’est pas nécessairement une droite, mais peut accommoder une courbure du conduit fluidique. The longitudinal axis of the fluidic conduit can be locally defined as the main flow direction of the fluid in the conduit. Thus, the longitudinal axis of the fluidic conduit is not necessarily a straight line, but can accommodate a curvature of the fluidic conduit.
Un mode de réalisation particulier du procédé 1 de dégazage est maintenant décrit. À titre d’exemple, le procédé 1 est illustré par la figure 1 , où des variantes du procédé 1 sont indiquées par des chemins en parallèle et des étapes optionnelles sont indiquées en pointillées. À titre d’exemple, les éléments du montage expérimental du procédé de dégazage sont illustrés par la figure 2. A particular embodiment of the degassing process 1 is now described. By way of example, Method 1 is illustrated in Figure 1, where variants of Method 1 are indicated by parallel paths and optional steps are indicated by dotted lines. By way of example, the elements of the experimental setup of the degassing process are illustrated in Figure 2.
Le fluide à dégazer est fourni 10 en entrée d’un réacteur 2. Il est précisé que le fluide peut comprendre une phase gazeuse G mélangée avec une phase liquide L, ou une phase liquide L uniquement, lorsqu’il est fourni 10 en entrée du réacteur 2. En effet, la phase gazeuse permettant la désorption des gaz dissouts étant générée par cavitation, il n’est pas nécessaire que le fluide comprenne une phase gazeuse lors de son introduction dans le réacteur 2. Dans la suite, et comme illustré par la figure 2, le mode de réalisation du procédé dans lequel le fluide comprend initialement uniquement une phase liquide L est décrit. Il est entendu que les caractéristiques décrites peuvent également s’appliquer à un fluide comprenant initialement une phase gazeuse G mélangée avec une phase liquide L. Le fluide est susceptible de comprendre au moins un gaz dissout, c’est à dire que la solution peut initialement comprendre au moins un gaz dissout, dont on souhaite minimiser la concentration en phase liquide. The fluid to be degassed is supplied 10 at the inlet of a reactor 2. It is specified that the fluid can comprise a gas phase G mixed with a liquid phase L, or a liquid phase L only, when it is supplied 10 at the inlet of the reactor. reactor 2. In fact, the gaseous phase allowing the desorption of the dissolved gases being generated by cavitation, it is not necessary for the fluid to include a gaseous phase when it is introduced into the reactor 2. In the following, and as illustrated by FIG. 2, the embodiment of the method in which the fluid initially comprises only a liquid phase L is described. It is understood that the characteristics described can also be applied to a fluid initially comprising a phase gas G mixed with a liquid phase L. The fluid is capable of comprising at least one dissolved gas, ie the solution may initially comprise at least one dissolved gas, the concentration of which in the liquid phase is desired to be minimized.
Le réacteur 2 comprend au moins un conduit 20, ce conduit 20 comprenant une première portion 21 de diamètre hydraulique D1, une deuxième portion 22 de diamètre hydraulique D2, et une troisième portion 23 de diamètre hydraulique D3, comme illustré dans les figures 7 et 8. La deuxième portion 22 présente plus particulièrement un diamètre hydraulique réduit D2 par rapport à ceux de la première portion 21 et de la troisième portion 23. The reactor 2 comprises at least one pipe 20, this pipe 20 comprising a first portion 21 of hydraulic diameter D1, a second portion 22 of hydraulic diameter D2, and a third portion 23 of hydraulic diameter D3, as illustrated in Figures 7 and 8 The second portion 22 more particularly has a reduced hydraulic diameter D2 with respect to those of the first portion 21 and of the third portion 23.
La réduction du diamètre hydraulique D2 de la deuxième portion 22 permet l’abaissement local de la pression lors de l’écoulement 11 du fluide à travers le réacteur 2, pour aboutir à la cavitation du fluide. Ce phénomène est expliqué en référence aux figures 3 à 6. Le diamètre hydraulique D diminue au niveau de la deuxième portion 22 du réacteur 2, par rapport aux diamètres hydrauliques de la première portion 21 et de la deuxième portion 23, comme illustré par la figure 3. La diminution du diamètre hydraulique D entraîne une augmentation de la vitesse F du fluide, comme illustré en figure 4. Ainsi, la vitesse F du fluide augmente lors de l’écoulement 11b du fluide à travers la deuxième portion 22. Cette augmentation de la vitesse F du fluide induit une diminution de la pression statique P du fluide, qui peut atteindre des pressions égales voire inférieures à la pression de saturation du liquide Psat, comme illustré en figure 5. Par exemple, Psat est égale à 23 mbar pour l'eau à température ambiante. Notons que, si la réduction du diamètre hydraulique D2 de la deuxième portion 22 induit une perte de charge singulière lorsque le fluide s’écoule 11b à travers la deuxième portion 22, la pression diminue par des pertes de charges linéaires lors de l'écoulement 11a, 11c du fluide dans la première portion 21 et dans la troisième portion 23. The reduction of the hydraulic diameter D2 of the second portion 22 allows the local lowering of the pressure during the flow 11 of the fluid through the reactor 2, to result in the cavitation of the fluid. This phenomenon is explained with reference to FIGS. 3 to 6. The hydraulic diameter D decreases at the level of the second portion 22 of the reactor 2, relative to the hydraulic diameters of the first portion 21 and of the second portion 23, as illustrated by FIG. 3. The decrease in the hydraulic diameter D leads to an increase in the speed F of the fluid, as illustrated in FIG. 4. Thus, the speed F of the fluid increases during the flow 11b of the fluid through the second portion 22. This increase in the speed F of the fluid induces a decrease in the static pressure P of the fluid, which can reach pressures equal or even lower than the saturation pressure of the liquid P sat , as illustrated in figure 5. For example, P sat is equal to 23 mbar for water at room temperature. Note that, if the reduction of the hydraulic diameter D2 of the second portion 22 induces a singular pressure drop when the fluid flows 11b through the second portion 22, the pressure decreases by linear pressure losses during the flow 11a , 11c of the fluid in the first portion 21 and in the third portion 23.
La diminution de la pression statique avec la réduction du diamètre hydraulique dépend de nombreux paramètres comme la viscosité du fluide, sa vitesse d’écoulement, les dimensions de diamètre hydraulique et l’amplitude de la réduction du diamètre hydraulique, ces paramètres pouvant être combinés entre eux de nombreuses manières pour aboutir à la cavitation. Il est clair que l’homme du métier saura adapter l’un ou l’autre de ces paramètres pour induire une cavitation du fluide. The decrease in static pressure with the reduction of the hydraulic diameter depends on many parameters such as the viscosity of the fluid, its flow speed, the dimensions of the hydraulic diameter and the magnitude of the reduction of the hydraulic diameter, these parameters can be combined between them in many ways to result in cavitation. It is clear that a person skilled in the art will be able to adapt either of these parameters to induce cavitation of the fluid.
De façon parfaitement courante dans le domaine de la fluidique de la micro fluidique, l'homme du métier sait en effet adapter les différents paramètres d'un fluide et d'un conduit dans lequel circule le fluide afin de générer une cavitation. La cavitation est obtenue en adaptant ces différents paramètres de tel sorte que le nombre de cavitation soit inférieur à 1 (o<1). Le nombre de cavitation o peut être défini comme le rapport entre l'abaissement de pression induisant la cavitation sur la chute de pression générée par l'écoulement, selon la formule mathématique suivante, avec p la masse volumique du fluide et U la vitesse du fluide dans la deuxième portion 22. P — PSat 0,5 pU2 In a perfectly common way in the field of fluidics of microfluidics, the person skilled in the art indeed knows how to adapt the various parameters of a fluid and of a conduit in which the fluid circulates in order to generate cavitation. Cavitation is obtained by adapting these different parameters so that the number of cavitations is less than 1 (o <1). The number of cavitation o can be defined as the ratio between the pressure drop inducing cavitation on the pressure drop generated by the flow, according to the following mathematical formula, with p the density of the fluid and U the velocity of the fluid in the second portion 22. P - P S at 0.5 pU 2
Ces différents paramètres sont par exemple pris parmi la vitesse d’écoulement, la géométrie du conduit, et notamment la diminution des surfaces des sections transversale des portions du conduit selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'écoulement. La cavitation peut être détectée par diverses techniques, par exemple en identifiant la présence de bulles. Cette présence de bulles peut par exemple être identifiée à l'aide d'un capteur optique de bulles et/ou à l'aide d'une caméra et/ou d'une binoculaire et/ou d'un microscope. These various parameters are for example taken from the flow speed, the geometry of the duct, and in particular the reduction in the areas of the cross sections of the portions of the duct in a direction substantially perpendicular to the flow. Cavitation can be detected by various techniques, for example by identifying the presence of bubbles. This presence of bubbles can for example be identified using an optical bubble sensor and / or using a camera and / or a binocular and / or a microscope.
Lorsque la pression statique du fluide devient inférieure à la pression de saturation du liquide Psat dans les conditions de mise en œuvre du procédé 1 , un changement de phase du fluide est induit. Au moins une partie de la phase liquide L du fluide passe à l’état de vapeur par génération 12 de bulles par cavitation. Selon les conditions de température et de pression, ces bulles peuvent en outre s’assembler dans une poche de cavitation. When the static pressure of the fluid becomes lower than the saturation pressure of the liquid P sat under the conditions for implementing method 1, a phase change of the fluid is induced. At least part of the liquid phase L of the fluid passes to the vapor state by generation 12 of bubbles by cavitation. Depending on the temperature and pressure conditions, these bubbles can also assemble in a cavitation pocket.
La figure 6 illustre l’évolution de la fraction volumique a de la phase gazeuse G lorsque le fluide s’écoule 11 à travers le réacteur 2. La fraction volumique a de la phase gazeuse G peut être initialement sensiblement nulle, le fluide comprenant initialement uniquement une phase liquide, selon l’exemple illustré. Lorsque le fluide s’écoule 11b à travers la deuxième portion 22, la cavitation induit une augmentation de la fraction volumique de la phase gazeuse G. Lorsque le fluide s’écoule 11c à travers la troisième portion 23, la fraction volumique de la phase gazeuse G peut continuer d'augmenter à cause des pertes de charges linéaires, voire à cause de l'imposition d'une faible pression en aval de la deuxième portion 22. FIG. 6 illustrates the evolution of the volume fraction a of the gas phase G when the fluid flows 11 through the reactor 2. The volume fraction a of the gas phase G can initially be substantially zero, the fluid initially comprising only a liquid phase, according to the example illustrated. When the fluid flows 11b through the second portion 22, the cavitation induces an increase in the volume fraction of the gas phase G. When the fluid flows 11c through the third portion 23, the volume fraction of the gas phase G may continue to increase because of the linear pressure losses, or even because of the imposition of a low pressure downstream of the second portion 22.
Lors de la génération 12 des bulles par cavitation, la phase gazeuse comprend majoritairement le fluide sous sa forme vapeur. L'équilibre liquide-vapeur peut être traduit par la loi de Raoult qui lie la fraction molaire de la phase gazeuse du fluide Xc(fiuide) à la fraction molaire en phase liquide du fluide Xi_(fiUide) (généralement sensiblement égal à 1) tel que : xg {fluide) Psat During the generation 12 of the bubbles by cavitation, the gaseous phase mainly comprises the fluid in its vapor form. The liquid-vapor equilibrium can be translated by Raoult's law which links the mole fraction of the gas phase of the fluid Xc (fiuid) to the molar fraction in liquid phase of the fluid Xi_ (fiUid) (generally substantially equal to 1) such que: xg {fluid) Psat
xg (fluide) ~ - x g (fluid) ~
XlÇfluide avec Psat la pression de vapeur saturante du fluide en Pa et P la pression en phase gaz en Pa. XlÇfluid with P sat the saturating vapor pressure of the fluid in Pa and P the gas phase pressure in Pa.
L'apparition de ces bulles ou poches initialement remplies de vapeur induit un transfert de phase 13 des gaz dissouts en phase liquide à la phase gazeuse, ce transfert pouvant être traduit par la loi de Henry pour un gaz incondensable /. avec Xg(i) la fraction molaire du gaz / en phase gazeuse, X|(i) la fraction molaire du gaz / dissout en phase liquide, H la constante de Henry du gaz /, en Pa, et P la pression en phase gaz en Pa. The appearance of these bubbles or pockets initially filled with vapor induces a phase transfer 13 of the gases dissolved in the liquid phase to the gas phase, this transfer being able to be translated by Henry's law for an incondensable gas /. with Xg (i ) the mole fraction of gas / in gas phase, X | (i) the mole fraction of the gas / dissolved in the liquid phase, H the Henry's constant of the gas /, in Pa, and P the gas phase pressure in Pa.
Ce transfert 13 des gaz incondensables comprend plus particulièrement la diffusion des gaz incondensables à l’interface liquide-gaz, de la phase liquide à la phase gazeuse. Ainsi la phase gazeuse G peut se charger en gaz incondensables initialement dissouts dans la phase liquide du fluide à dégazer. This transfer 13 of the non-condensable gases more particularly comprises the diffusion of the non-condensable gases at the liquid-gas interface, from the liquid phase to the gas phase. Thus the gaseous phase G can become charged with non-condensable gases initially dissolved in the liquid phase of the fluid to be degassed.
En sortie du réacteur, le fluide comprend une phase liquide L et une phase gazeuse G. La phase gazeuse G présente une proportion en gaz incondensables initialement dissouts dans le fluide à dégazer, plus ou moins importante selon l'efficacité du dégazage. At the outlet of the reactor, the fluid comprises a liquid phase L and a gas phase G. The gas phase G has a proportion of non-condensable gases initially dissolved in the fluid to be degassed, which is more or less significant depending on the efficiency of the degassing.
La phase liquide L et la phase gazeuse G sont ensuite séparées 14. Pour cela, un dispositif de séparation 4, telle que schématisé sur la figure 2, peut être utilisé. Par exemple, le dispositif de séparation 4 peut comprendre une membrane 41, perméable aux gaz, dans une enceinte 40 et un réservoir 42. Selon cet exemple, le fluide, comprenant la phase liquide L et la phase gazeuse G, peut être fourni dans la première enceinte 40 de séparation gaz/liquide. La phase gazeuse G peut passer à travers la membrane perméable 41 pour être évacuée par le conduit 44. En alternative, tout procédé de séparation d’une phase gazeuse G et d’une phase liquide L peut être envisagé. The liquid phase L and the gas phase G are then separated 14. For this, a separation device 4, as shown diagrammatically in FIG. 2, can be used. For example, the separation device 4 can comprise a membrane 41, permeable to gases, in an enclosure 40 and a reservoir 42. According to this example, the fluid, comprising the liquid phase L and the gas phase G, can be supplied in the gas phase. first gas / liquid separation enclosure 40. The gas phase G can pass through the permeable membrane 41 to be discharged through the conduit 44. As an alternative, any process for separating a gas phase G and a liquid phase L can be envisaged.
La phase liquide et la phase gazeuse peuvent être séparées directement en sortie du réacteur 2. En alternative, un conduit de liaison 45 peut relier le réacteur 2 à la chambre de séparation 4. The liquid phase and the gas phase can be separated directly at the outlet of the reactor 2. As an alternative, a connecting pipe 45 can connect the reactor 2 to the separation chamber 4.
Après la séparation 14 de la phase liquide L et de la phase gazeuse G, la phase liquide dégazée est récupérée 15. Pour cela, le dispositif de séparation 4 peut par exemple comprendre un réservoir 42 comprenant une membrane non perméable aux gaz définissant un volume configuré pour accueillir la phase liquide L. Le réservoir 42 peut être relié à une pompe pour gaz 5’ communiquant avec l’extérieur de ce volume afin de maintenir le réservoir 42 en dépression. Le réservoir 42, et plus particulièrement le volume configuré pour accueillir la phase liquide L, peut être relié à un conduit d’évacuation 43 de la phase liquide, relié à au réservoir 42, le conduit 43 pouvant comprendre une pompe 5 permettant de soutirer le fluide dégazé à l’état liquide. En outre, la phase gazeuse G peut être récupérée 19. Pour cela, le dispositif de séparation 4 peut en outre comprendre un conduit d’évacuation 44 de la phase gazeuse, relié à la première enceinte 40, le conduit 44 pouvant comprendre une pompe pour gaz 5’. After the separation 14 of the liquid phase L and the gas phase G, the degassed liquid phase is recovered 15. For this, the separation device 4 can for example comprise a reservoir 42 comprising a membrane non-permeable to gases defining a configured volume. to accommodate the liquid phase L. The reservoir 42 can be connected to a gas pump 5 ′ communicating with the outside of this volume in order to maintain the reservoir 42 in depression. The tank 42, and more particularly the volume configured to accommodate the liquid phase L, can be connected to an evacuation duct 43 of the liquid phase, connected to the reservoir 42, the duct 43 possibly comprising a pump 5 making it possible to withdraw the degassed fluid in the state liquid. In addition, the gas phase G can be recovered 19. For this, the separation device 4 can further comprise an evacuation duct 44 of the gas phase, connected to the first chamber 40, the duct 44 possibly comprising a pump for gas 5 '.
Le procédé 1 est exempt de l’application d’ultrasons au fluide, au moins entre l’étape dans laquelle le fluide est fourni 10 au réacteur 2 et l’étape de séparation 14 de la phase liquide L et de la phase gazeuse G. Le procédé permet ainsi de dégazer un fluide en évitant une augmentation non contrôlée de sa température. Le fluide peut comprendre des composés, autres que les gaz incondensables, pouvant être altérés voire se dégrader au-delà d’une certaine température. Par exemple, le fluide peut comprendre des biomolécules telles que des protéines, des glucides ou des lipides. Avantageusement, un fluide comprenant ces composés peut ainsi être dégazé, tout en évitant leur altération, voire leur dégradation. Process 1 is free from the application of ultrasound to the fluid, at least between the step in which the fluid is supplied to the reactor 2 and the step 14 of separating the liquid phase L and the gas phase G. The process thus makes it possible to degas a fluid while avoiding an uncontrolled increase in its temperature. The fluid can include compounds, other than non-condensable gases, which can be altered or even degrade beyond a certain temperature. For example, the fluid can include biomolecules such as proteins, carbohydrates or lipids. Advantageously, a fluid comprising these compounds can thus be degassed, while avoiding their deterioration, or even their degradation.
Dans le procédé 1, le dégazage du fluide étant effectué en lui appliquant un abaissement de pression en continu lors de son écoulement 11 dans le réacteur 2, le dégazage du fluide peut être effectué en continu. L’on comprend que le fluide peut être fourni 10 en continu au réacteur 2. Le fluide peut être fourni 10 directement au réacteur 2. Selon l’exemple utilisé en figure 2, le fluide peut être fourni 10 au réacteur par un réservoir 3, ce réservoir 3 pouvant être relié au réacteur 2 par un conduit de liaison 30. Le réservoir peut en outre comprendre un dispositif de mesure 31 du débit massique du fluide. In method 1, the degassing of the fluid being carried out by applying a continuous pressure reduction to it during its flow 11 in the reactor 2, the degassing of the fluid can be carried out continuously. It is understood that the fluid can be supplied continuously to the reactor 2. The fluid can be supplied directly to the reactor 2. According to the example used in FIG. 2, the fluid can be supplied to the reactor by a reservoir 3, this reservoir 3 being able to be connected to the reactor 2 by a connecting pipe 30. The reservoir may also comprise a device 31 for measuring the mass flow rate of the fluid.
Un exemple de réacteur 2 est décrit en référence aux figures 7 à 9. Selon cet exemple, le réacteur comprend un conduit 20 tel que décrit précédemment. La première portion 21 peut présenter un diamètre hydraulique D1, et la troisième portion peut présenter un diamètre hydraulique D3. Au moins l’une parmi la première portion 21 et la deuxième portion 23 peut présenter un diamètre hydraulique constant le long de l’axe longitudinal du conduit 20. Le conduit 20 peut comprendre plus particulièrement un diaphragme, voire un micro-diaphragme, comme illustré par les figures 7 et 11. An example of reactor 2 is described with reference to FIGS. 7 to 9. According to this example, the reactor comprises a pipe 20 as described above. The first portion 21 may have a hydraulic diameter D1, and the third portion may have a hydraulic diameter D3. At least one of the first portion 21 and the second portion 23 may have a constant hydraulic diameter along the longitudinal axis of the conduit 20. The conduit 20 may more particularly comprise a diaphragm, or even a micro-diaphragm, as illustrated. by Figures 7 and 11.
Au moins l’une parmi la première portion 21 et la deuxième portion 23 peut présenter un diamètre hydraulique variable le long de l’axe longitudinal du conduit 20. Selon un exemple, au moins l’un parmi le diamètre hydraulique D1 de la première portion 21 et le diamètre hydraulique D3 de la troisième portion peut varier de façon monotone le long de l’axe longitudinal du conduit 20. Selon cet exemple, la deuxième portion 22 peut être d’une longueur ponctuelle selon l’axe longitudinal du conduit 20. Le conduit 20 peut comprendre plus particulièrement un Venturi, ou tube de Venturi, voire un micro-Venturi, comme illustré par la figure 8. At least one of the first portion 21 and the second portion 23 may have a variable hydraulic diameter along the longitudinal axis of the duct 20. According to one example, at least one of the hydraulic diameter D1 of the first portion 21 and the hydraulic diameter D3 of the third portion can vary greatly monotonic along the longitudinal axis of the duct 20. According to this example, the second portion 22 can be of a specific length along the longitudinal axis of the duct 20. The duct 20 can more particularly comprise a Venturi, or Venturi tube , or even a micro-Venturi, as illustrated in figure 8.
Au moins l’une parmi la première portion 21 et la deuxième portion 23 peut présenter un diamètre hydraulique variable sur une partie de la portion, le long de l’axe longitudinal du conduit 20, comme l’exemple illustré par la figure 9. Selon cet exemple, la deuxième portion 22 peut être d’une longueur ponctuelle selon l’axe longitudinal du conduit 20. Le conduit 20 peut comprendre plus particulièrement une marche, voire une micro-marche comme illustrée par la figure 10. La marche peut en outre présenter une arrête saillante de façon à améliorer la cavitation du fluide. At least one of the first portion 21 and the second portion 23 may have a variable hydraulic diameter over part of the portion, along the longitudinal axis of the duct 20, as the example illustrated in FIG. 9. According to In this example, the second portion 22 may be of a specific length along the longitudinal axis of the duct 20. The duct 20 can more particularly comprise a step, or even a micro-step as illustrated in FIG. 10. The step may furthermore present a protruding edge so as to improve the cavitation of the fluid.
Notons que toute géométrie du conduit 20 permettant la cavitation du fluide peut être envisagée. Toute géométrie déprimogène, configurée pour induire la cavitation du fluide, peut plus particulièrement être envisagée. It should be noted that any geometry of the duct 20 allowing cavitation of the fluid can be envisaged. Any pressure-reducing geometry, configured to induce cavitation of the fluid, can more particularly be considered.
L’efficacité du dégazage par le procédé 1 peut être optimisée de sorte qu’une proportion en gaz incondensables dans la phase gazeuse G soit la plus importante possible. Plusieurs solutions sont envisageables et utilisables de façon complémentaire ou en alternative. Ces solutions sont détaillées dans la suite. The efficiency of the degassing by method 1 can be optimized so that a proportion of non-condensable gases in the gas phase G is as high as possible. Several solutions are possible and can be used in a complementary or alternative manner. These solutions are detailed below.
Le réacteur peut être un réacteur microfluidique. L’utilisation d’un conduit microfluidique permet d’induire la micro-cavitation du fluide. La micro-cavitation peut entraîner la génération 12 d'une dispersion dense de bulles d’une taille sensiblement inférieure à 1 mm, voire sensiblement inférieure à 100 pm. La micro-cavitation se distingue donc de la cavitation la plus courante réalisée à macro-échelle, c’est à dire à une échelle au moins centimétrique. Ces bulles sont alors caractérisées par une surface interfaciale par unité de volume très importante, dans un volume de liquide très restreint. Par exemple, la surface interfaciale par unité de volume des bulles peut être supérieure à 1000 m 1 pour un volume du fluide inférieur à 0,55 mm3. Cette dispersion dense de bulles peut former une poche de cavitation, de dimension micrométrique selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de l’écoulement, et micrométrique à millimétrique selon une direction sensiblement parallèle à la direction de l’écoulement. Au moins l’une parmi la première portion 21, la deuxième portion 22 et la troisième portion 23 présente au moins une dimension de sa section transversale à l’axe longitudinal du conduit 20, inférieure à 1 mm, voire inférieure à 500 pm. De préférence, l’ensemble du conduit 20 présente au moins une dimension de sa section transversale à son axe longitudinal, inférieure à 1 mm, voire inférieure à 500 pm. Le diamètre hydraulique réduit D2 peut plus particulièrement être sensiblement inférieur à 1 mm, de préférence inférieur à 800 pm, de préférence inférieur à 300 pm, de préférence inférieur à 150 pm, encore plus préférentiellement inférieur à 90 pm. Plus le diamètre hydraulique est réduit, plus la surface interfaciale des bulles par unité de volume est augmentée et plus le phénomène de micro-cavitation est amélioré. The reactor can be a microfluidic reactor. The use of a microfluidic duct makes it possible to induce micro-cavitation of the fluid. Micro-cavitation can cause the generation of a dense dispersion of bubbles with a size substantially less than 1 mm, or even substantially less than 100 μm. Micro-cavitation is therefore distinguished from the most common cavitation carried out at a macro-scale, that is to say at a scale of at least a centimeter. These bubbles are then characterized by a very large interfacial surface per unit volume, in a very small volume of liquid. For example, the interfacial surface per unit volume of the bubbles may be greater than 1000 m 1 for a volume of the fluid less than 0.55 mm 3 . This dense dispersion of bubbles can form a cavitation pocket, of micrometric size in a direction substantially perpendicular to the direction of the flow, and micrometric to millimeter in a direction substantially parallel to the direction of the flow. At least one of the first portion 21, the second portion 22 and the third portion 23 has at least one dimension of its cross section to the longitudinal axis of the duct 20, less than 1 mm, or even less than 500 μm. Preferably, the entire duct 20 has at least one dimension of its cross section to its longitudinal axis, less than 1 mm, or even less than 500 μm. The reduced hydraulic diameter D2 can more particularly be appreciably less than 1 mm, preferably less than 800 μm, preferably less than 300 μm, preferably less than 150 μm, even more preferably less than 90 μm. The more the hydraulic diameter is reduced, the more the interfacial surface of the bubbles per unit of volume is increased and the more the phenomenon of micro-cavitation is improved.
La deuxième portion 22 peut présenter une section transversale à l’axe longitudinal x du conduit, de rapport d’aspect supérieur ou égal à 3. De façon connue et courante dans le domaine, le rapport d’aspect, aussi désigné rapport de forme, désigne le rapport entre la dimension la plus longue et la dimension la plus courte de la section transversale, par exemple entre l’une parmi sa longueur et sa largeur, et l’autre parmi sa longueur et sa largeur. Selon un exemple alternatif ou complémentaire, la deuxième portion 22 peut présenter une section transversale d’aire A1, sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal x du conduit, et la première portion 21 peut présenter une section transversale d’aire A2, sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal x du conduit, de sorte que le rapport de surface de passage du fluide A1/A2 est sensiblement supérieur ou égal à 3. Un rapport d’aspect supérieur ou égal à 3, et/ou un rapport de surface de passage du fluide supérieur ou égal à 3, permet de confiner le fluide selon au moins une dimension, par rapport aux dimensions de la section transversale de la première portion 21. Ce confinement permet d’augmenter la vitesse d’écoulement 11b du fluide au niveau de la deuxième portion 22. L’augmentation de la vitesse d’écoulement du fluide permet d'abaisser la pression locale et ainsi de générer la cavitation, et de préférence d’atteindre un régime d’écoulement turbulent. En outre, le réacteur 2 peut ainsi comprendre une pluralité de conduits 20, par exemple disposés en parallèle, tout en restant d’un volume limité. The second portion 22 may have a cross section to the longitudinal axis x of the duct, with an aspect ratio greater than or equal to 3. In a known and common way in the field, the aspect ratio, also called aspect ratio, denotes the ratio between the longest dimension and the shortest dimension of the cross section, for example between one of its length and width, and the other of its length and width. According to an alternative or complementary example, the second portion 22 may have a cross section of area A1, substantially perpendicular to the longitudinal axis x of the duct, and the first portion 21 may have a cross section of area A2, substantially perpendicular to the longitudinal axis x of the duct, so that the fluid passage area ratio A1 / A2 is substantially greater than or equal to 3. An aspect ratio greater than or equal to 3, and / or a passage area ratio fluid greater than or equal to 3, makes it possible to confine the fluid in at least one dimension, relative to the dimensions of the cross section of the first portion 21. This confinement makes it possible to increase the flow speed 11b of the fluid at the level of the second portion 22. The increase in the flow speed of the fluid makes it possible to lower the local pressure and thus to generate cavitation, and preferably to achieve a turbulent flow regime. In addition, the reactor 2 can thus comprise a plurality of conduits 20, for example arranged in parallel, while remaining of a limited volume.
Le réacteur 2 peut en effet comprendre une pluralité de conduits 20 disposés en parallèle. Une plus grande quantité de fluide peut ainsi être dégazée en parallèle. Par exemple, chacun des conduits 20 peut déboucher dans la même chambre de séparation 4. Chacun des conduits 20 peut être connecté à un même réservoir 3. The reactor 2 can in fact comprise a plurality of conduits 20 arranged in parallel. A larger quantity of fluid can thus be degassed in parallel. For example, each of the conduits 20 can open out into the same separation chamber 4. Each of the conduits 20 can be connected to the same tank 3.
L’écoulement 11c du fluide peut être turbulent en aval de la deuxième portion 22, et notamment dans la troisième portion 23. L’écoulement peut notamment présenter un nombre de Reynolds supérieur à 2300. Un écoulement turbulent permet d’une part de favoriser un brassage de la phase liquide du fluide, et notamment de favoriser le mélange des bulles et des espèces dissoutes, telles que les gaz incondensables, dans la phase liquide du fluide. Ainsi, la diffusion des gaz dissouts de la phase liquide à l’interface liquide-gaz, à la surface des bulles formées 12 par cavitation, peut être accélérée. En outre, un écoulement turbulent permet d’éviter la présence de volume mort dans le réacteur 2. Comme il ressort clairement de la description qui précède, la vitesse d’écoulement du fluide peut être paramétrée de sorte que l’écoulement du fluide est turbulent, ayant un nombre de Reynolds supérieur à 2300, en aval de la deuxième portion 22. The flow 11c of the fluid can be turbulent downstream of the second portion 22, and in particular in the third portion 23. The flow can in particular have a Reynolds number greater than 2300. A turbulent flow makes it possible, on the one hand, to promote a stirring of the liquid phase of the fluid, and in particular to promote the mixing of bubbles and dissolved species, such as non-condensable gases, in the liquid phase of the fluid. Thus, the diffusion of the dissolved gases from the liquid phase to the liquid-gas interface, on the surface of the bubbles formed 12 by cavitation, can be accelerated. In addition, a turbulent flow makes it possible to avoid the presence of dead volume in the reactor 2. As is clear from the foregoing description, the Fluid flow velocity can be set so that the fluid flow is turbulent, having a Reynolds number greater than 2300, downstream of the second portion 22.
En outre, l’écoulement turbulent du fluide, en synergie avec l’utilisation d’un conduit 20 microfluidique et donc la génération12 d’une dispersion de bulles à forte aire interfaciale, permet l'intensification du transfert de phase 13 des gaz dissouts. Ainsi la proportion dans la phase gazeuse des gaz incondensables peut plus rapidement atteindre sa valeur d’équilibre donnée par loi de Henry. In addition, the turbulent flow of the fluid, in synergy with the use of a microfluidic conduit 20 and therefore the generation12 of a dispersion of bubbles with a high interfacial area, allows the intensification of the phase transfer 13 of the dissolved gases. Thus the proportion in the gas phase of the non-condensable gases can more quickly reach its equilibrium value given by Henry's law.
Par ailleurs, pour que la proportion dans la phase gazeuse des gaz incondensables puisse atteindre sa valeur d’équilibre selon la loi de Henry dans les conditions de température et de pression du procédé, la troisième portion 23, ou la troisième portion 23 plus un conduit de liaison 45 reliant le réacteur 2 à la chambre de séparation 4, peut présenter une longueur choisie pour dissocier temporellement la génération 12 des bulles par cavitation et la séparation 14 de la phase liquide L et de la phase gazeuse G. Furthermore, so that the proportion in the gas phase of the non-condensable gases can reach its equilibrium value according to Henry's law under the temperature and pressure conditions of the process, the third portion 23, or the third portion 23 plus a pipe connection 45 connecting the reactor 2 to the separation chamber 4, may have a length chosen to temporally dissociate the generation 12 of the bubbles by cavitation and the separation 14 of the liquid phase L and the gas phase G.
Cette dissociation temporelle permet de favoriser l'établissement de l'équilibre de transfert de masse. Les bulles comprenant initialement majoritairement le fluide sous sa forme vapeur, la fraction molaire des gaz incondensables en phase gazeuse peut ainsi être contrôlée, voire augmentée avant l’étape de séparation de la phase liquide L et de la phase gazeuse G. En outre, des pertes de charges additionnelles peuvent être induites lors de l’écoulement 11c du fluide dans la troisième portion 23, plus la troisième portion 23 est longue. This temporal dissociation makes it possible to promote the establishment of the mass transfer equilibrium. Since the bubbles initially mainly comprise the fluid in its vapor form, the molar fraction of the non-condensable gases in the gas phase can thus be controlled, or even increased before the step of separating the liquid phase L and the gas phase G. In addition, Additional head losses can be induced during the flow 11c of the fluid in the third portion 23, the longer the third portion 23 is.
Afin d’optimiser l’efficacité du dégazage par le procédé 1, la pression et la température du montage expérimental peuvent être ajustées. La pression P3 en aval de la deuxième portion 22, et de préférence jusqu’à la séparation 14 de la phase liquide L et de la phase gazeuse G, peut être choisie 16 de façon à éviter une redissolution des gaz en phase liquide L. En outre, maintenir 16 une pression P3 faible en aval induit des pertes de charges additionnelles du fluide lors de son écoulement 11c dans la troisième portion 23 et donc favorise la création d’une phase gazeuse G plus importante. In order to optimize the efficiency of the degassing by method 1, the pressure and the temperature of the experimental set-up can be adjusted. The pressure P3 downstream of the second portion 22, and preferably up to the separation 14 of the liquid phase L and the gas phase G, can be chosen 16 so as to avoid redissolution of the gases in the liquid phase L. furthermore, maintaining 16 a low downstream pressure P3 induces additional pressure drops of the fluid during its flow 11c in the third portion 23 and therefore promotes the creation of a larger gas phase G.
La pression P2 dans la deuxième portion 22 et la pression P3 en aval de la deuxième portion 22, et notamment dans la troisième portion 23, sont de préférence inférieures à la pression de vapeur saturante (Psat) du fluide à la température du fluide en entrée du réacteur. Selon la loi de Henry, la proportion à l’équilibre des gaz incondensables dans la phase gazeuse G dépend en partie des conditions de pression appliquées au fluide. Maintenir 16 une pression P3 faible du fluide en aval de la deuxième portion 22 permet de favoriser le transfert de phase des gaz incondensables. Lors du développement du procédé 1, les essais ont montré que plus la pression P3 en aval de la deuxième portion 22 est basse, plus le dégazage est efficace. Notamment, une concentration en gaz dissouts dans la phase liquide dégazée inférieure à 1 mg/L peut être atteinte. La concentration en gaz dissouts dans la phase liquide peut être mesurée par des sondes de concentration en gaz 7, disposées en amont et/ou en aval du réacteur 2. Plus particulièrement la pression P3 en aval de la deuxième portion 22 peut être inférieure à la pression ambiante, de sensiblement 1 bar. The pressure P2 in the second portion 22 and the pressure P3 downstream of the second portion 22, and in particular in the third portion 23, are preferably less than the saturated vapor pressure (P sat ) of the fluid at the temperature of the fluid in reactor inlet. According to Henry's law, the proportion at equilibrium of non-condensable gases in the gas phase G depends in part on the pressure conditions applied to the fluid. Maintaining a low pressure P3 of the fluid downstream of the second portion 22 makes it possible to promote the phase transfer of the non-condensable gases. During the development of method 1, the tests have shown that the lower the pressure P3 downstream of the second portion 22, the more efficient the degassing. In particular, a concentration of gas dissolved in the degassed liquid phase of less than 1 mg / L can be reached. The concentration of gas dissolved in the liquid phase can be measured by gas concentration probes 7, arranged upstream and / or downstream of the reactor 2. More particularly the pressure P3 downstream of the second portion 22 can be less than the ambient pressure, approximately 1 bar.
Le débit et la pression P3 dans la troisième portion 23 peuvent être ajustés afin de générer un écoulement ayant un nombre de cavitation o inférieur à 1 voir le plus bas possible afin d'optimiser le dégazage. Le nombre de cavitation o est ici défini comme le rapport entre l'abaissement de pression induisant la cavitation sur la chute de pression générée par l'écoulement, selon la formule mathématique suivante, avec p la masse volumique du fluide et U la vitesse du fluide dans la deuxième portion 22. P — PSat 0,5 pU2 The flow rate and the pressure P3 in the third portion 23 can be adjusted in order to generate a flow having a cavitation number o less than 1 or even as low as possible in order to optimize the degassing. The cavitation number o is here defined as the ratio between the pressure drop inducing cavitation on the pressure drop generated by the flow, according to the following mathematical formula, with p the density of the fluid and U the speed of the fluid in the second portion 22. P - P S at 0.5 pU 2
La pression P3 en aval de la deuxième portion 22 peut être contrôlée 16 par une pompe à vide 5 reliée à la chambre de séparation 4. La force du vide appliqué par la pompe à vide 5 peut par exemple être régulée en fonction de la mesure de la pression P3 par un capteur de pression 8 disposé en aval de la deuxième portion 2, voire en aval du réacteur 2, comme illustré par la figure 2. The pressure P3 downstream of the second portion 22 can be controlled 16 by a vacuum pump 5 connected to the separation chamber 4. The force of the vacuum applied by the vacuum pump 5 can for example be regulated as a function of the measurement of the pressure P3 by a pressure sensor 8 arranged downstream of the second portion 2, or even downstream of the reactor 2, as illustrated in FIG. 2.
Selon la loi de Henry, la proportion à l’équilibre des gaz incondensables dans la phase gazeuse G dépend d’autre part des conditions de température appliquées au fluide. Le fluide peut être 18 à une température comprise entre la température de solidification et la température d’ébullition du fluide. De préférence, le fluide est maintenu 18 à une température comprise dans cette gamme. Le contrôle de la température permet de favoriser l’écoulement 11 du fluide dans le réacteur 2 et de favoriser le transfert des gaz dissouts. Dans cette gamme de température, plus la température est élevée, plus la viscosité du fluide peut être diminuée. Par le contrôle de la température, le procédé permet un compromis entre favoriser le transfert des gaz dissouts, et limiter le risque de dégrader des composés éventuellement présents dans le fluide, voire le fluide lui-même. De préférence, lorsque le fluide est de l’eau, le fluide peut être maintenu 18 à une température comprise entre 0 et 100 °C. According to Henry's law, the proportion at equilibrium of non-condensable gases in the gas phase G also depends on the temperature conditions applied to the fluid. The fluid can be 18 at a temperature between the solidification temperature and the boiling temperature of the fluid. Preferably, the fluid is maintained at a temperature within this range. Temperature control makes it possible to promote the flow 11 of the fluid in the reactor 2 and to promote the transfer of dissolved gases. In this temperature range, the higher the temperature, the more the viscosity of the fluid can be reduced. By controlling the temperature, the process allows a compromise between promoting the transfer of dissolved gases and limiting the risk of degrading compounds that may be present in the fluid, or even the fluid itself. Preferably, when the fluid is water, the fluid can be maintained at a temperature between 0 and 100 ° C.
Plus la température en aval de la deuxième portion 22 est proche de celle correspondant à la solubilité des gaz dissouts la plus faible, c’est-à-dire à une forte constante de Henry, et plus le dégazage est efficace. Lorsque le fluide s’écoule 11 dans la troisième portion 23, voire jusqu’à ce que la phase liquide L et la phase gazeuse G soient séparées 15, le fluide peut être à une température choisie de façon à maximiser la constante de Henry, ou de façon équivalente de façon à minimiser la solubilité des gaz dissouts en phase liquide. The closer the temperature downstream of the second portion 22 is to that corresponding to the solubility of the dissolved gases, the lower, that is to say to a high Henry's constant, the more efficient the degassing. When the fluid flows 11 in the third portion 23, or even until the liquid phase L and the gas phase G are separated 15, the fluid can be at a temperature chosen so as to maximize Henry's constant, or in an equivalent manner so as to minimize the solubility of the gases dissolved in the liquid phase.
La température du fluide peut être contrôlée 18 par un dispositif chauffant, de préférence permettant de maintenir à la température voulue le réacteur 2, voire l’ensemble du montage expérimental. Par exemple, on peut utiliser un échangeur de chaleur ou une enceinte thermostatée. Des capteurs de température 6 peuvent en outre être disposés en amont et en aval du réacteur 2 afin de mesurer la température du fluide, comme illustré dans la figure 2. The temperature of the fluid can be controlled 18 by a heating device, preferably making it possible to maintain the reactor 2 at the desired temperature, or even the entire experimental set-up. For example, one can use a heat exchanger or a thermostatically controlled enclosure. Temperature sensors 6 can also be placed upstream and downstream of the reactor 2 in order to measure the temperature of the fluid, as illustrated in FIG. 2.
Afin d’optimiser l’efficacité du dégazage par le procédé 1, le fluide peut par ailleurs présenter une viscosité inférieure à 5 mPa.s (103 Pa.s) à la température de mise en œuvre du procédé. Le fluide peut plus particulièrement présenter une viscosité inférieure à 2 mPa.s lorsque le fluide est à la température de 20°C. Ainsi, le fluide peut être suffisamment peu visqueux pour faciliter son écoulement dans le réacteur 2, et ainsi faciliter sa cavitation. Lorsque le conduit est un conduit microfluidique, la viscosité du fluide peut de préférence être comprise entre 0,5 mPa.s et 5 mPa.s à la température de mise en œuvre du procédé, et de préférence entre 0,5 mPa.s et 2 mPa.s, afin de faciliter son écoulement à travers ce conduit. Le fluide peut plus particulièrement être de l’eau. In order to optimize the efficiency of the degassing by method 1, the fluid may also have a viscosity of less than 5 mPa.s (10 3 Pa.s) at the temperature of the implementation of the method. The fluid can more particularly have a viscosity of less than 2 mPa.s when the fluid is at a temperature of 20 ° C. Thus, the fluid can be sufficiently low viscous to facilitate its flow in the reactor 2, and thus facilitate its cavitation. When the conduit is a microfluidic conduit, the viscosity of the fluid may preferably be between 0.5 mPa.s and 5 mPa.s at the temperature for carrying out the process, and preferably between 0.5 mPa.s and 2 mPa.s, in order to facilitate its flow through this duct. The fluid can more particularly be water.
Selon le choix des pressions appliquées au fluide et de la température du fluide, le procédé peut être configuré pour éliminer un gaz en particulier parmi une pluralité de gaz incondensables. Pour cela, la température du fluide, au moins en aval de la deuxième portion 22 du conduit 20, peut être choisie 18 comme celle correspondant à la solubilité la plus faible du gaz ciblé. De façon équivalente, cette température peut être choisie 18 de façon à maximiser la constante de Henry du gaz ciblé. La constante de Henry d’un gaz est de façon générale maximale quand la solubilité de ce gaz est minimale. Par exemple, la constante de Henry du dioxygène, du diazote, du dioxyde de carbone dans l'eau est maximale à une température sensiblement comprise entre 100 et 130 °C. Typiquement, une élévation de température du fluide favorise le dégazage. Par exemple, la constante de Henry dans l'eau est maximale à T=100°C pour le dioxygène 02 et le diazote N2 mais pas pour le C02 pour lequel la constante de Henry est maximale T=130°C. Ainsi, si le fluide est de l’eau sous cavitation à une température de sensiblement 130°C, le dégazage réalisé par le procédé sera plus sélectif envers le C02 qu'envers N2 et 02. Une température proche de 100°C peut être plus appropriée pour maximiser le dégazage de N2 et 02. Depending on the choice of the pressures applied to the fluid and the temperature of the fluid, the method can be configured to remove a particular gas from among a plurality of non-condensable gases. For this, the temperature of the fluid, at least downstream of the second portion 22 of the conduit 20, can be chosen 18 as that corresponding to the lowest solubility of the target gas. Equivalently, this temperature can be chosen so as to maximize the Henry's constant of the target gas. The Henry's constant of a gas is generally maximum when the solubility of that gas is minimum. For example, the Henry's constant of oxygen, nitrogen, carbon dioxide in water is maximum at a temperature substantially between 100 and 130 ° C. Typically, an increase in the temperature of the fluid promotes degassing. For example, Henry's constant in water is maximum at T = 100 ° C for oxygen 0 2 and dinitrogen N 2 but not for C0 2 for which Henry's constant is maximum T = 130 ° C. Thus, if the fluid is water under cavitation at a temperature of approximately 130 ° C, the degassing carried out by the process will be more selective towards the C0 2 than towards N 2 and 0 2. A temperature close to 100 ° C may be more appropriate to maximize the degassing of N 2 and 0 2.
La température en aval de la deuxième portion 22 peut être choisie de façon à favoriser la diffusion en phase liquide d’un gaz parmi la pluralité de gaz dissouts. La température influant sur la vitesse de diffusion des gaz en phase liquide, un dégazage plus ou moins rapide des différents gaz dissouts peut ainsi être obtenu. Ainsi le dégazage du fluide peut être rendu plus sélectif pour un gaz dissout particulier. The temperature downstream of the second portion 22 can be chosen so as to promote the liquid phase diffusion of a gas among the plurality of dissolved gases. Since the temperature influences the rate of diffusion of the gases in the liquid phase, a more or less rapid degassing of the various dissolved gases can thus be obtained. Thus the degassing of the fluid can be made more selective for a particular dissolved gas.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications. The invention is not limited to the embodiments described above and extends to all the embodiments covered by the claims.
Par exemple, on peut prévoir que le procédé comprenne l’écoulement successif du fluide à travers une pluralité de réacteurs, avant l’étape de séparation 14 de la phase liquide G et de la phase gazeuse. For example, provision can be made for the method to include the successive flow of the fluid through a plurality of reactors, before the step 14 of separating the liquid phase G and the gas phase.
On peut en outre prévoir que l’au moins un conduit présente une succession de géométries configurées pour générer dans le fluide des bulles par cavitation Plus particulièrement, chacune de ces géométries peut comprendre les trois portions décrites ci-dessus, la troisième portion d’une de ces géométries jouant par exemple le rôle de première portion de la configuration suivante. Provision can also be made for the at least one duct to have a succession of geometries configured to generate bubbles in the fluid by cavitation. More particularly, each of these geometries can comprise the three portions described above, the third portion of a of these geometries playing, for example, the role of the first portion of the following configuration.
LISTE DES REFERENCES NUMERIQUES LIST OF NUMERICAL REFERENCES
1 Procédé 1 process
10 Fournir un fluide en entrée d’un réacteur 11 Faire s’écouler le fluide à travers le réacteur 10 Supply a fluid at the inlet of a reactor 11 Allow the fluid to flow through the reactor
11a Écoulement du fluide dans la première portion 11b Écoulement du fluide à travers la deuxième portion 11c Écoulement du fluide dans la troisième portion 12 Génération des bulles par cavitation 13 Transfert de phase des gaz dissouts 11a Fluid flow in the first portion 11b Fluid flow through the second portion 11c Fluid flow in the third portion 12 Generation of bubbles by cavitation 13 Phase transfer of dissolved gases
14 Séparer la phase liquide et la phase gazeuse 14 Separate the liquid phase and the gas phase
15 Récupérer la phase liquide 15 Recover the liquid phase
16 Le fluide est sous une pression P3 16 The fluid is under pressure P3
17 Le fluide est sous une pression P1 18 Le fluide est à une température T 17 The fluid is under a pressure P1 18 The fluid is at a temperature T
19 Récupérer la phase gazeuse 19 Recover the gas phase
2 Réacteur 2 Reactor
20 Conduit 20 Led
21 Première portion 22 Deuxième portion 21 First portion 22 Second portion
23 Troisième portion 23 Third portion
3 Réservoir 3 Tank
30 Conduit de liaison 30 Connection duct
31 Dispositif de mesure du débit massique 4 Dispositif de séparation 31 Mass flow measuring device 4 Separating device
40 Première enceinte 40 First speaker
41 Membrane perméable 41 Permeable membrane
42 Réservoir 42 Tank
43 Conduit d’évacuation de la phase liquide 44 Conduit d’évacuation de la phase gazeuse 43 Liquid phase discharge pipe 44 Gas phase discharge pipe
45 Conduit de liaison 45 Connection duct
5 Pompe 5 Pump
5’ Pompe pour gaz 5 ’Gas pump
6 Capteur de température 7 Sonde de concentration en gaz dissout 6 Temperature sensor 7 Dissolved gas concentration probe
8 Capteur de pression D1 Diamètre hydraulique de la première portion D2 Diamètre hydraulique réduit D3 Diamètre hydraulique de la troisième portion L Phase liquide G Phase gazeuse 8 Pressure sensor D1 Hydraulic diameter of the first portion D2 Reduced hydraulic diameter D3 Hydraulic diameter of the third portion L Liquid phase G Gas phase
P1 Pression dans la première portion P2 Pression dans la deuxième portion P3 Pression dans la troisième portion P1 Pressure in the first portion P2 Pressure in the second portion P3 Pressure in the third portion

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé (1) de dégazage d’un fluide comprenant les étapes suivantes: 1. Process (1) for degassing a fluid comprising the following steps:
• fournir (10), en entrée d’un réacteur (2), un fluide comprenant au moins un gaz dissout ; puis • supply (10), at the inlet of a reactor (2), a fluid comprising at least one dissolved gas; then
• faire s’écouler (11) le fluide à travers le réacteur (2), le réacteur comprenant au moins un conduit microfluidique (20), l’au moins un conduit microfluidique (20) comprenant une première portion (21), une deuxième portion (22) et une troisième portion (23), la deuxième portion (22) étant disposée entre la première portion (21) et la troisième portion (23), la deuxième portion présentant un diamètre hydraulique réduit (D2) par rapport à la première portion et à la troisième portion, le diamètre hydraulique réduit (D2) étant inférieur à 1 mm, et l’écoulement étant paramétré de sorte que des bulles sont générées (12) par micro-cavitation, le fluide comprenant alors une phase liquide (L) et une phase gazeuse (G), puis • making the fluid flow (11) through the reactor (2), the reactor comprising at least one microfluidic duct (20), the at least one microfluidic duct (20) comprising a first portion (21), a second portion (22) and a third portion (23), the second portion (22) being disposed between the first portion (21) and the third portion (23), the second portion having a reduced hydraulic diameter (D2) with respect to the first portion and in the third portion, the reduced hydraulic diameter (D2) being less than 1 mm, and the flow being configured so that bubbles are generated (12) by micro-cavitation, the fluid then comprising a liquid phase ( L) and a gas phase (G), then
• permettre le transfert (13) au moins partiel de l’au moins un gaz dissout présent dans la phase liquide (L) vers la phase gazeuse (G) ; • allow at least partial transfer (13) of at least one dissolved gas present in the liquid phase (L) to the gas phase (G);
• séparer (14) la phase liquide et la phase gazeuse ; • separating (14) the liquid phase and the gas phase;
• récupérer (15) la phase liquide pour obtenir le fluide dégazé, le procédé (1) étant exempt de l’application d’ultrasons au fluide entre l’étape dans laquelle le fluide est fourni (10) en entrée du réacteur (2) et l’étape de séparation (14) de la phase liquide (L) et de la phase gazeuse (G). • recover (15) the liquid phase to obtain the degassed fluid, the process (1) being free from the application of ultrasound to the fluid between the stage in which the fluid is supplied (10) at the inlet of the reactor (2) and the step of separating (14) the liquid phase (L) and the gas phase (G).
2. Procédé (1) selon la revendication précédente, dans lequel le diamètre hydraulique réduit (D2) est inférieur à 300 pm, de préférence inférieur à 150 pm, encore plus préférentiellement inférieur à 100 pm. 2. Method (1) according to the preceding claim, wherein the reduced hydraulic diameter (D2) is less than 300 pm, preferably less than 150 pm, even more preferably less than 100 pm.
3. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la phase liquide et la phase gazeuse sont séparées en sortie du réacteur, la troisième portion (23) présentant une longueur choisie pour dissocier temporellement la génération (12) des bulles par cavitation et la séparation (14) de la phase liquide (L) et de la phase gazeuse (G). 3. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein the liquid phase and the gas phase are separated at the outlet of the reactor, the third portion (23) having a length chosen to temporally dissociate the generation (12) of the bubbles by cavitation and the separation (14) of the liquid phase (L) and the gas phase (G).
4. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un conduit (20) comprend l’un parmi un diaphragme, voire un micro diaphragme, un Venturi, voire un micro-Venturi et une marche, voire une micro marche. 4. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one duct (20) comprises one of a diaphragm, or even a micro diaphragm, a Venturi, or even a micro-Venturi and a step. , even a micro step.
5. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième portion (22) présente une section transversale à un axe longitudinal (x) du conduit, de rapport d’aspect supérieur ou égal à 3. 5. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein the second portion (22) has a cross section to a longitudinal axis (x) of the duct, with an aspect ratio greater than or equal to 3.
6. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la première portion (21) présente une section transversale d’aire A1, et la deuxième portion (22) présente une section transversale d’aire A2, les sections transversales étant perpendiculaires à un axe longitudinal (x) du conduit, le rapport A1/A2 étant supérieur ou égal à 3. 6. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first portion (21) has a cross section of area A1, and the second portion (22) has a cross section of area A2, the sections transverse being perpendicular to a longitudinal axis (x) of the duct, the ratio A1 / A2 being greater than or equal to 3.
7. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fluide présente une viscosité inférieure à 5 mPa.s à une température de mise en œuvre du procédé, de préférence la viscosité du fluide étant comprise entre 0,5 mPa.s et 5 mPa.s à la température de 20 °C. 7. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein the fluid has a viscosity of less than 5 mPa.s at an implementation temperature of the method, preferably the viscosity of the fluid being between 0.5 mPa.s and 5 mPa.s at a temperature of 20 ° C.
8. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vitesse d’écoulement (11) du fluide dans l’au moins un réacteur (2) est paramétré de sorte que l’écoulement est turbulent au moins en aval de la deuxième portion (22). 8. A method (1) according to any preceding claim, wherein the flow rate (11) of the fluid in the at least one reactor (2) is set so that the flow is turbulent at least in downstream of the second portion (22).
9. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque le fluide s’écoule (11c) dans la troisième portion (23), le fluide est (16) à une pression (P3) inférieure à la pression (P1) du fluide dans la première portion (21). 9. A method (1) according to any preceding claim, wherein when the fluid flows (11c) in the third portion (23), the fluid is (16) at a pressure (P3) lower than the pressure (P1) of the fluid in the first portion (21).
10. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, la pression (P3) dans la troisième portion (23) est inférieure à la pression ambiante. 10. A method (1) according to any preceding claim, wherein the pressure (P3) in the third portion (23) is less than ambient pressure.
11. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque le fluide s’écoule (11c) dans la troisième portion (23), voire jusqu’à ce que la phase liquide (L) et la phase gazeuse (G) soient séparées (15) entre elles, le fluide est (18) à une température comprise entre la température de solidification du fluide et la température d’ébullition du fluide, la température du fluide étant contrôlée par un dispositif chauffant. 11. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein, when the fluid flows (11c) in the third portion (23), or even until the liquid phase (L) and the phase. gas (G) are separated (15) from each other, the fluid is (18) at a temperature between the solidification temperature of the fluid and the boiling temperature of the fluid, the temperature of the fluid being controlled by a heating device.
12. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque le fluide s’écoule (11c) dans la troisième portion (23), voire jusqu’à ce que la phase liquide (L) et la phase gazeuse (G) soient séparées (15) entre elles, le fluide est (18) à une température choisie de façon à maximiser la constante de Henry de l’au moins un gaz dissout, la température du fluide étant contrôlée par un dispositif chauffant. 12. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein, when the fluid flows (11c) in the third portion (23), or even until the liquid phase (L) and the phase. gas (G) are separated (15) from each other, the fluid is (18) at a temperature chosen so as to maximize the Henry's constant of the at least one dissolved gas, the temperature of the fluid being controlled by a heating device.
13. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque le fluide s’écoule (11c) dans la troisième portion (23), voire jusqu’à ce que la phase liquide (L) et la phase gazeuse (G) soient séparées (15) entre elles, le fluide comprenant une pluralité de gaz dissouts, la température est choisie (18) de façon à maximiser la constante de Henry d’un gaz parmi la pluralité de gaz dissouts, la température du fluide étant contrôlée par un dispositif chauffant. 13. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein, when the fluid flows (11c) in the third portion (23), or even until the liquid phase (L) and the gas phase (G) are separated (15) from each other, the fluid comprising a plurality of dissolved gases, the temperature is chosen (18) so as to maximize the Henry constant of one gas among the plurality of dissolved gases, the temperature of the fluid being controlled by a heating device.
14. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lorsque le fluide s’écoule (11c) dans la troisième portion (23), voire dans le réacteur (2), voire jusqu’à ce que la phase liquide (L) et la phase gazeuse (G) soient séparées (15) entre elles, le fluide comprenant une pluralité de gaz dissouts, le fluide est (18) à une température choisie de façon à favoriser le transfert (13) au moins partiel de l’au moins un gaz dissout, la température du fluide étant contrôlée par un dispositif chauffant. 14. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein, when the fluid flows (11c) in the third portion (23), or even in the reactor (2), or even until the liquid phase (L) and gas phase (G) are separated (15) from each other, the fluid comprising a plurality of dissolved gases, the fluid is (18) at a temperature chosen so as to promote the transfer (13) at least partial of at least one dissolved gas, the temperature of the fluid being controlled by a heating device.
15. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réacteur (2) comprend une pluralité de conduits (20), de préférence disposés en parallèle. 15. Method (1) according to any one of the preceding claims, wherein the reactor (2) comprises a plurality of conduits (20), preferably arranged in parallel.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2104356B2 (en) 1971-01-30 1976-02-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD AND EQUIPMENT FOR THERMAL DEGASSING OF THE PRIMARY COOLANT FROM NUCLEAR REACTORS
BE794443A (en) 1972-01-25 1973-07-24 Ciba Geigy FLUID DEGASING PROCESS AND DEVICE
US6119484A (en) 1997-10-06 2000-09-19 Asahi Glass Company Ltd. Vacuum degassing apparatus for molten glass
CN1280331C (en) * 2000-12-07 2006-10-18 伊斯曼化学公司 Low cost polyester process using a pipe reactor
CN1322301C (en) 2002-12-24 2007-06-20 徐惠群 Method and device for removing inner noncondensed gas of hot pipe
US7883567B2 (en) * 2006-02-15 2011-02-08 National University Corporation Okayama University Deaerating and dissolving apparatus, and deaerating and dissolving method
JP5765722B2 (en) * 2009-03-31 2015-08-19 マイクロ化学技研株式会社 Microchannel chip and gas-liquid phase separation method using the same

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