FR2717100A1

FR2717100A1 - Coalesceur, procédé pour son utilisation et élément de coalescence à y utiliser.

Info

Publication number: FR2717100A1
Application number: FR9502644A
Authority: FR
Inventors: Kenneth M Williamson; Scott A Whitney; Alan R Rausch
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1995-03-07
Publication date: 1995-09-15
Anticipated expiration: 2015-03-07
Also published as: CA2126472A1; IT1278979B1; KR100375269B1; US5480547A; KR950031157A; ITTO950171A1; GB2287201B; JPH08903A; AU698244B2; CA2126472C; GB9504507D0; FR2717100B1; ITTO950171A0; JP3490174B2; DE19508241A1; AU1364795A; GB2287201A

Abstract

L'invention concerne un système de purification d'un liquide permettant de séparer un premier liquide d'un second liquide, où le premier liquide est un liquide aqueux corrosif qui est totalement ou partiellement immiscible dans et forme une phase discontinue avec le second liquide organique formant une phase continue. Selon l'invention, il comprend un logement (20), une entrée de fluide (22) dans ledit logement, une première sortie de liquide (24), une seconde sortie de liquide (26), au moins un assemblage de coalescence (30), et une région de séparation des liquides (40) dans le logement. L'invention s'applique notamment à la séparation des phases organiques et aqueuses dont au moins l'une contient une matière corrosive.

Description

1 2717100

La présente invention est dirigée vers un appareil et une méthode pour séparer des phases organique et aqueuse o

au moins l'une de celles-ci comprend une matière corrosive.

Plus particulièrement, l'invention est dirigée vers une méthode de séparation de solutions aqueuses corrosives, très typiquement de solutions caustiques, d'une phase organique, comme des fractions à base de pétrole ainsi qu'à un appareil

et un système de purification du liquide qui y sont utilisés.

De nombreux procédés industriels et appareils, ainsi que des dispositifs domestiques, nécessitent la séparation d'une phase liquide d'une autre phase. Dans certains cas, en particulier quand l'eau est la phase présente en quantités mineures, on peut utiliser des moyens chimiques pour retirer l'eau des autres composants. De tels moyens pour retirer l'humidité nécessitent, cependant, le remplacement et/ou la régénération des réactifs utilisés dans le procédé. Les réactifs employés ainsi que les produits formés introduisent fréquemment des complications se rapportant à la manipulation et à l'évacuation. Etant le prix concomitant et, dans certains cas l'inconvénient et les effets néfastes potentiels d'une exposition à des réactifs chimiques qui sont associés à de tels procédés, on a préféré des méthodes et appareils physiques aux moyens chimiques pour retirer de petites

quantités d'une phase liquide d'autres phases.

Une méthode de coalescence d'un liquide immiscible en suspension dans une autre phase et un dispositif de coalescence que l'on peut appeler "coalesceur", ont trouvé une large utilisation pour retirer un liquide de la phase gazeuse, comme dans des aérosols, et de suspensions d'un liquide dans un autre liquide. De tels dispositifs sont particulièrement efficaces lorsque le volume du liquide retiré est petit en comparaison avec le volume de la phase d'o il est retiré. Typiquement, l'équipement nécessaire pour retirer un aérosol liquide d'un gaz a tendance à être moins compliqué que celui utilisé pour séparer deux phases liquides o une première phase liquide est immiscible et est en suspension dans une seconde phase liquide. Cela est

2 2717100

généralement vrai parce que dans des suspensions gaz/liquide, les effets de la gravitation ont tendance à être plus importants alors que les effets d'énergie de surface, de tension de surface ou de tension interfaciale ont tendance à être moins importants qu'avec des suspensions liquide/liquide. Le spectre des applications o des coalesceurs ont été utilisés pour retirer des quantités mineures d'une première phase liquide, connue sous le non de "phase discontinue" ou "phase suspendue", d'une seconde phase liquide dans laquelle elle est en suspension, connue en tant que "phase continue" ou "phase de suspension", couvre une étendue considérable de situations. Par exemple, des coalesceurs ont été très fréquemment utilisés pour retirer ou séparer de petites quantités d'humidité de combustibles à base de pétrole, comprenant l'essence, le diesel et les combustibles pour l'aviation, comme le kérosène; pour retirer l'humidité de fluides de nettoyage; pour séparer l'huile des agents de refroidissement et de nettoyage de pièces; pour retirer la contamination d'huile trouvée dans les plans naturels d'eau; pour séparer des systèmes solvants immiscibles utilisés dans des procédés d'extraction, etc. De nombreux mécaniques et modèles ont été proposés pour décrire la coalescence d'une gouttelette de la phase discontinue par rapport à la phase continue et la facilité ou la difficulté de séparation des phases immiscibles. Les facteurs qui affectent le procédé de coalescence comprennent les propriétés physiques des phases, comme la densité, la viscosité, la tension de surface, le taux de cisaillement et la tension interfaciale (IFT). De plus, les propriétés du système, comme la grandeur des gouttes, la courbure de l'interface, la température, les gradients de concentration et les vibrations affectent également de façon importante la coalescence. Tandis que chacun ou la totalité de ces facteurs peuvent être importants dans une situation particulière, des propriétés telles que la densité, la grandeur des gouttes et la tension interfaciale semblent être parmi les facteurs qui

3 2717100

ont la plus grande importance et sur lesquels, fréquemment, le moins de contrôle peut s'exercer dans des séparations difficiles de deux liquides immiscibles. Ainsi, à toutes choses égales, lorsque les densités de deux liquides ne diffèrent que légèrement, la séparation devient d'autant plus difficile. Cela est également vrai pour les tensions interfaciales des liquides impliqués. Dans les situations ou les gouttelettes ont plus de 10 pm (émulsions primaires), la coalescence et la séparation sont bien plus faciles à effectuer fréquemment avec la phase discontinue se déposant par gravité après la coalescence pour former une couche hétérogène. Quand les gouttelettes ont moins de 10 pm, en particulier moins de 1 pm de diamètre, il y a des émulsions secondaires ou des brouillards secondaires d'o la phase discontinue est bien plus difficile à coalescer. Ce dernier cas se présente fréquemment lorsque l'émulsion a été formée par agitation rigoureuse ou pour l'inclusion d'un agent tensio-actif. Lorsque l'émulsification pour former le brouillard secondaire se produit purement par un moyen mécanique, la coalescence peut être accomplie bien plus facilement par des méthodes et appareils conventionnels de coalescence. Lorsque le brouillard secondaire résulte des matières tensio-actives, qui influencent les tensions interfaciales des liquides, la séparation devient plus

difficile.

Le type de coalesceurs employé dépend de la difficulté de séparation ou de coalescence, laquelle est influencée par les facteurs identifiés cidessus. Ainsi, dans certaines situations, l'équipement peut être très simple, tel que ceux employant des chicanes en tant que matériau effectuant la coalescence et va jusqu'à des dispositifs plus complexes contenant différents types de garnitures. Le type des fluides

qui sont séparés détermine fréquemment la garniture utilisée.

Ainsi, la forme du matériau de garnissage ainsi que sa composition influencent l'efficacité de la coalescence et de la séparation. Par exemple, les appareils de coalescence traditionnellement utilisés pour séparer l'huile et l'eau

4 2717100

contiennent typiquement des tubes, plaques, disques, lances, tiges, fibres ou autres structures internes conçues pour capturer l'huile. Traditionnellement, le verre a été le matériau de garnissage le plus fréquemment utilisé et tandis que, dans certains cas, des membranes ont été employées dans les coalesceurs, ainsi que les types de garnissage dont la liste est donnée ci-dessus, les fibres étaient la forme préférée de garnissage. Couramment, les fibres de verre semblent avoir trouvé la plus large application dans les

dispositifs de coalescence.

Bien que le développement de différents types d'appareils, de méthodes et de matériels ait fait avancer la technologie de la séparation liquide-liquide, en particulier dans la séparation des liquides aqueux-organique, certains problèmes se sont révélés être plus difficiles à résoudre et les avances dans la technologie se rapportant à ceux-ci sont moins prononcées. Cela est particulièrement vrai en ce qui concerne certains problèmes de séparation impliquant des matériaux à base de pétrole et de l'eau ou des solutions aqueuses. Une source majeure des problèmes dans l'industrie du pétrole a concerné la séparation de l'eau ou de solutions aqueuses et de combustibles à base de pétrole comme le combustible diesel, le kérosène et l'essence, soit au site du traitement ou bien subséquemment. Une raison de la difficulté de la séparation de l'eau ou d'une solution aqueuse (que l'on trouve en quantités mineures sous la forme d'une phase discontinue) en suspension dans le combustible, par exemple de l'essence (la phase continue), est que les réactifs ajoutés pendant le traitement pour éliminer les composés non voulus ou agents tensio-actifs ou détergents ajoutés à la fin du traitement pour aider à maintenir la propreté de l'équipement de combustion dans lequel le combustible sera

utilisé, réduisent les IFT des phases aqueuse et organique.

Cela rend la phase aqueuse discontinue plus dispersée dans la phase organique et par conséquent plus difficile à séparer par la plupart des méthodes employées pour séparer des phases liquides. Ces deux difficultés partagent quelque chose par le

2717100

fait que les composants solubles dans l'eau produisent une réduction de IFT, et que la technique courante largement utilisée pour la séparation dans chaque cas ne réussit que partiellement, bien que ces techniques soient un peu différentes. Le premier problème, l'élimination des matières corrosives, comme l'addition d'une matière corrosive pendant le traitement, a reposé jusqu'à maintenant sur la technologie conventionnelle et ses inconvénients concomitants. Plus particulièrement, le problème se rapporte à la séparation et à l'élimination des matières corrosives comme des matières aqueuses contenant des produits acides ou caustiques, des fractions de pétrole. Ainsi, dans le traitement du pétrole, diverses fractions peuvent être traitées avec des solutions aqueuses fortes contenant des acides et/ou des alcalis, comme dans l'élimination de certains composés qui ne sont pas souhaitables dans des combustibles, par exemple, des composés contenant du soufre. Dans certains cas, la fraction de pétrole peut être initialement lavée avec un acide aqueux

fort et subséquemment neutralisée avec un excès de l'alcali.

Dans d'autres cas, une solution acide seule peut être

utilisée pour traiter la matière à base de pétrole.

L'élimination des deux phases aqueuses acides et caustiques a été un peu difficile du point de vue efficacité et équipement, avec l'élimination des phases aqueuses caustiques se révélant être la plus difficile, en particulier en ce qui

concerne l'effet corrosif sur l'équipement employé.

L'utilisation d'un équipement de coalescence et de séparation que l'on emploie généralement dans d'autres séparations des phases aqueuses et organiques est à éviter à cause de la nature des matières impliquées. Ainsi, les IFT des phases liquides sont très similaires. Jusqu'il y a peu de temps, des séparations utilisant un type conventionnel de coalesceur n'ont pu être obtenues avec des IFT plus faibles qu'environ 3.10-5 N/cm. De plus, la nature corrosive de certaines solutions acides et la plupart des solutions caustiques a écarté l'utilisation de nombreux matériaux qui, autrement,

6 2717100

pourraient être utilisés pour la fabrication de l'équipement

de traitement, comprenant de nombreux métaux.

Comme des coalesceurs efficaces qui résistent aux matières corrosives, en particulier aux substances caustiques, n'ont pas jusqu'à maintenant été disponibles, la technologie la plus efficace disponible pour l'industrie du pétrole pour retirer les produits caustiques des combustibles d'hydrocarbures, a été depuis des dizaines d'années et continue à l'être un filtre à lit de sable. Tandis qu'on les appelle des filtres, et qu'ils fonctionnent au moins partiellement ainsi, ces dispositifs peuvent également être largement categoriés comme fonctionnant en tant que coalesceurs. Ils sont, cependant, différents par la plupart des aspects des coalesceurs couramment utilisés dans la plupart des autres applications. Ce sont des filtres massifs ayant des volumes d'environ 142 m3 à environ 198 m3. Non seulement de tels filtres sont extrêmement grands, mais ils sont également coûteux à construire et à entretenir. Il n'est généralement pas pratique de tenter de nettoyer le sable et aussi bien le sable que certains autres composants du filtre sont retires de routine et jetés. Comme un grand nombre des composants ne peuvent résister à l'exposition à long terme à l'environnement caustique, il faut occasionnellement remplacer la totalité des systèmes de filtre à lit de sable à

grands frais.

Etant donné ces problèmes, des méthodes et appareils ont été recherchés, permettant la séparation de phases liquides aqueuse et organique lorsque les différences entre les IFT de chaque phase sont très faibles. Une méthode et un appareil ont également été recherchés pour séparer une phase aqueuse corrosive, en particulier une phase aqueuse contenant un produit caustique, d'une phase sensiblement insoluble dans l'eau qui, en comparaison avec les techniques couramment utilisées dans l'industrie du pétrole, permet l'utilisation d'une appareil ayant un plus petit volume, une efficacité équivalente ou plus grande, un investissement initial

7 2717100

équivalent ou plus faible et moins de frais en rapport avec

le travail et l'entretien.

Comme la séparation de solutions aqueuses utilisées dans les étapes de traitement dans l'industrie du pétrole est fréquemment accomplie à ou concerne les fractions de pétrole à des températures élevées, la méthode et l'appareil doivent être capables de fonctionner efficacement à des températures élevées. La présente invention est dirigée vers un appareil de coalescence qui surmonte un grand nombre des inconvénients des méthodes conventionnelles de séparation d'une phase aqueuse et d'une phase organique immiscible dans l'eau. Telle qu'utilisée ici, une "phase organique immiscible dans l'eau" (WIOP) indique une phase organique qui, lorsqu'elle est combinée à l'eau pure sera considérée, par la plupart des chimistes, comme étant immiscible avec ou sensiblement insoluble dans l'eau. La présence d'un agent tensio-actif, tel qu'un détergent, a tendance à diminuer la valeur de IFT des deux phases et à provoquer une dispersion ou une solubilité accrue dans WIOP. Tel qu'utilisé ici, le terme "caustique" indique toute matière fortement alcaline, plus

typiquement du type utilisé dans l'industrie du pétrole.

Tandis que WIOP peut indiquer toute phase organique généralement considérée comme étant immiscible dans l'eau pure, dans le présent contexte, cela indique typique le mode de réalisation préféré se rapportant aux séparations des

liquides à base de pétrole.

Cette invention est dirigée vers une méthode de séparation d'une phase aqueuse, de préférence d'une phase aqueuse contenant une substance corrosive, d'une WIOP, ainsi qu'un appareil utilisé dans ce but. Les modes de réalisation préférés concernent des méthodes et appareils o la purification se rapporte à une WIOP qui contient au moins une fraction de pétrole et la phase aqueuse contient au moins une substance caustique. Soit la WIOP ou bien la phase aqueuse peut être la phase discontinue, mais la phase aqueuse est

8 2717100

typiquement et préférablement la phase discontinue présente

en quantités mineures.

L'appareil de l'invention, sur une base de volume, est plus compact que les systèmes de filtration conventionnels sur lit de sable qui sont couramment employes pour la séparation des phases aqueuses contenant des produits caustiques des fractions de pétrole, typiquement une fraction de diesel. Par exemple, un système à filtre à lit de sable typique utilisé par l'industrie du pétrole pour traiter du liquide à raison de 4920 f /mn occupe un volume compris entre environ 142 et environ 198 m3. Au contraire, le volume occupé par le logement de l'appareil de coalescence, utilisé dans le même but, et typiquement capable de traiter à peu près le même volume de liquide pendant le même temps, occupe typiquement un volume d'environ 2,2 à environ 4 m3. Chaque dimension de l'appareil est plus petite qu'une dimension comparable d'un récipient à filtre à lit de sable utilisé

pour traiter le même volume du liquide.

Cette méthode et cet appareil sont capables de retirer des quantités proportionnellement plus importantes de la phase aqueuse que les méthodes conventionnelles, en particulier en comparaison avec les filtres à lit de sable et sont ainsi capables de produire des fractions de pétrole ayant de plus faibles concentrations en phase aqueuse. Tandis qu'ils fonctionnent plus efficacement à ou près des températures ambiantes, la méthode et l'appareil sont également capables de fonctionner à des températures élevées, telles que celles rencontrées en divers sites de sortie dans un système de fractionnement du pétrole o des fractions de pétrole sont produites, sans détérioration sensible des

composants de l'appareil.

Le système de purification du liquide de cette

invention, qui est capable de produire les résultats ci-

dessus mentionnés, comporte un logement ayant une entrée de liquide et des première et seconde sorties de liquide. Le logement est également pourvu d'une région pour la séparation du liquide coalescé. Dans le logement, entre l'entrée du

9 2717100

liquide et l'une des sorties de liquide, il y a au moins un élément de coalescence (également appelé ici "cartouche de coalescence", "unité de coalescence", "coalesceur" ou terme identique). De préférence, le ou les éléments de coalescence se trouvent à l'intérieur de la région prévue dans le logement pour la séparation des liquides, la région étant de préférence prévue pour une séparation par gravité. Au moins l'un des éléments de coalescence employés comprend un matériau de garnissage pour la coalescence de la phase discontinue. Le matériau préféré de garnissage est poreux, de préférence une bande fibreuse et, il est de préférence formé

d'un halopolymère, mieux d'un fluoropolymère.

Un autre aspect de l'invention se rapporte à une méthode de séparation d'un liquide en phase discontinue, comme l'eau ou un liquide aqueux, de préférence un liquide

aqueux corrosif, d'une WIOP, comme une fraction de pétrole.

Bien que cela représente le type de purification de liquide attendu comme ayant la plus large application, on ne considérera pas que cela est une limite et des modes de réalisation de l'appareil et de la méthode peuvent être utilisés pour séparer d'autres liquides sensiblement immiscibles o il y a une phase organique discontinue (comme la fraction de pétrole) et une phase aqueuse continue. La méthode comporte l'introduction d'un mélange des liquides des phases discontinue et continue dans au moins un élément de coalescence comprenant un halopolymère et ensuite la séparation des phases liquides, le plus typiquement par séparation par gravité. Dans certaines conditions, on peut utiliser un séparateur. Le liquide ayant la plus grande densité émerge de l'une des sorties de liquide du logement tandis que le liquide ayant la plus petite densité émerge de

l'autre sortie de liquide dans le logement.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement dans la description explicative

qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques

2717100

annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en plan avec un arrachement partiel d'un mode de réalisation d'un élément de coalescence de l'invention; - la figure 3 illustre un capuchon extrême du mode de réalisation d'un élément de coalescence montré à la figure 3; et - la figure 4 illustre une portion agrandie partiellement arrachée du capuchon extrême montré à la figure 3. En décrivant l'invention, des termes tels que "coalesceur", "élément de coalescence", "unité de coalescence" et termes identiques, aussi bien au singulier qu'au pluriel, ont été utilisés pour décrire le dispositif ou article qui effectue la coalescence de la phase discontinue ou polydivisée d'un mélange de liquides immiscibles pour former des gouttelettes. Quel que soit le terme utilisé, l'étape de coalescence employant un tel dispositif se produit toujours de la même manière. Tandis que le terme "coalesceur" décrit généralement un tel dispositif et que le terme "élément de coalescence" décrit un composant ou une cartouche d'un système qui peut contenir de multiples unités de coalescence, cette invention peut être considérée comme ne contenant qu'une unité de coalesceur dans un système de coalesceur, jusqu'à un certain nombre de ces unités. De plus, de telles unités de coalescence peuvent être fixes et non amovibles (sans endommager de façon importante le système) ou, de préférence, peuvent contenir des éléments faciles à

retirer et à remplacer.

Sous sa forme la plus simple, l'invention peut inclure un seul élément de coalescence ou coalesceur, tandis qu'un certain nombre d'éléments de coalescence peuvent être utilisés pour des mélanges ayant de faibles IFT ou pour traiter de grands volumes de liquide. De même, sous sa forme

11 2717100

la plus simple, le milieu qui sert de portion fonctionnelle du garnissage ou de portion de coalescence de liquide du coalesceur peut être prévu sous la forme d'une feuille ou bande poreuse. La feuille poreuse peut être agencée sous la forme d'une seule feuille ou d'un certain nombre de ces feuilles poreuses, soit en forme plate ou plane ou bien en toute autre configuration. Ainsi, un élément plat de coalescence pourrait être agencé dans le logement entre l'entrée du logement et les sorties du logement. Lorsque l'on emploie plus d'une seule bande ou feuille plate, on peut les agencer en relation espacée ou de préférence en contact les unes avec les autres, de nouveau entre l'entrée du logement et sa sortie. Les feuilles peuvent également être agencées sous une forme plissée ou ondulée o les crêtes et les creux de chaque feuille se trouvent dans des plans parallèles les uns aux autres. Les configurations préférées de l'élément de coalescence comprennent une cartouche o le garnissage est agencé en configuration cylindrique, comme on peut le voir aux figures 1 et 2. Avec cette configuration, les feuilles peuvent être également soit plissées ou non plissées. Comme une configuration ondulée donne une plus grande aire superficielle au matériau de garnissage, on la préfère généralement. Lorsque l'on emploie des feuilles multiples dans un élément cylindrique, les feuilles sont de préférence agencées en une orientation superposée ou en série et en contact les unes avec les autres en procédant en direction radiale, à partir de la direction amont jusqu'à la direction aval du trajet d'écoulement du fluide. En plus d'une ou d'un certain nombre de feuilles plates ou tapis, d'une ou d'un certain nombre de feuilles cylindriques ou tapis, d'une ou d'un certain nombre de feuilles plissées cylindriques ou tapis, ces derniers étant un mode de réalisation préféré, le garnissage ou la portion de coalescence de l'élément peut également être agencé sous la forme d'une seule feuille enroulée en hélice ou tapis ou bien d'une seule feuille enroulée en spirale ou tapis. Ainsi, tandis que l'on peut n'employer qu'une seule feuille, une section transversale à

12 2717100

plusieurs couches peut être produite. Bien que dans certains cas, des membranes puissent être utilisées pour le garnissage de l'élément de coalescence, aussi bien pour des considérations de prix que pour la haute chute de pression à travers le garnissage (AP) résultant de l'utilisation de telles membranes, on utilise de préférence des matières fibreuses. On emploie de préférence des bandes non tissées de la matière fibreuse. Typiquement, les fibres sont formées d'une matière thermoplastique et les bandes sont des bandes

soufflées non tissées en phase fondue.

Des matières appropriées comme matériau de garnissage ou portion fonctionnelle de coalescence pour l'élément de coalescence sont des matières ayant une "tension de surface de mouillage critique" (CWST) (définie en détail ci-dessous) entre les tensions de surface des liquides ou des phases

liquides à mettre en coalescence.

On peut préparer une série de liquides, chacun ayant une tension de surface d'environ 3 x 10-5 N/cm de plus, en comparaison avec le précédent. On peut alors placer une goutte de chacun sur une surface poreuse et l'observer pour déterminer si elle est rapidement absorbée, ou bien si elle reste à la surface. Par exemple, en appliquant cette technique à une feuille de filtre de polytétrafluoroéthylène (PTFE) poreux de 0,2 pm, un mouillage instantané a été observé pour un liquide ayant une tension de surface de 26.10-5/cm. Cependant, la structure reste non mouillée lorsque l'on applique un liquide ayant une tension de surface

de 29.10-5 N/cm.

Un comportement similaire est observé pour des milieux poreux obtenus en utilisant d'autres résines de synthèse, avec les valeurs mouillé-non mouillé qui dépendent principalement des caractéristiques de surface du matériau dont le milieu poreux est fait et secondairement, des

caractéristiques des grandeurs des pores du milieu poreux.

Par exemple, des feuilles en polyester fibreux, plus particulièrement en polybutylène téréphtalate (ci-après "PBT") qui ont des diamètres des pores plus petits qu'environ

13 2717100

Mm, ont été mouillées par un liquide ayant une tension de surface de 50 x 10-5 N/cm mais n'ont pas été mouillées par un

liquide ayant une tension de surface de 54 x 10-5 N/cm.

Afin de caractériser ce comportement d'un milieu poreux, le terme "tension de surface de mouillage critique" (CWST) a été défini comme décrit ci-dessous. CWST d'un milieu poreux peut être déterminée par application individuelle à sa surface, de préférence goutte à goutte, d'une série de liquides ayant des tensions de surface variant de 2 à 4 x 10-5 N/cm et en observant l'absorption ou la non absorption de chaque liquide. La valeur de CWST d'un milieu poreux, en unités de 10-5 N/cm, est définie comme la valeur moyenne de la tension de surface du liquide qui est absorbé et celle d'un liquide de tension de surface voisine qui n'est pas absorbé. Ainsi, dans les exemples des deux paragraphes qui précèdent, les valeurs de CWST sont respectivement de 27.5 et

52 x 10-5 N/cm.

En mesurant CWST, on prépare une série de liquides standard pour le test, ayant des tensions de surface variant d'une manière séquentielle d'environ 2 à environ 4 x -5 N/cm. On place indépendamment dix gouttes de chacun d'au moins deux des liquides standards à tension de surface séquentielle sur des portions représentatives du milieu poreux et on laisse reposer pendant 10 minutes. L'observation se fait au bout de 10 minutes. Le mouillage est défini comme l'absorption dans ou le mouillage évident du milieu poreux par au moins neuf des dix gouttes en 10 minutes. Le non mouillage est défini par la non absorption ou le non mouillage d'au moins neuf des dix gouttes en 10 minutes. Le test continue en utilisant des liquides ayant une tension de surface de plus en plus élevée ou de plus en plus faible jusqu'à ce qu'une paire ait été identifiée, l'une mouillant et l'autre ne mouillant pas, qui sont les plus rapprochées l'une de l'autre. La valeur de CWST est alors dans cette étendue et pour la facilité, on utilise la moyenne de deux tensions de surface en tant que seul chiffre pour spécifier CWST.

14 2717100

Des solutions appropriées ayant une tension variable de surface peuvent être préparées d'une grande variété de façons, cependant celles utilisées dans le développement du produit décrit ici étaient:

TABLEAU 1

Solution ou fluide Tension de surface (10-5 N/cm) Hydrate de soude dansl'eau 94-110 Chlorure de calcium dans 90-94 l'eau Nitrate de sodium dans l'eau 75-87 Eau pure 72,4 Acide acétique dans l'eau 38-69 Ethanol dans l'eau 22-35 n-Hexane 18,4 FC77 (3M Corp.) 15 FC84 (3M Corp.) 13 On utilise, de façon appropriée, comme matériau de garnissage de l'invention, des polymères formés d'halocarbures c'est-à-dire des polymères qui ont au moins certains atomes d'hydrogène d'une polyoléfine (ou d'un polymère d'hydrocarbure) qui ont été remplacés par des atomes d'halogène. Très typiquement, de tels polymères d'halocarbure sont formés par polymérisation d'un alkylène contenant un halogène ou par copolymérisation d'un tel alkylène contenant un halogène avec un autre hydrocarbure à insaturation éthylénique ou alkylène contenant un halogène. On préfère les polymères de fluorocarbure ou les résines de fluoropolymère contenant un ou plusieurs types d'atomes d'halogène, dont au moins un est le fluor. On préfère des résines de polymères fluorés mélangés, c'est-à-dire des polymères de résine de fluorocarbure contenant du fluor et au moins un autre atome d'halogène, de préférence le chlore. Des exemples de tels

2717100

fluoropolymères comprennent un copolymère d'éthylène-

chlorotrifluoroéthylène (ECTFE), de l'éthylène-propylène fluoré (FEP), du difluorure de polyvinylidène (PVDT) et des polymères de Teflon comprenant le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et une résine d'un copolymère de perfluoroalkyl vinyl éther éthylène fluoré ou un polymère de perfluoroalcoxy, [CF2 -CF-(O(CF2)CF3)-CF2-CF2]. On préfère les matériaux de PTFE comme les membranes connues sous le nom de EMFLON, commercialisées par Pall Corporation, Glen Cove, New York, U. S.A.. Un autre matériau préféré de PTFE est formé de résines de FEP et de fibres de PTFE, en particulier celles d'un liant de fluorocarbure tel que FEP (comme cela est décrit par Hurley dans le brevet U.S. No. 4 716 074 incorporé ici à titre de référence). On préfère ECTFE. Ce matériau est commercialisé par Ausimont USA. Inc. à Morristown, New

Jersey, sous le nom de "Halar ".

Bien que, comme on l'a suggéré ci-dessus, le garnissage d'un coalesceur puisse prendre de nombreuses formes, des membranes (généralement lorsqu'on utilise PTFE) et des bandes fibreuses sont préférées, ces dernières étant tout à fait préférées, quel que soit le matériau. Les bandes ou feuilles du matériau de garnissage peuvent être tissées ou non tissées, ces dernières étant préférées. Les fibres peuvent être mécaniquement entremêlées ou bien liées les unes aux autres avec des liaisons point par point. On préfère la première solution, en particulier lorsque la bande non tissée

préférée de ECTFE est employée en tant que garnissage.

Des paramètres tels que le diamètre de la fibre et l'efficacité de capture sont sélectionnés en se basant sur le type de séparation à accomplir. Pour obtenir la séparation de liquides ayant des IFT de moins de 30 x 10-5 N/cm, le milieu de garnissage employé doit avoir une efficacité de capture

des solides qui ne dépasse, de préférence, pas environ 20 Um.

En conséquence, pour la plupart des applications, l'efficacité de capture des solides ne doit pas dépasser environ 20 pm. L'efficacité de capture des solides est déterminée en grande partie par la grandeur des pores du

16 2717100

milieu, qui est elle-même largement déterminée par le diamètre des fibres. Ainsi, la grandeur moyenne des pores d'un milieu fibreux n'est généralement pas plus petite que le diamètre des fibres employées. Pour les types des séparations pour lesquels on peut s'attendre à ce que l'invention ait la plus large application, typiquement, les fibres auront des diamètres de moins d'environ 10 pm, de préférence de moins d'environ 7 Mm et mieux les diamètres des fibres seront

inférieurs à environ 5 pm.

Le mode de réalisation préféré de l'invention emploie au moins un élément de coalescence dans lequel le matériau préféré de garnissage, des bandes en un fluoropolymère fibreux et non tissé de ECTFE, sont coaxialement agencées en un élément ondulé et cylindriquement configuré de coalescence. Tandis qu'une seule feuille du garnissage du fluoropolymère, en particulier de ECTFE, peut être utilisée, le nombre de feuilles ou couches des bandes dépend de divers facteurs comprenant l'épaisseur de la couche, la valeur de AP moyenne, le diamètre moyen des pores, le poids de base du matériau, le point de bulle du matériau, le diamètre des fibres, la concentration de la phase discontinue (quantité de la phase discontinue à retirer), et le volume et le taux du liquide passant à travers le coalesceur. Ce qui est généralement plus important que l'épaisseur d'une seule feuille ou bande ou le nombre de feuilles ou couches de la bande employée est la profondeur totale du lit, que l'on connaît également sous le nom de "épaisseur composite totale du milieu". Dans des applications o des liquides aqueux corrosifs sont retirés et o les IFT sont faibles, en particulier dans la séparation de liquides aqueux contenant des produits caustiques, à partir de WIOP comme des substances à base de pétrole, l'épaisseur composite totale du milieu est de façon appropriée d'environ 0,127 cm à environ 0,508 cm et de préférence d'environ 0,254 cm. On peut agencer environ 1 à 20 couches du garnissage de fluoropolymère,

radialement et coaxialement, dans l'élément de coalescence.

De préférence, chaque élément contient 1 à environ 14 couches

17 2717100

du matériau de garnissage. Mieux, un élément de configuration cylindrique de coalescence comprend environ 7 couches de ECTFE, chacune d'une épaisseur d'environ 0,035 cm (pour un total d'environ 0,254 cm) et une efficacité de capture d'environ 20 pm. De préférence, la bande du fluoropolymère de ECTFE non tissé est mécaniquement entremêlée à un poids moyen d'une seule couche d'environ 112 g/m2. Le poids total moyen pour 7 couches de ce matériau est d'environ 781 g/m2. Le diamètre de la fibre de ECTFE est de façon appropriée d'environ 1 à pm, de préférence d'environ 1 à 7 et mieux d'environ 1 à pm. Les matériaux appropriés dont on peut former les composants de la cartouche de coalescence comme les capuchons extrêmes, le noyau, la cage et les joints, comprennent des matériaux tels que des matériaux adhésifs d'époxy, de l'acier au carbone ou de l'acier inoxydable, du Téflon, et autres fluoropolymères en préférant l'acier inoxydable. Le logement lui- même, dans lequel est ou sont placés le ou les éléments de coalescence, peut être formé de matériaux tels que l'acier au carbone et l'acier inoxydable, en préférant l'acier au carbone. Tandis que les systèmes de purification de liquides de l'invention sont les plus efficaces à ou près des températures ambiantes, ils sont également assez efficaces aux températures élevées. Ainsi, ils sont capables d'éliminer efficacement des liquides aqueux corrosifs trouvés dans de nombreuses fractions du pétrole par suite du traitement que les fractions subissent soit au site de l'installation de

fractionnement ou bien au loin de cette installation.

Typiquement, un grand nombre de ces fractions sont transférées à des dispositifs pour retirer la phase aqueuse à l'installation de fractionnement à des températures d'environ 26,5 à environ 32 C. Dans de nombreux cas, la température de ces liquides est au-delà de 38 C. Non seulement les systèmes de purification du liquide produisent une séparation efficace de phases aqueuses corrosives et de WIOP, mais les matériaux

18 2717100

dont les divers éléments du système de purification sont faits sont très résistants et présentent peu d'effets néfastes du fait de la nature corrosive des liquides employés. Ainsi, aussi bien à températures ambiantes qu'à des températures élevées, à laquelle les matières aussi bien acides que caustiques démontrent leur nature la plus corrosive, le système de purification peut résister à de

telles conditions néfastes.

Les systèmes de purification de liquides de l'invention et en particulier les matériaux de garnissage employés dans des éléments de coalescence de l'invention, contrairement aux matériaux employés comme matériaux de garnissage dans des éléments conventionnels de coalescence, peuvent être utilisés pour la séparation de matières corrosives que l'on trouve aussi bien dans la phase aqueuse que dans WIOP. Cela concerne à la fois les acides faibles et les acides forts ainsi que les substances alcalines faibles et fortes, aussi bien inorganiques qu'organiques. Sans souhaiter être limités à cela, des exemples de substances que le système et la méthode de l'invention permettent d'enlever, comprennent, sans limitation, des solutions aqueuses d'acides minéraux tels que H2SO4, HNO3, H3PO4, HCl, HF, d'acides organiques tels que le phénol, les crésols et autres dérivés phénoliques, d'acide benzène sulfonique ou d'acide p-toluene sulfonique etc, et des substances alcalines comme NaOH, KOH, NaCO3, Na2HPO4, Na3PO4, NH40H, des hydroxydes d'ammonium quaternaire, etc. Avec une WIOP particulière et une phase aqueuse contenant une substance spécifique qui y est dissoute qui modifie la tension de surface et IFT, IFT des deux phases varie inversement avec la concentration de la substance dissoute. Ainsi, des phases aqueuses contenant de hautes concentrations d'agents tensio-actifs ou de matières corrosives sont généralement plus difficiles à séparer par un processus de coalescence que ne le sont des systèmes similaires en deux phases contenant de plus faibles concentrations de la matière dissoute. Tandis que cela n'est pas la seule considération, la présente invention est

19 2717100

efficace pour séparer les phases aqueuses corrosives des WIOP o la valeur de IFT du mélange est d'au moins environ 0,610-5 N/cm. Ainsi, l'invention est capable d'obtenir des séparations des phases liquides avec des valeurs de IFT considérablement plus faibles que celles dont on dispose couramment avec d'autres systèmes de coalescence ou systèmes de purification en général. Pour apprécier l'importance de cela en termes de situations typiques, cela correspond à la séparation d'une phase aqueuse contenant de l'hydrate de soude d'une fraction de pétrole comme une fraction de naphte léger, o la concentration de l'hydrate de soude dissous, en poids, est d'environ 10 %. Cela correspond également à une

valeur sur l'échelle Baumé d'environ 14,2 Baumé.

Le Tableau 2 indique la valeur de IFT à température ambiante pour une phase continue d'un naphte léger et une phase aqueuse contenant de l'hydrate de soude dissous pour

diverses concentrations, en poids, de l'hydrate de soude.

TABLEAU 2

Concentration en NaOH IFT (% en poids) (10-5 N/cm)

0,1 23

0,5 20,5

1 % 17,8

% 2,0

% 0,6

Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-dessous en se référant aux figures 1 à 4. Cependant, l'invention ne doit pas être considérée comme étant limitée

par ceux-ci.

L'appareil de purification représenté généralement par le chiffre de référence 10 sur la figure 1 comprend un logement 20 qui est pourvu d'une entrée 22 de liquide, d'une première sortie 24 de liquide et d'une seconde sortie 26 de liquide. Le logement est également pourvu d'une feuille

2717100

tubulaire verticale 28 dans laquelle s'adaptent un ou plusieurs éléments de coalescence 30. Lorsque l'on emploie un certain nombres d'éléments de coalescence, ils sont agencés parallèlement, chacun étant maintenu dans une ouverture prévue dans la feuille tubulaire 28. Chacun des éléments de coalescence est fixé de façon étanche dans l'ouverture qui est prévue pour lui dans la feuille tubulaire. Bien que cela ne soit pas représenté à la figure 1, divers moyens de support ou de fixation, comme un support en araignée, peuvent être prévus à l'extrémité de la ou des cartouches de coalescence au loin de l'extrémité d'entrée et de la feuille tubulaire pour supporter et fixer le ou les éléments de coalescence dans le logement. Non seulement la feuille tubulaire 28 sert à fixer une extrémité de chaque élément de coalescence 30 mais elle sert également de barrière ou paroi entre un côté amont ou entrée 32 du logement 20 et un côté aval ou sortie 34 du logement. Le côté entrée 32 du logement peut également être considéré comme étant une chambre d'entrée qui est définie par une paroi 36u et la feuille tubulaire 28. La chambre peut également être pourvue d'une sortie de vidange 38 pour le liquide contaminé résiduel qui reste dans la chambre d'entrée 32 après que le processus de purification est terminé. Normalement, alors que le processus de purification est en cours, la vidange 38 est fermée de façon que tout le liquide contaminé passant dans le logement par l'entrée 22 passe du côté amont 32 du logement jusqu'au côté aval 34 du logement à travers un ou plusieurs éléments de coalescence 30 qui sont prévus dans la feuille tubulaire 28 (comme cela est représenté par les flèches noirs en trait plein sur la figure 1). Le liquide contaminé passe dans l'élément de coalescence 30, qui est placé sensiblement du côté aval du logement, à travers une ouverture qui est prévue dans le capuchon extrême 60 (figures 3 et 4) fixé dans la feuille tubulaire 28 et il sort de l'élément de coalescence par le matériau de garnissage 44 qui définit la paroi cylindrique de l'élément de coalescence 30. Dans le mode de réalisation préféré, une bande fibreuse et non tissée de

21 2717100

ECTFE, que l'on connaît sous le nom de HALAR 1400, est utilisée pour le garnissage. Ainsi, le liquide s'écoule du côté amont 32 du logement jusqu'au côté aval 34 du logement & travers le ou les éléments de coalescence 30 en direction "intérieure-extérieure". Le côté aval 34 du logement peut également être considéré comme une grande chambre définie par la feuille tubulaire 28, l'élément de coalescence 30 et la

paroi 36d.

Les figures 2 à 4 illustrent un mode de réalisation d'un élément de coalescence ou cartouche approprié à une utilisation dans l'invention. La figure 2 illustre la cartouche partiellement arrachée pour révéler une partie de ses composants. La figure 4, qui montre une portion agrandie de capuchon extrême que l'on peut voir à la figure 3, en coupe partielle, révèle également certains des composants de la cartouche. Ainsi, le garnissage 44 est agencé autour d'un noyau perforé 50. Le garnissage est configuré en un agencement ondulé ou plissé 52 ayant des crêtes 52a et des creux 52b. Un enveloppement en maille en spirale 54, de préférence formé en métal, est agencé concentriquement autour du garnissage plissé. Une couche similaire de support (non représentée) peut être prévue entre le noyau 50 et le garnissage 44. Les couches de supports en amont et en aval aident à maintenir la forme du milieu de garnissage pendant l'utilisation. Entourant l'enveloppement en maille métallique en spirale externe 54, agencée comme un manchon concentrique, il y a une couche de drainage vers l'aval 56 qui permet une meilleure libération des gouttelettes. Les figures 3 et 4 illustrent un capuchon extrême 60 scellé à une extrémité de la cartouche 30 de coalescence. Ce capuchon extrême est pourvu d'une ouverture 62 qui est placée au centre du capuchon. L'ouverture, en conditions typiques d'utilisation, est prévue en tant qu'entrée de fluide, le fluide étant traité en sortant de l'élément à travers le garnissage 44. Un capuchon extrême similaire mais non perforé 64 est prévu à l'extrémité opposée de la cartouche cylindrique. Dans certains cas, la cartouche de coalescence peut être

22 2717100

construite avec des capuchons extrêmes dont chacun contient une ouverture et dans certains cas, ils peuvent être identiques. Cela réduit les frais de fabrication et permet également l'utilisation d'un tirant passant à travers la cartouche et qui est fixé à l'extrémité éloignée de

l'extrémité d'entrée avec un écrou et une bride ou analogues.

Cela donne une stabilité additionnelle au montage dans le logement (comme le montre la figure 1). Alternativement, un bouchon peut être inséré dans l'extrémité de la cartouche qui est éloignée de l'extrémité d'entrée. De telles cartouches peuvent également être agencées en série ou sous la forme d'une longue cartouche avec des connecteurs ou adaptateurs appropriés. Le liquide émergeant du ou des éléments de coalescence passe dans une région de séparation 40 du logement qui est prévue du côté aval du logement, en aval de l'élément de coalescence. Dans la recherche à la base de la présente invention, on a trouvé que dans certaines situations un élément de séparation (non représenté) peut être prévu en aval de l'élément de coalescence dans la région de séparation. Lorsqu'on emploie un séparateur, il peut avoir la même configuration ou une configuration similaire à celles indiquées ci-dessus pour les éléments de coalescence. Le séparateur peut employer des matériaux utilisés dans des éléments conventionnels de séparation. Un exemple d'un élément approprié de séparation est décrit dans la demande de brevet U.S. en cours No 08/038 231 incorporée ici à titre de référence. Lorsqu'on emploie une configuration cylindrique,

l'écoulement du fluide est de l'extérieur vers l'intérieur.

Lorsqu'on l'utilise, le nombre et l'agencement des éléments de séparation peuvent varier avec l'application. Ainsi, avec l'utilisation d'un certain nombre d'éléments de coalescence, typiquement un certain nombre d'éléments de séparation peuvent être utilisés en aval. Dans de tels cas, une seconde feuille tubulaire est prévue dans la région de séparation du logement en tant que barrière et pour maintenir le ou les

23 2717100

éléments de séparation de manière que l'écoulement du liquide

se passe en direction "de l'extérieur vers l'intérieur".

On a trouvé que pour des séparations de certaines solutions aqueuses corrosives et de WIOP, comme des fractions de pétrole, l'utilisation d'un élément de séparation en aval de l'élément de coalescence était efficace. Cependant, pour de nombreux mélanges, en particulier ceux contenant des substances caustiques solubles dans la phase aqueuse,

l'utilisation d'un élément de séparation a un effet néfaste.

En effet, l'élément de séparation force les gouttelettes en coalescence de la phase aqueuse à se redisperser dans la phase organique. Ainsi, l'utilisation d'un élément séparateur est inefficace quand la valeur de IFT du mélange tombe en dessous de 3 x 10-5 N/cm (i.e. d'environ 0,6 à moins de 3 x 10-5 N/cm en mesurant par la méthode de traction de l'anneau de Denoyes. Dans ces situations, on emploie une séparation par gravité. Dans de telles situations, on a trouvé qu'une séparation par gravité se révélait plus efficace que l'utilisation d'un élément de séparation. On a pu déterminer que pour la séparation d'un liquide corrosif, comme un produit caustique aqueux et d'une WIOP, comme une fraction de pétrole, la différence de densité pour chaque phase devait être d'au moins environ 0,1 pour qu'une

séparation efficace par gravité ait lieu.

Tandis que l'utilisation d'un processus de séparation par gravité nécessite que le volume de la région de séparation 40 du logement soit un peu plus grand que dans le cas o on emploie un élément de séparation, le volume total du logement est encore minuscule en comparaison avec le volume d'un filtre à lit de sable typique utilisé pour traiter des volumes équilents du liquide dans la même période

de temps.

Dans le mode de réalisation de l'invention montré à la figure 1, une région de collecte 42 de la phase discontinue est prévue dans le logement en communication de fluide avec la région de séparation 40. Dans un mode de réalisation de l'invention, tel que celui illustré à la figure 1 o une

24 2717100

portion majeure du logement a une configuration cylindrique et l'axe longitudinal passant à travers la configuration cylindrique est agencé horizontalement, la région 42 de collecte de la phase discontinue est prévue en une portion inférieure du logement quand la phase discontinue a la plus haute densité des deux phases qui sont séparées. C'est la position préférée pour l'élimination d'une phase aqueuse discontinue et d'une phase organique ayant une densité plus

faible que celle de l'eau, comme une fraction de pétrole.

Dans de tels cas, la phase organique monte à la portion supérieure de la région de séparation 40 et elle est éliminée

par la sortie 22.

En plus des éléments du système de purification décrit ci-dessus, le logement peut également être pourvu d'un évent d'air 46 du côté amont 32 et/ou du côté aval 34, de préférence du côté aval 34 du logement pour éliminer l'air et/ou les autres gaz qui entrent dans le système. Divers moyens de fermeture comme des trappes et des joints appropriés peuvent être prévus dans le système pour permettre l'accès aux parties internes du logement pour le nettoyage et/ou l'élimination des composants tels que l'élément de coalescence. Un préfiltre pour l'élimination des contaminants solides peut être incorporé en amont de l'élément de coalescence. Le préfiltre peut être incorporé du côté amont 32 du logement, dans l'entrée 22 du logement ou de préférence, en amont du logement lui-même. Des préfiltres appropriés sont formés d'acier inoxydable, de fluorocarbure ou de sulfure de polyphénylène (Ryton, commercialisé par Phillips Chemical Co.). Dans des situations telles que l'élimination d'une phase aqueuse contenant un produit caustique d'une fraction de pétrole, le matériau du filtre doit avoir une grandeur moyenne des pores d'environ 15 à

environ 30 Mm, de préférence d'environ 18 Mm.

Le fonctionnement du système de purification est décrit

à titre d'exemple et en se référant à la figure 1 comme suit.

Un liquide produit contaminé tel qu'un mélange d'une phase

2717100

aqueuse et d'une WIOP, par exemple, une phase contenant un produit caustique et une fraction de pétrole, est fourni à l'entrée 22 du logement 20. Le liquide contaminant entre du côté amont 32 du logement (ou chambre d'entrée) et il passe dans l'ouverture prévue du côté amont de l'élément de coalescence 30. Le liquide dans l'élément de coalescence passe alors à travers le garnissage 44 qui forme la paroi de l'élément de coalescence pour en émerger sous la forme d'une fraction sensiblement non contaminée de pétrole (indiquée par des flèches blanches en trait plein sur la figure 1) et des gouttelettes coalescées de la phase aqueuse (indiquées par des flèches en pointillé) d'une grandeur suffisante pour former une suspension ou dispersion instable dans la fraction de pétrole. Apres avoir émergé de l'élément de coalescence 30, les gouttelettes de la phase aqueuse continuent à augmenter en grandeur par plus ample coalescence du fait de la séparation par gravité. La grandeur des gouttelettes d'eau contenant le produit caustique continue à augmenter tandis que les gouttelettes se diffusent vers le bas et au loin de l'élément de coalescence. En même temps, la phase organique de plus faible densité se diffuse vers le haut dans le logement et sort par la sortie 24. La phase aqueuse se rassemble dans la région 42 de collecte de la phase

discontinue et en est extraite par la seconde sortie 26.

Pour démonter l'efficacité du système de purification du liquide, un système à échelle pilote selon la présente invention a été construit et comparé à un système de purification à lit de sable conventionnel. Le volume du système à lit de sable était de 193 m3 tandis que celui d'un équivalent à pleine échelle du logement du dispositif à l'échelle pilote utilisé contenant l'unité de coalescence était d'environ 283 m3. Le logement réel avait un diamètre interne de 0,1 m et une longueur de 0, 81 m avec un volume de 0,0066 m3. Le logement comprenait un seul élément de coalescence ayant pour dimensions 0,07 m de diamètre interne x 0, 15 m tandis que l'équivalent à pleine échelle comprendrait 33 éléments de coalescence agencés

26 2717100

parallèlement. Chaque élément de coalescence comprenait un garnissage formé d'une résine d'un fluoropolymère Halar ,

commercialisée par Ausimont USA, Inc. Morristow, New Jersey.

Les tapis de fluoropolymère non tissé utilisés en tant que garnissage avaient un poids moyen d'une seule couche d'environ 93 g par mètre et un diamètre de fibre idéale d'environ 9 pm. La cartouche de coalescence employait 7 couches du garnissage, chacune d'une épaisseur de 0,35 mm. La AP moyenne d'air pour la seule couche du milieu était de 0,71 cm d'eau à une vitesse de 8,5 m/mn. Le premier point de bulle moyen (plus grande grandeur des pores) (une seule couche) était de 20 cm d'eau, et le point de bulle à 1500 cc (point moyen de bulle) (une seule couche) était une moyenne de 22 cm d'eau. Le milieu dans chaque élément de coalescence était supporté à la fois du côté amont et aval du garnissage par une seule couche d'une maille en métal d'acier inoxydable pour éviter la perte de la forme du milieu de garnissage du fait du passage du liquide à travers l'élément de coalescence. Chaque élément de coalescence comportait également un enveloppement agencé circonférentiellement en aval de et entourant la maille métallique externe. Cet élément final en aval servait de couche externe de drainage et était formé d'une résine de PTFE à pores ouverts ayant une grandeur moyenne des pores d'au moins 40 Mm. Un préfiltre formé d'acier inoxydable ou de ECTFE et ayant une grandeur des pores de 18 microns était placé en amont du logement du

système de purification de l'invention.

Une fraction de pétrole consistant en un naphte catégorie léger contaminé a été fournie au filtre à lit de sable et au système de purification de liquide de l'invention au moyen d'un diviseur d'écoulement à un débit de 4,73 l/mn à partir de 4920 1/mn d'une réserve. Le contaminant présent dans la fraction de naphte était un produit caustique aqueux composé de NaOH aqueuse. La température et la concentration de l'influent variaient avec le temps comme l'effluent aussi bien du système de coalescence de l'invention que de l'appareil à lit de sable. L'étude de comparaison a été

27 2717100

entreprise sur une période de 11 semaines également avec la moyenne des résultats pour chaque semaine et la moyenne de résultats sur toute la période de 11 semaines. Ces résultats sont présents au Tableau 3. Dans la dernière colonne du Tableau, les résultats pour les deux méthodes sont comparés en utilisant un rapport de l'effluent de l'appareil à lit de sable à celui obtenu avec l'appareil de coalescence de l'invention. Comme on peut le voir des résultats, l'amélioration était comprise entre une valeur faible d'une amélioration d'environ 30 % pour la semaine numéro 5 et une amélioration d'environ 30 fois pour la semaine numéro 10. Le facteur moyen de performance pour les 11 semaines était de 8,33. N l úú'8 LO'r TI'O 99'9ú TT ouueAow

| ú9'9T Zú'ú úZ' 0 SO'ZZ II

t ', t, 1 zrc" Er'o go zz i

çSO'Zú 60'9 6'0 Z'69 OI

|'9 L9'Z ú9'0 6I'9Z 6

rr'q LVE E t ' O 6 '9Z 6 TE'I8z 8'Z 81'0 09'69 8 rO'ú 09'1 úO'0 98'Et L ZL'r SS'I LS'O 9r'85 9 Zú'T 69'T 8['T 9ú'Es S

81'5 LS'O TT'O 86'L I

SL'Z 9'T 09'0 SL'Zú ú

bS'I 8b'0 1ú'O 90'Z Z

Tú'0T 66'0 960'0 TL'ú I

(D/S) aDuewioJied (/6fw) (W/6w) (/6w) ap Tana elqs ap T quanI;3 XnTDsaloeD quenl3HOeN qUenljUIaUTewaS ú flnvIav&L

29 2717100

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé d'enlèvement d'une solution aqueuse caustique d'un combustible organique liquide dans laquelle elle est sensiblement immiscible, caractérisé en ce qu'il consiste à: (a) introduire un mélange d'une solution caustique aqueuse et d'un combustible liquide organique dans au moins un assemblage de coalescence qui comporte au moins un élément de coalescence avec un matériau de garnissage sensiblement chimiquement inerte vis-à-vis de ladite solution aqueuse caustique et ayant une tension de surface de mouillage critique entre les tension de surface de ladite solution aqueuse caustique et dudit combustible liquide organique pour former un mélange des gouttelettes de la solution aqueuse caustique en coalescence et dudit combustible organique liquide; et (b) séparer ladite solution aqueuse caustique coalescée

dudit combustible organique liquide.

2. Procédé d'élimination d'une solution aqueuse corrosive d'un mélange avec une phase organique liquide immiscible dans l'eau o elle est sensiblement immiscible, caractérisé en ce qu'il consiste à: (a) introduire un mélange d'une solution aqueuse corrosive et d'une phase liquide organique immiscible dans l'eau dans au moins un assemblage de coalescence qui comporte au moins un élément de coalescence avec un matériau de garnissage sensiblement chimiquement inerte à ladite solution aqueuse corrosive et ayant une tension de surface de mouillage critique entre les tensions de surface de ladite solution aqueuse caustique et de ladite phase liquide organique immiscible dans l'eau pour former un mélange de gouttelettes en coalescence de la solution aqueuse corrosive dans ladite phase liquide organique immiscible dans l'eau;

2717100

(b) séparer ladite solution aqueuse corrosive en coalescence de ladite phase organique liquide immiscible dans l'eau.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

ou 2, caractérisé en ce que le matériau de garnissage

comprend un polymère d'halocarbure.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

ou 2, caractérisé en ce que le matériau de garnissage

comprend un polymère de fluorocarbure.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

ou 2, caractérisé en ce que le matériau de garnissage

comprend un copolymère d'éthylène et de trichloro-

fluoroéthylène.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

ou 2, caractérisé en ce que le garnissage comprend du poly-

tétrafluoroéthylène.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

ou 2, caractérisé en ce que le garnissage comprend du

difluorure de polyvinylidène.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

ou 2, caractérisé en ce que le garnissage dudit au moins un élément de coalescence comporte au moins une bande fibreuse

non tissée.

9. Système de purification du liquide permettant de séparer un premier liquide d'un second liquide, o ledit premier liquide est un liquide aqueux corrosif qui est totalement ou partiellement immiscible dans et forme une phase discontinue avec un second liquide organique formant une phase continue, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un logement (20); (b) une entrée (22) du fluide dans ledit logement; (c) une première sortie de liquide (24) dudit logement; (d) une seconde sortie de liquide (26) dudit logement; (e) au moins un assemblage de coalescence (30) pour la coalescence dudit premier liquide; et (f) une région de séparation des liquides (40) dans

ledit logement.

31 2717100

10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit au moins un assemblage de coalescence comprend au moins un élément de coalescence (30) qui comporte un matériau de garnissage en bande (44) ayant une tension de surface de mouillage critique entre les tensions de surface desdits premier et second liquides et qui est sensiblement

chimiquement inerte vis-à-vis des liquides corrosifs.

11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau de garnissage (44) se compose d'un

polymère d'halocarbure.

12. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau de garnissage (44) se compose d'un

polymère de fluorocarbure.

13. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que le garnissage (44) se compose d'un copolymère

d'éthylène et de trichlorofluoroéthylène.

14. Système selon la revendication 11, caractérisé en

ce que le garnissage (44) se compose de polytétrafluoro-

éthylène.

15. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que le garnissage (44) se composé de difluorure de polyvinylidène.

16. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit au moins un assemblage de coalescence comprend un certain nombre d'éléments de coalescence (30) dont chacun est agencé dans ledit au moins un assemblage de coalescence

en parallèle.

17. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite au moins une bande a une efficace de capture

des solides qui ne dépasse environ 20 pm.

18. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit au moins un élément de de coalescence (30) est capable de séparer des liquides dont la tension interfaciale

diffère d'au moins environ 0,6 x 10-5 N/cm.

19. Elément de coalescence pour la coalescence d'un premier liquide par rapport à un second liquide o ledit premier liquide est un liquide aqueux corrosif qui est

32 2717100

totalement ou partiellement immiscible dans et forme une phase discontinue avec ledit second liquide organique formant une phase continue, caractérisé en ce qu'il comprend une structure fibreuse et poreuse comprenant des fibres d'un polymère de fluorocarbure, des capuchons extrêmes (60, 64),

un noyau (50) et une cage.

20. Elément selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un manchon de support en maille d'un polymère ou d'un métal (54) et un noyau de support en métal (50), chacun de ladite structure fibreuse dudit manchon de support et dudit noyau de support ayant une configuration cylindrique et une relation concentrique, et des capuchons extrêmes (60, 64) attachés de façon hermétique à ladite structure fibreuse, audit manchon de support et audit noyau

de support.