FR2459064A1 - Dispositif echangeur de matiere destine a etre utilise en particulier a des fins d'extraction - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF PERMETTANT DE REALISER DES ECHANGES DE MATIERE A CONTRE-COURANT ENTRE DEUX FLUIDES DE MASSES VOLUMIQUES DIFFERENTES, EN PARTICULIER A DES FINS D'EXTRACTION, ET COMPRENANT PLUSIEURS ETAGES SUPERPOSES. L'INTERIEUR D'UNE ENVELOPPE ALLONGEE 1 EST DIVISE PAR DES CLOISONS HORIZONTALES 4, 5, 6 EN ZONES DE MELANGE ET DE SEPARATION ALTERNEES 7, 3, 2, 8 QUI FORMENT PAR PAIRE 2, 3 UN ETAGE; LA ZONE DE MELANGE 2 ET LA ZONE DE SEPARATION 3 DE CHAQUE ETAGE COMMUNIQUENT ENTRE ELLES PAR DES OUVERTURES 9 DANS LA CLOISON 6 ALORS QUE LES PARTIES DE DEUX ZONES DE MELANGE 2, 7 CONTIGUES A UNE MEME ZONE DE SEPARATION 3 COMMUNIQUENTENTRE ELLES PAR AU MOINS UN ELEMENT DE COMMUNICATION 10 ET LES PARTIES ADJACENTES DES ZONES DE MELANGE ET DE SEPARATION 7, 3 D'ETAGES VOISINS COMMUNIQUENT ENTRE ELLES PAR AU MOINS UN AUTRE ELEMENT DE COMMUNICATION 12 DU GENRE SIPHON.

Description

Dispositif échangeur de matière destiné à être utilisé en

particulier à des fins d'extraction.

La présente invention concerne un dispositif échangeur

de matière destiné à permettre des processus d'échange de ma-

tière à contre-courant entre deux fluides insolubles ou seule-

ment en partie solubles l'un dans l'autre qui présentent des masses volumiques différentes, en particulier l'extraction de deux liquides, et comprenant plusieurs étages superposés au

niveau du plus haut desquels le fluide présentant la plus for-

te masse volumique est amené et le fluide plus léger-est déli-

vré et au niveau du plus bas desquels le fluide plus léger est amené et le fluide plus lourd est délivré, lesquels étages sont chacun constitués par une-zone de mélange dans laquelle les fluides sont brassés au moyen d'un équipement mélangeur

et par une zone de séparation dans laquelle les fluides mélan-

gés se séparent l'un de l'autre par suite de leurs masses vo-

lumiques différentes.

Des dispositifs échangeurs de matière, en particulier des

dispositifs d'extraction, comprenant plusieurs étages consti-

tués chacun par une zone de mélange et une zone de séparation

sont également appelés mélangeurs-séparateurs. Les mélangeurs-

séparateurs présentant des étages superposés, qui servent de

point de départ à la présente invention, offrent sur les mé-

langeurs-séparateurs à étages juxtaposés, par exemple les mé-

langeurs-séparateurs du type caisson, l'avantage de ne pas

occuper une grande surface au sol.

Un dispositif échangeur de matière du genre mentionné plus haut est l'extracteur du type dit tour de lurgi dont le

principe est expliqué dans l'article de H. W. Brandt et coll.

"Moderne Fltîssig/Fltssig-Extraktoren-Uebersicht und Auswahl-

kriterien" publié dans Chem. Ing. Tech.volume 50 ( 1978) no 5, pages 345 à 354. Dans cet extracteur toutes les zones de séparation sont directement superposées les unes aux autres dans une structure en forme de tour. Les zones de mélange sont disposées à c8té des zones de séparation correspondantes et munies de pompes mélangeuses qui transportent les deux phases de bas en haut. Chaque zone de mélange communique, en bas, avec les parties inférieures des zones de séparation de son étage et de l'étage voisin situé plus haut et avec la partie supérieure de la zone de séparation de l'étage voisin situé plus bas et, en haut,- avec la partie médiane de la zone de séparation de son étage. Des clapets d'étranglement situés aux sorties supérieures des zones de mélange et de séparation

règlent chaque fois l'écoulement.

Dans l'extracteur connu les deux phases sont transportées

dans la zone de mélange non pas, de façon optimale pour l'é-

change de matière, à contre-courant mais dans le même sens, à savoir de bas en haut. Cela crée une circulation interne de

la phase-lourde dans chaque étage, laquelle circulation aug-

mente le taux d'entraînement et diminue le rendement des

étages. Un autre inconvénient réside en ce que les pompes mé-

langeuses doivent transporter les phases puisque la vitesse de rotation optimale de la pompe pour le mélange-des phases

est en général différente de celle optimale pour leur trans-

port. En cas de variations ou fluctuations du dosage des pro-

duits amenés (du courant volumique d'amenée des phases) le dé-

bit dans les zones de mélange doit en outre être ajusté au moyen des clapets d'étranglement, ce qui entraîne une dépense

importante sur le plan du réglage.

Or la présente invention crée un dispositif du genre mentionné plus haut qui, tout en présentant une construction

simple et convenant en particulier pour des conditions extrê-

mes en ce qui concerne les phases, évite des mélanges en re-

tour dus à des courants de circulation et notamment des mé-

langes en retour entre les différents étages, assure une du-

rée de séjour suffisante des phases dans les différents éta-

ges, fonctionne sans réglage de manière fiable même en cas de

variations du dosage des produits amenés et supprime les au-

tres inconvénients mentionnés du dispositif connu.

La solution apportée à ce problème suivant la présente

invention consiste en ce que l'intérieur d'une enveloppe al-

longée disposée verticalement est divisé par des cloisons horizontales en zones de mélange et de séparation superposées et se succédant de manière alternée qui forment par paire un étage, en ce que la zone de mélange et la zone de séparation

de chacun des étages communiquent entre elles par des ouver-

tures dans la cloison disposée entre ces zones et/ou par une

fente entre cette cloison et l'enveloppe alors que les par-

ties de deux zones de mélange successives contiguës à une mê-

me zone de séparation communiquent entre elles par au moins un premier élément de communication et les parties adjacentes

des zones de mélange et de séparation d'étages voisins commu-

niquent entre elles par au moins un second élément de commu-

nication qui, s'étendant verticalement le long d'au moins une partie de la zone de séparation concernée et présentant à la manière d'un siphon un parcours d'écoulement à changement de sens, permet au fluide séparé dans la partie adjacente de la zone de séparation de passer dans la partie adjacente de la

zone de mélange et forme un obturateur hydraulique pour l'au-

tre fluide.

Des formes de réalisations préférées de l'invention sont

décrites plus loin.

l'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à

l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins anne-

xés dans lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale axiale partielle

d'une colonne à plusieurs étages pour l'extraction à contre-

courant de liquides; et

les figures 2 à 4 représentent schématiquement des va-

riantes de la colonne.

L'intérieur de l'enveloppe de colonne cylindrique dispo-

sée verticalement et représentée sur la figure 1 est divisé

par des cloisons horizontales en zones de mélange et de sépa-

ration superposées se succédant de manière alternée qui for-

ment par paires les différents étages-de la colonne. Sur la figure n'est représenté qu'un seul étage dont l'enveloppe

est désignée par 1 et la zone de mélange et la zone de sépara-

tion respectivement par 2 et 3. En conséquence, trois seule-

ment des cloisons mentionnées sont visibles, à savoir les deux cloisons 4 et 5 qui séparent l'étage représenté des étages voisins supérieur et inférieur, et la cloison 6 qui sépare la

zone de mélange 2 de la zone de séparation 3 de l'étage repré-

senté l'une de l'autre. De la zone de mélange de l'étage supé- rieur contiguë à la zone de séparation 3 du côté supérieur et de la zone de séparation de l'étage inférieur contiguë à la zone de mélange 2 du côté inférieur ne sont visibles que les

parties 7 et 8 directement contiguës aux cloisons 4 et 5. L'é-

tage supérieur et l'étage inférieur sont, comme les autres étages,concus comme l'étage 2, 3; ce qui est indiqué ci-après pour l'étage 2, 3 s'applique donc également aux autres étages

de la colonne à étages multiples.

La zone de mélange 2 et la zone de séparation 3 communi-

quent entre elles par des ouvertures 9 dans la cloison 6.

L'aire totale de la section des ouvertures égale environ 30 % de la section libre de l'enveloppe cylindrique 1. Les parties

des zones de mélange 2 et 7 de l'étage représenté et de l'éta-

ge voisin supérieur, tournées l'une vers l'autre et contiguës

à la zone de séparation 3, communiquent entre elles par un tu-

be 10 s'étendant verticalement à travers la zone de séparation 3. La périphérie de l'extrémité supérieure du tube est montée de manière étanche dans une ouverture de la cloison 4 et son bord supérieur se trouve au ras de la surface supérieure de cette cloison.Le tube 10 se termine en bas légèrement au-dessus

de l'une des ouvertures 9 de la cloison 6.

Le diamètre du tube 10 est suffisamment grand pour que le courant volumique de la phase continue de plus forte masse volumique puisse s'écouler sans problème par le tube 10 même

en cas de dosage maximal du fluide amené. Du tube correspon-

dant qui s'étend à travers la zone de séparation 8 de l'étage inférieur et par lequel la zone de mélange 2 communique avec la zone de mélange (non représentée) de l'étage inférieur est visible seulement l'extrémité supérieure 11 montée dans une ouverture de la cloison 5. Les parties adjacentes des zones de mélange et de séparation d'étages voisins, c'està-dire dans

le cas représenté sur la figure la partie supérieure de la zo-

ne de séparation 3 et la partie inférieure de la zone de mé-

lange 7 ainsi que la partie inférieure de la zone de mélange

2 et la partie supérieure de la zone de séparation 8, commu-

niquent entre elles respectivement par un élément de commu-

nication 12, 13 dont le second n'est représenté que partiel-

lement. Chacun de ces éléments de communication 12 et 13 est, comme représenté pour l'élément de communication 12, réalisé à la manière d'un siphon et présente un récipient en forme de pot 14 qui présente du côté de la cloison 4 une ouverture par laquelle passe une pièce tubulaire 15 dont la paroi extérieure est maintenue à une certaine distance de la paroi intérieure du récipient 14. L'extrémité supérieure de la pièce tubulaire passe de manière étanche à travers la cloison 4. L'élément de communication 12 s'étend jusque dans une partie médiane de

la zone de séparation 3; l'ouverture 16 du récipient 14, rem-

plie en partie seulement par la pièce tubulaire 15, se trouve au-dessous de la cloison 4 en étant éloignée de celle-ci d'une distance égale à une fraction seulement de la demi-hauteur de la zone de séparation 3. L'extrémité supérieure 16 de la fente annulaire 17 formée entre la pièce tubulaire 15 et le récipient 14 et l'extrémité de la pièce tubulaire 15 débouchent dans les parties adjacentes de la zone de séparation 3 et de la zone de

mélange 7; le parcours d'écoulement s'étend dans la fente an-

nulaire 17 et la pièce tubulaire 15 verticalement en sens op-

posé. La zone de mélange 2 est, comme chacune des autres zones de mélange, divisée par des parois intermédiaires horizontales

, 21, 22 en trois chambres de mélange 23, 24 et 25, les cham-

bres voisines les unes des autres communiquant entre elles par des ouvertures 27 qui présentent la même section que celle des ouvertures 9. Dans chacune des chambres de mélange 23 à 25 est monté un agitateur à pales 28. Les agitateurs à pales 28 des zones de mélange de tous les étages sont montés sur un arbre

vertical 29 s'étendant à travers l'intérieur de toute l'enve-

loppe et sont réalisés de façon à n'exercer aucune action de transport en direction verticale. Dans les cloisons 4 et 5 séparant les étages entre eux l'arbre 29 est monté dans un

presse-garniture 30 alors que la cloison 6 et les parois in-

termédiaires 20, 21 et 22 présentent simplement un trou adap-

té à l'arbre avec un certain jeu. Afin que l'arbre rotatif 29

ne risque pas de créer des turbulences dans les zones de sé-

paration il est entouré dans chaque zone de séparation 3, 8 par un tube protecteur 31. Dans chaque zone de séparation 3, 8

est en outre montée en bas une grille de retenue 32 qui main-

tient ou supporte un moyen de favoriser la coalescence (non

représenté),par exemple des corps de remplissage ou un treil-

lis métallique, remplissant la zone de séparation.

La cloison 6 et les parois intermédiaires 20, 21, 22 sont au moyen de tubes d'écartement (non représentés) maintenues à une certaine distance les unes des autres et de la cloison 4 et se trouvent fixées à la cloison 4 au moyen de tirants (non représentés) qui s'étendent par les tubes d'écartement

et ces parois 6, 20, 21 et 22. Les cloisons 4, 5 situées en-

tre les étages et qui, contrairement à la cloison 6 et aux parois intermédiaires 20, 21, 22 situées à l'intérieur de l'étage, doivent être reliées de manière étanche à l'enveloppe 1 sont maintenues entre des brides 33 de l'enveloppe 1 et étanchéifiées-par des joints 34. Cette séparation étanche des

étages empêche tout mélange en retour entre les étages.

La colonne d'textraction à plusieurs étages représentée convient en particulier pour l'extraction à contre-courant lorsqu'il existe des conditions extrêmes en ce qui concerne les phases, comme c'est le cas entre autres lorsque le courant volumique de la phase à disperser est un multiple de la phase continue et vaut par exemple cinquante fois ce dernier. Dans le cas représenté la colonne est destinée à disperser une phase de masse volumique relativement faible (par exemple du toluène) dans une phase de masse volumique plus importante (par exemple de l'eau). Pour la première mise en marche de la colonne on y introduit d'abord la phase continue plus lourde (eau) jusqu'à ce que les zones de séparation et de mélange de tous les étages soient complètement remplies. La phase plus

légère amenée en cours de fonctionnement de la colonne à l'é-

tage le plus bas (non représenté) est représentée sur la fi-

gure par des points et désignée par 40, son sens de mouvement (ascendant) étant représenté par des flèches 41. La phase plus lourde amenée en cours de fonctionnement à l'étage le plus haut (non représenté) est indiquée seulement par des flèches

42 montrant son- sens de mouvement (descendant).

A partir de la zone de séparation 8 représentée en bas sur la figure la phase plus légère monte, comme expliqué en détail plus loin, par l'élément de communication 13 dans la chambre inférieure 25 de la zone de mélange 2. En passant par les ouvertures 27, elle arrive ensuite successivement dans

les autres chambres 24 et 23 de la zone de mélange dans les-

quelles elle est mélangée par les agitateurs à pales 28 pro-

gressivement de plus en plus avec la phase continue. La dis-

persion ainsi obtenue passe alors par les ouvertures 9 pour entrer dans la zone de séparation 3 o les phases se séparent à nouveau. En effet, la phase légère 40 se séparant de la couche de dispersion 44 indiquée par des lignes ondulées se rassemble dans la partie supérieure de la zone de séparation

3 et il s'établit en même temps automatiquement, sans que ce-

la nécessite un réglage quelconque, une limite de phase (sta-

tionnaire) 43 entre la couche formée dans la partie supérieu-

re de la zone de séparation et constituée par la phase légère

et la couche de dispersion 44 située dans la partie infé-

rieure de la zone de séparation 3. Du fait que la séparation de la phase légère se poursuit, la partie de cette phase se trouvant chaque fois à l'entrée (extrémité supérieure) de la fente annulaire 17 se trouve poussée à travers cette fente vers le bas jusqu'au bord inférieur de la pièce tubulaire 15

d'o ellemonte par celle-ci dans la zone de mélange 7 de l'é-

tage supérieur o, comme décrit plus haut, elle est mélangée avec la phase plus lourde pour être à nouveau séparée de celle-ci dans la zone de séparation (non représentée) située

directement au-dessus et faisant partie de l'étage supérieur.

Lors de la première mise en marche la colonne est, comme

déjà indiqué, remplie complètement de la phase plus lourde.

Son introduction dosée lui permet de s'écouler seulement par

les zones de mélange et non pas par les zones de séparation.

A partir de la zone supérieure visible sur la figure, à sa-

voir la zone de mélange 7, la phase continue plus lourde des-

cend dans la partie contiguë à la cloison 4. A partir de là

elle passe par le tube 10 et les ouvertures 9 pour entrer di-

rectement dans la chambre la plus haute 23 de la zone de mé-

lange suivante 2, après quoi, en passant par la chambre 24 de cette zone, elle entre dans la chambre la plus basse 25 et s'écoule par le tube 11 pour entrer dans la zone de mélange

de l'étage suivant situé plus bas. -

Lorsque l'amenée dosée des phases est interrompue, les phases légère et lourde ne s'écoulent plus par les éléments de communication 12, 13 et les tubes 10, 11 mais restent dans

l'étage concerné, les différents étages étant alors complète-

ment séparés hydrauliquement les uns des autres. Pour cette raison le profil de concentration de phases dans les étages

reste maintenu pratiquement aussi longtemps qu'on le désire.

Ceci a pour avantage que même après des arrêts de fonctionne-

ment prolongés la colonne -péut être remise en marche moyen-

nant une courte durée de mise en route. Dans les colonnes clas-

siques, par contre, une interruption prolongée du fonctionne-

ment a pour effet que l'ensemble de la phase de masse volumi-

que relativement faible se rassemble dans la partie supérieure et toute la phase plus lourde dans la partie inférieure de la colonne. C'est pourquoi la remise en service des colonnes

classiques nécessite de longues durées de mise en route.

Pour permettre de disperser un liquide de masse volumi-

que relativement importante dans un liquide plus léger la co-

lonne doit être réalisée de façon que les éléments de communi-

cation 12, 13 s'étendent non pas vers le bas mais vers le haut dans les zones de séparation 3 et 8, ce qui signifie pour ce qui concerne la représentation que la figure doit être placée

sens dessus dessous (tournée de 180 dans le plan du dessin).

9- Le dispositif peut, au lieu de servir à des extractions, également être utilisé pour des réactions (chimiques) et des

procédés microbiologiques et il peut être alimenté non seule-

ment avec deux liquides mais par exemple également avec un gaz et un liquide.

Lorsqu'il s'agit d'utiliser le dispositif pour la réac-

tion à contre-courant d'un fluide gazeux avec un fluide li-

quide, les éléments de communication 12, 13 sont, contraire-

ment au dessin, avantageusement montés coaxialement autour de

l'arbre 29, c'est-à-dire que celui-ci passe par la pièce tu-

bulaire 15 et le fond du récipient 14, auquel cas le presse-

garniture doit être monté au niveau du fond du récipient. La paroi intermédiaire 22 est alors avantageusement supprimée et la pièce tubulaire de l'élément de communication 13 prolongée jusqu'au voisinage immédiat de l'agitateur 28 de la chambre 25. Le gaz (par exemple de l'air) ascendant s'écoule alors

par l'élément de communication 13 directement vers l'agita-

teur à pales 28, permettant ainsi d'obtenir un brassage opti-

mal. Afin que le gaz soit également amené aux agitateurs 28 dans les chambres supérieures 23 et 24 de la zone de mélange 2, les parois intermédiaires 20 et 21 sont avantageusement réalisées en forme de cloche ou d'entonnoir. Cette forme de

réalisation convient évidemment aussi pour des processus d'é-

change de matière entre deux liquides.

Dans une autre variante (non représentée) l'extrémité in-

férieure du tube 10 est recourbée. On évite ainsi que la dis-

persion ne monte par le tube, ce qui pourrait se produire en cas de dosages extrêmement faibles de la phase continue

lourde amenée.

Le tube 10, par lequel les zones de mélange successives 2 et 7 communiquent entre elles, pourrait également s'étendre à l'extérieur de l'enveloppe cylindrique 1 le long du la zone

de séparation 3 et déboucher par exemple respectivement immé-

diatement au-dessus de la cloison 4 et 6 dans l'intérieur de

l'enveloppe. (Les autres tubes 11,... seraient alors à mon-

ter de manière correspondante.)

L'enveloppe 1 de la colonne pourrait également être réa-

lisée sous forme de double paroi autour des zones de sépara-

tion 3, 8 et les cloisons 4, 5 qui séparent les étages l'un

de l'autre pourraient être fixées de manière étanche à la pa-

roi intérieure de l'enveloppe à double paroi de la zone de sé- paration adjacente de sorte que les parties de deux zones de

mélange contiguës à une même zone de séparation communique-

raient entre elles par la fente annulaire formée entre les deux parois de l'enveloppe. Dans cette forme de réalisation

les tubes 10 et 11 pourraient être supprimés.

Les éléments 12 et 13 par lesquels communiquent les zones de mélange et de séparation adjacentes 7 et 3; 2 et 8 d'étages voisins pourraient également être constitués par des tubes repliés en forme de V ou U. Dans ce cas on pourrait par

exemple prévoir que l'extrémité libre de l'une des deux bran-

ches s'étendant obliquement ou verticalement dans la zone de séparation 3; 8 passe de manière étanche par la cloison 4; 5 pour entrer dans la zone de mélange 7; 2 et que l'extrémité libre de l'autre branche débouche dans la zone de séparation

3; 8 au voisinage de la cloison 4; 5. Les éléments de com-

munication réalisés par exemple en U pourraient également

être disposés à l'extérieur-de l'enveloppe de la colonne, au-

quel cas leurs deux extrémités devraient déboucher dans l'in-

térieur de l'enveloppe respectivement juste au-dessus et juste au-dessous de la-cloison concernée 4; 5. Pour les éléments de communication 12, 13 sont encore possibles diverses autres

formes de réalisation du genre siphon avec un parcours d'écou-

lement à changement de sens. Ainsi on pourrait par exemple prévoir à proximité de l'enveloppe 1 un canal courbé en forme d'anneau coaxial à l'arbre 29, munir la cloison 4, 5 d'une fente annulaire, relier la paroi latérale extérieure du canal

au bord de la cloison limitant extérieurement la fente annu-

laire, rabattre à l'intérieur du canal le bord de la cloison limitant intérieurement la fente annulaire et fixer àce bord une pièce de recouvrement annulaire dont le bord inférieur se

trouve à une certaine distance du fond du canal.

les zones de mélange successives pourraient aussi com-

muniquer entre elles non pas chaque fois par un seul tube 10, 11 mais par plusieurs tubes de ce genre. De même, les zones

de mélange et de séparation adjacentes d'étages voisins pour-

raient également communiquer entre elles non pas simplement par un seul élément de communication 12, 13 mais par plusieurs

éléments de communication de ce genre.

Afin d'éviter que lors de l'introduction de la phase continue lourde (par exemple de l'eau) dans l'enveloppe de la colonne (avant la première mise en service) il ne se forme

des bulles d'air dans les parties supérieures des zones de sé-

paration 3, 8 on peut prévoir dans l'enveloppe 1 des canaux de purge d'air susceptibles d'être obturés. Dans le même but pourraient également être prévus dans les cloisons 4, 5 de minuscules trous qui laissent passer l'air mais ne permettent pas le passage des phases (liquides) ou du moins ne permettent

que le passage de quantités négligeables des phases.

La colonne représentée sur la figure 1 est réalisée sous

une forme relativement grande. De plus petites formes de réa-

lisation de la colonne sont avantageusement conçues de la ma-

nière décrite plus loin à propos des figures 2 à 4. Il en est ainsi pour la raison suivante. lorsque la colonne représentée sur la figure 1 est réalisée sous une forme très petite, la section de l'élément de communication 12 réalisé à la manière

d'un siphon devient si réduite qu'à partir d'une certaine li-

mite du débit de la phase légère cet élément de communication n'assure plus l'action désirée. En effet, le tube ascendant peut alors se remplir complètement avec la phase légère , ce qui a pour effet que la phase légère séparée se trouve aspirée à partir de la zone de séparation 3. La limite de séparation 43 entre la phase légère séparée 40 et la couche

de dispersion 44 monte par conséquent jusqu'à la postion d'é-

quilibre, c'est-à-dire jusqu'à l'ouverture 16 du siphon 12

rempli de phase légère. Puis l'écoulement se trouve interrom-

pu et la limite de séparation 43 redescend suffisamment pour

que la phase légère 40 recommence à s'écouler par le siphon.

Cette instabilité est extrêmement indésirable pour le fonc-

tionnement de la colonne. Les variantes décrites ci-après en

se référant aux figures 2 à 4 évitent cette instabilité de ma-

nière sûre même dans les colonnes les plus petites. Elles ont pour trait commun de comporter un moyen de communication ad- ditionnel entre le récipient en forme de pot 14 et la zone de mélange 7 située au-dessus de celui-ci. L'aspiration de la

phase légère est empêchée à coup sûr grâce à ce moyen de com-

munication additionnel qui réalise une décharge.

Dans la variante de la figure 2 il débouche dans la par-

tie inférieure du récipient en forme de pot 14 une pièce tu-

bulaire additionnelle 35 qui empêche l'aspiration de la phase

légère et s'étend à travers la cloison 4 dans la zone de mé-

lange 7 en ayant son extrémité recourbée à l'intérieur de cet-

te zone. L'extrémité supérieure de la pièce tubulaire 35 pénè-

tre donc au-delà de l'extrémité supérieure de la pièce tubu-

* laire 15 dans la zone de mélange 7 en étant repliée à l'inté-

rieur de celle-ci afin que la phase légère 41 sortant de la pièce tubulaire 15 ne rentre pas à nouveau par le tube 35,

dans l'élément de communication 12. Grâce à la forme de réa-

lisation représentée de l'extrémité de la pièce tubulaire 35 celle-ci ne reçoit pratiquement que la seule phase lourde 42 se trouvant dans la zone de mélange 7. Le bord inférieur de

la pièce tubulaire 15 présente en outre des évidements en for-

me de dents 36, ce qui contribue également à éviter une aspi-

ration de la phase légère. Dans le cas de la variante de la figure 3 le moyen de communication est un tube 37 recourbé en U avec des branches inégales. L'extrémité de la courte branche débouche dans le fond du récipient en forme de pot 14 alors

que l'extrémité de la longue branche est située dans la cloi-

son 4. Enfin, dans la variante représentée sur la figure 4 un tube horizontal 38 relie la partie inférieure du récipient en forme de pot 14 avec le tube 10 qui communique avec la zone de mélange supérieure 7. Si l'élément de communication 12 (ou

13) est réalisé d'une manière différente du dessin, par exem-

ple sous forme de tube en U ou en V, alors l'élément de com-

munication additionnel 35, 37 ou 38 doit également s'étendre-

dans la partie de l'élément de communication dans laquelle le parcours d'écoulement change de sens, c'est-à-dire dans le

cas d'un élément de communication en U dans la partie recour-

bée de celui-ci.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif échangeur de matière destiné à permettre des processus d'échange de matière à contre-courant entre deux fluides insolubles ou seulement en partie solubles l'un dans l'autre qui présentent des masses volumiques différentes, en particulier l'extraction de deux liquides, et comprenant plusieurs étages superposés au niveau du plus haut desquels le fluide présentant la plus forte masse volumique est amené et le fluide plus léger est délivré et au niveau du plus bas desquels le fluide plus léger est amené et le fluide plus lourd est délivré, lesquels étages sont chacun constitués par une zone de mélange dans laquelle les fluides sont brassés au moyen d'un équipement mélangeur et par une zone de séparation

dans laquelle les fluides mélangés se séparent l'un de l'au-

tre par suite de leurs masses volumiques différentes, caracté-

risé en ce que l'intérieur d'une enveloppe allongée (1) dis-

posée verticalement est divisé par des cloisons horizontales (4, 5, 6) en zones de mélange et de séparation superposées (7, 3, 2, 8) se succédant de manière alternée qui forment par paire (2, 3) un étage, en ce que la zone de mélange (2) et la zone de séparation (3) de chacun des étages communiquent

entre elles par des ouvertures (9) dans la cloison (6) dispo-

sée entre ces zones et/ou par une fente entre cette cloison et l'enveloppe alors que les parties de deux zones de mélange successives (2, 7) -contiguës à une même zone de séparation (3) communiquent entre elles par au moins un premier élément de communication (10) et les parties adjacentes des zones de mélange et de séparation (7, 3) d'étages voisins communiquent

entre elles par au moins un second élément de communication.

(12) qui, s'étendant verticalement le long d'au moins une par-

tie de la zone de séparation concernée (3) et présentant à la manière d'un siphon un parcours d'écoulement à changement de sens, permet au fluide (40) séparé dans la partie adjacente

de la zone de séparation (3) de passer dans la partie adja-

cente de la zone de mélange (7) et forme un obturateur hy-

draulique pour l'autre fluide (42).

2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé

en ce que les équipements mélangeurs (28) sont réalisés de ma-

nière à ne pas exercer d'action de transport en direction ver-

ticale.

3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caracté-

risé en ce que la distance de l'extrémité (16) du parcours d'écoulement du second élément de communication (12) débou- chant dans la zone de séparation (3) à la cloison (4), qui

sépare les étages voisins, ne vaut qu'une fraction de la demi-

hauteur de la zone de séparation (3).

4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 3, caractérisé en ce que des moyens de favoriser la coalescence, par exemple des corps de remplissage ou treillis

en fil métallique, sont incorporés dans les zones de sépara-

tion (3, 8).

- Dispositif suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 4, caractérisé en ce que le second élément de com-

munication (12) comporte un récipient en forme de pot (14) disposé verticalement dans la zone de séparation (3) et ayant son côté ouvert (16) tourné vers la cloison (4) qui sépare les étages voisins et en ce que dans le récipient (14) pénètre une

pièce tubulaire (15) qui ne remplit la section libre du réci-

pient que partiellement et s'étend de manière étanche à tra-

vers la cloison (4) dans la partie adjacente de la zone de

mélange (7).

6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 4, caractérisé en ce que le second élément de com-

munication présente une forme en U, en ce que ses branches

s'étendent verticalement dans la zone de séparation et l'ex-

trémité libre de l'une des branches passe de manière étanche à travers la cloison séparant les étages voisins de façon à

s'étendre jusque dans la partie adjacente de-la zone de mé-

lange alors que l'extrémité libre de l'autre branche est si-

tuée dans la partie adjacente de la zone de séparaticn et est

orientée en direction de la cloison.

7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 6, caractérisé en ce que les équipements mélangeurs (28) de toutes les zones de mélange (2, 7) sont montés sur un

(ou plusieurs) arbre(s) (29) s'étendant verticalement à tra-

vers l'intérieur de toute l'enveloppe (1), lequel arbre est étanchéifié (30) au niveau des cloisons (4, 5) qui séparent les étages les uns des autres et est entouré dans chaque zone de séparation (3, 8) par un tube protecteur (31).

8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 7, caractérisé en ce que le premier élément de com-

munication est un tube (10).

9 - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chacun des tubes (10) par lesquels les parties de

deux zones de mélange (2, 7) contiguës à une même zone de sé-

paration (3) communiquent entre elles s'étend verticalement à travers la zone de séparation (3) et en ce que la périphérie de l'une des extrémités du tube est montée de manière étanche dans celle (4) des deux cloisons (4, 6) séparant la zone de

séparation (3) des zones de mélange (2, 7) qui sépare les éta-

ges voisins et en ce que l'autre extrémité du tube s'étend jusqu'à proximité ou jusqu'à l'intérieur des ouvertures (9) de l'autre (6) de ces cloisons (4, 6) ou de la fente, ou bien

traverse cette autre cloison (6).

- Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé

en ce que l'autre extrémité'du tube est recourbée.

11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 10, caractérisé en ce que chaque zone de mélange (2) est divisée par des parois intermédiaires horizontales (20, 21, 22) en plusieurs chambres de mélange (23, 24, 25) qui

communiquent entre elles par des ouvertures (27) dans les pa-

rois intermédiaires (20, 21, 22) et/ou par des fentes entre

les parois intermédiaires et l'enveloppe.

12 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la pièce tubulaire (15) pénétrant dans le récipient

en forme de pot (14) présente à son extrémité située à l'in-

térieur du récipient (14) un bord dentelé (36).

13 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 12, caractérisé en ce que la partie du second élé-

ment de communication (12) dans laquelle le parcours d'écou-

lement change de sens communique au moyen d'un troisième élé-

ment de communication (35, 37, 38) avec la partie adjacente

de la zone de mélange (7).