FR3092768A1 - Dispositif de confinement pour évaporateur rotatif - Google Patents

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Abstract

Dispositif de confinement amovible pour évaporateur rotatif, comprenant : une première extrémité de raccordement (12) étanche à un arbre de rotation (3) de l’évaporateur rotatif (1) ; une deuxième extrémité de raccordement (13) étanche à un récipient de réception (2) d’un mélange à évaporer ; et un corps (11) en connexion fluidique avec les première et deuxième extrémités de raccordement (12, 13) étanche comportant un système de vanne (14) pour le passage sélectif entre les première et deuxième extrémités (12, 13) de constituant s’évaporant du mélange à évaporer. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Dispositif de confinement pour évaporateur rotatif
La présente invention concerne, de manière générale, le confinement de substances et l’évaporation de substances qu’il est nécessaire de confiner.
Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un dispositif de confinement pour évaporateur rotatif ainsi qu’un évaporateur rotatif comprenant un tel dispositif de confinement.
Par confinement, on entend le fait de maintenir une substance enfermée dans un espace, par exemple dans un récipient ou dans une salle blanche, afin d’éviter que la substance soit au contact de l’air extérieur.
Dans le domaine de la chimie organique, il est classique d’utiliser un évaporateur rotatif dont le principe est basé sur l’abaissement du point d’ébullition, grâce à la pression, pour éliminer un solvant d’un mélange. L’évaporation du solvant permet de concentrer une solution comportant un produit d’intérêt ou d’isoler ce produit par mise à sec.
Le mélange à évaporer est placé dans un récipient, généralement un ballon, qui est raccordé à un arbre d’entraînement couplé à un moteur pour assurer sa rotation. L’arbre de rotation est lui-même relié à un réfrigérant muni d’une entrée et d’une sortie de liquide réfrigérant et surmonté d’un robinet permettant de mettre l’évaporateur rotatif sous vide. Le solvant qui s’évapore se dirige vers le réfrigérant où il se condense avant d’être recueilli dans un récipient de récupération. Pour accélérer l’évaporation, le ballon est généralement plongé dans un bain marie afin d’être chauffé.
Pour récupérer le produit restant après évaporation, le ballon est retiré de l’évaporateur rotatif.
Cependant, le confinement du ballon est nécessaire dans certaines conditions, par exemple, pour des raisons de sécurité, par obligation de manipuler le produit d’intérêt en atmosphère contrôlée, ou encore pour éviter la perte de produit liée à des erreurs de manipulation en raison de sa valeur économique.
Le confinement d’une opération d’évaporation sur évaporateur rotatif n’est pas facile à réaliser dès que le volume du ballon dépasse quelques litres. En effet, la dimension d’un évaporateur rotatif est rapidement incompatible avec son confinement en sorbonne ou en isolateur.
Une solution consiste à effectuer l’évaporation en salle blanche, mais l’introduction de l’évaporateur rotatif en salle blanche est difficile car le nettoyage destiné à éviter le risque de contamination croisée ou bactérienne est délicat. De plus, une telle installation est complexe et coûteuse.
L’invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un dispositif permettant de réaliser l’évaporation d’un mélange à l’aide d’un évaporateur rotatif pour récupérer un produit d’intérêt, tout en garantissant le confinement du produit d’intérêt, en particulier lorsque le récipient de réception du mélange à évaporer est retiré de l’évaporateur rotatif après évaporation.
Il est donc proposé un dispositif de confinement amovible pour évaporateur rotatif, comprenant : une première extrémité de raccordement étanche à un arbre de rotation de l’évaporateur rotatif ; une deuxième extrémité de raccordement étanche à un récipient de réception d’un mélange à évaporer ; et un corps en connexion fluidique avec les première et deuxième extrémités de raccordement étanche comportant un système de vanne pour le passage sélectif entre les première et deuxième extrémités de constituant s’évaporant du mélange à évaporer.
De préférence, le dispositif de confinement amovible comprend un collier de serrage de la deuxième extrémité de raccordement au récipient de réception du mélange à évaporer.
Selon une caractéristique, le dispositif de confinement amovible peut comprendre un moyen de commande manuel de l’ouverture et de la fermeture du système de vanne pour le passage sélectif entre les première et deuxième extrémités de constituant s’évaporant du mélange à évaporer.
De préférence, les première et deuxième extrémités de raccordement et le corps sont en un matériau métallique.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de confinement comprend un système de vanne du type vanne à boisseau.
Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de confinement comprend un système de vanne du type vanne papillon.
Avantageusement, le dispositif de confinement amovible peut comprendre un raccord amovible comportant une première portion pour le raccordement à la deuxième extrémité de raccordement étanche au récipient de réception et une deuxième portion de diamètre adapté pour le raccordement du dispositif de confinement sur l’arbre de rotation.
Selon un mode de réalisation alternatif, le corps se présente sous la forme d’un assemblage d’au moins deux composants indépendants pouvant être raccordés de façon étanche, chacun des deux composants comportant l’une des première et deuxième extrémités de raccordement et un système de vanne pour le passage sélectif de constituant s’évaporant du mélange à évaporer entre les deux composants du corps.
De préférence, le dispositif de confinement comprend une sortie de fluide de nettoyage pour le nettoyage d’une des extrémités du dispositif de confinement lorsque le dispositif de confinement est raccordé à l’évaporateur rotatif.
De préférence, la deuxième extrémité de raccordement comprend une soupape de sécurité configurée pour faire baisser la pression lors de surpression dans le récipient de réception.
L’invention concerne également un évaporateur rotatif comprenant un arbre de rotation pour l’entraînement en rotation d’un récipient de réception d’un mélange à évaporer.
En outre, l’évaporateur rotatif comprend un dispositif de confinement comme décrit précédemment, disposé entre l’arbre de rotation et le récipient de réception.
De préférence, le dispositif de confinement comprend un réfrigérant, un récipient de récupération du constituant évaporé et un dispositif de vanne disposé entre le réfrigérant et le récipient de récupération.
De préférence, le dispositif de confinement comprend un réfrigérant et un récipient de récupération du constituant évaporé, le récipient de récupération comprenant une prise de vide.
D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
illustre schématiquement un évaporateur rotatif comprenant un dispositif de confinement selon un mode de réalisation de l’invention.
est une vue en perspective d’un dispositif de confinement selon un mode de réalisation de l’invention.
représente l’ensemble formé par le dispositif de confinement illustré à la figure 2 et un récipient de réception d’un mélange à évaporer.
illustre schématiquement un évaporateur rotatif comprenant un dispositif de confinement selon un autre mode de réalisation de l’invention.
La figure 1 illustre un évaporateur rotatif destiné à la séparation de plusieurs constituants d’un mélange et désigné par la référence numérique générale 1.
L’évaporateur rotatif 1 comprend un récipient de réception 2 du mélange à évaporer qui, comme cela est représenté, est de préférence un ballon. Avantageusement, le récipient de réception 2 est plongé dans un bain chauffant.
Un arbre de rotation 3 est couplé à un bloc moteur 4 et assure l’entraînement en rotation du récipient de réception du mélange à évaporer.
L’arbre de rotation 3 est surmonté d’un réfrigérant 5 pourvu avantageusement d’une entrée et d’une sortie de liquide réfrigérant, respectivement 6 et 7, et d’une ouverture 8 permettant de réaliser l’évaporation sous vide.
De plus, un récipient de récupération 9 est disposé entre l’arbre de rotation 3 et le réfrigérant 5.
L’évaporateur rotatif 1 comprend également un dispositif de confinement amovible 10 disposé entre l’arbre de rotation 3 et le récipient de réception 2.
Comme on peut le voir à la figure 2, le dispositif de confinement amovible 10 comprend un corps 11 et des première et deuxième extrémités de raccordement, respectivement 12 et 13. Dans cet exemple, les première et deuxième extrémités de raccordement 12 et 13 sont chacune reliées au corps 11 par un embout soudé sur l’extrémité de raccordement 12, 13 auquel il est relié et sur le corps 11.
La première extrémité de raccordement 12 est destinée au raccordement du dispositif de confinement 10 à l’arbre de rotation 3 de l’évaporateur rotatif 1 et est configurée pour assurer un raccordement étanche.
La deuxième extrémité de raccordement 13 est destinée au raccordement du dispositif de confinement 10 au récipient de réception 2 du mélange à évaporer et est également configurée pour assurer un raccordement étanche.
Par raccordement étanche, on entend un raccordement permettant le passage du constituant s’évaporant du mélange à évaporer du récipient de réception 2 vers le dispositif de confinement 10 et du dispositif de confinement 10 vers l’arbre de rotation 3 sans fuite vers l’extérieur de l’évaporateur rotatif 1. Dans cet exemple, le constituant s’évaporant étant un solvant.
Le corps 11 est avantageusement configuré pour être en connexion fluidique avec les première et deuxième extrémités de raccordement 12 et 13 et comporte un système de vanne 14. Dans l’exemple illustré, le système de vanne 14 est un système de vanne à boisseau.
Le système de vanne à boisseau 14 est disposé entre les première et deuxième extrémités 12 et 13 pour le passage sélectif du constituant s’évaporant du mélange à évaporer.
De cette manière, le constituant qui s’évapore du mélange à évaporer contenu dans le récipient de réception 2 se dirige vers le réfrigérant 5 où il se condense avant d’être recueilli dans le récipient de récupération 9.
Le diamètre intérieur du dispositif de confinement 10 qui permet la connexion fluidique entre le récipient de réception 2 et l’arbre de rotation 3 sera avantageusement adapté au débit d’évaporation par l’évaporateur rotatif 1.
Dans l’exemple illustré, le dispositif de confinement 10 comprend un unique système de vanne à boisseau 14, en particulier à boisseau sphérique.
Selon une alternative, on pourra prévoir que le système de vanne 14 soit un système à boisseau conique, une vanne papillon ou tout autre système de vanne adéquat, notamment adapté au débit de constituant s’évaporant.
Les première et deuxième extrémités 12 et 13 et le corps 11 seront avantageusement choisis en matériau métallique, de préférence en inox.
Dans l’exemple illustré, le corps 11 est sensiblement cylindrique et comprend deux brides 15 et 16, disposées de part et d’autre du système de vanne 14 et permettant de serrer les embouts reliant les première et deuxième extrémités de raccordement au corps 11 sur le corps 11, par exemple au moyen de boulons.
De plus, des entretoises 17 permettent de centrer le corps 11.
En outre, le dispositif de confinement 10 peut comprendre un moyen de commande manuel 18 de l’ouverture et de la fermeture du système de vanne 14 pour le passage sélectif de constituant s’évaporant du mélange à évaporer entre les première et deuxième extrémités de raccordement 12, 13. Le moyen de commande manuel comprend par exemple une poignée.
La figure 3 illustre l’ensemble formé par le dispositif de confinement 10 et le récipient de réception 2.
Comme cela est représenté, le dispositif de confinement 10 peut comprendre un collier de serrage 19 pour renforcer le raccordement entre la deuxième extrémité de raccordement 13 et le récipient de réception 2 en serrant la deuxième extrémité de raccordement 13 sur le récipient de réception 2.
Par ailleurs, on pourra prévoir que le dispositif de confinement 10 comprenne un raccord amovible 20.
Avantageusement, le raccord amovible 20 comporte une première portion 21 pour le raccordement du raccord amovible 20 à la première extrémité de raccordement 12 et une deuxième portion 22 pour le raccordement à l’arbre de rotation 3 de l’évaporateur rotatif 1 auquel le dispositif de confinement 10 doit être raccordé. Le diamètre de la deuxième portion 22 du raccord amovible 20 peut ainsi être adapté au diamètre de l’arbre de rotation 3 pour permettre le raccordement. Ceci a pour avantage de pouvoir utiliser un même dispositif de confinement 10 sur plusieurs profils d’évaporateur rotatif et notamment plusieurs diamètres d’arbre de rotation en ajoutant simplement le raccord adéquat.
De préférence, le circuit d’évaporation de l’évaporateur rotatif 1 est placé sous vide statique à l’aide de l’ouverture 8 pour permettre l’introduction du produit par l’entrée de fluide 24, le dispositif de confinement étant en position ouverte.
Lorsque l’évaporateur est en fonctionnement, le système de vanne 14 est maintenu ouvert pour le passage du constituant s’évaporant du récipient de réception 2 vers l’arbre de rotation 3 puis le réfrigérant 5.
Lorsque l’évaporation est terminée, le système de vanne 14 est fermé. Pour récupérer le produit restant dans le récipient de réception 2 après évaporation du mélange, l’ensemble formé par le récipient de réception 2 et le dispositif de confinement 10 qui est amovible est retiré de l’évaporateur. De cette façon, le produit restant est isolé de l’air extérieur.
Il est alors possible de transférer uniquement l’ensemble formé par le récipient de réception 2 et le dispositif de confinement 10 vers une sorbonne, un isolateur ou une salle blanche.
Selon un autre mode de réalisation, on pourra prévoir que le dispositif de confinement 10 se présente sous la forme d’un assemblage d’au moins deux composants indépendants pouvant être raccordés de manière étanche. L’un des deux composants comporte la première extrémité de raccordement 12 au récipient de réception 2 et l’autre composant comporte la deuxième extrémité de raccordement 13 à l’arbre de rotation 3. Les composants comprennent chacun avantageusement un système de vanne 14 pour le passage sélectif de constituant s’évaporant du mélange à évaporer entre les deux composants du corps.
Dans ce mode de réalisation, lorsque l’évaporation est terminée, on peut fermer les systèmes de vanne 14 de chaque composant et séparer les deux composants. De cette façon, il est possible de maintenir isolé de l’air extérieur à la fois le produit restant après évaporation dans le récipient de réception 2 mais également le circuit d’évaporation dans le reste de l’évaporateur rotatif 1.
On pourra également prévoir que le dispositif de confinement 10 comprenne des moyens pour un nettoyage en place permettant de nettoyer une des extrémités du dispositif de confinement 10 après avoir fermé le système de vanne 14 sans qu’il ne soit nécessaire de le retirer de l’évaporateur rotatif 1.
A cet égard, et comme cela est illustré sur la figure 2, le dispositif de confinement 10 peut comprendre une sortie de fluide de nettoyage 23.
De préférence, on pourra prévoir que le réfrigérant 5 et le récipient de récupération 9 comprennent chacun une entrée de fluide de nettoyage, respectivement référencées 24 et 25. A la figure 1, les entrées de fluide de nettoyage 24 et 25 sont représentées fermées, de même que la sortie de fluide de nettoyage 23 du dispositif de confinement 10 à la figure 2.
De manière avantageuse, la sortie de fluide de nettoyage 23 est de préférence disposée entre le système de vanne 14, ici un système à boisseau sphérique, et la première extrémité de raccordement 12.
De cette façon, après avoir fermé le système de vanne 14 et préalablement connecté la sortie de fluide de nettoyage 23 du dispositif de confinement 10 avec l’entrée de fluide de nettoyage 25 du récipient de récupération 9 à l’aide par exemple d’un tuyau flexible, il est possible d’alimenter l’entrée de fluide de nettoyage 24 du réfrigérant 5 en fluide de nettoyage.
Le fluide de nettoyage, aspiré sous vide, s’écoule alors de l’entrée de fluide de nettoyage 24, disposée avantageusement en aval de l’arbre de rotation 3 de l’évaporateur rotatif 1 jusqu’au récipient de récupération 9 en traversant le dispositif de confinement 10 de la première extrémité de raccordement 12 jusqu’à la sortie de fluide de nettoyage 23.
Le liquide de rinçage sera avantageusement choisi comme étant le même solvant que le solvant du mélange à évaporer.
Une purge d’une partie du dispositif de confinement 10 et un nettoyage du circuit d’alimentation de l’évaporateur rotatif 1 peuvent ainsi être réalisés.
Un tel nettoyage permet d’éviter la contamination de l’environnement extérieur lorsque l’ensemble formé par le dispositif de confinement 10 dont le système de vanne est fermé et le récipient de réception 2 est retiré de l’évaporateur rotatif 1.
Comme cela est illustré à la figure 1, l’évaporateur rotatif 1 comprend également, de préférence, un dispositif de vanne 26 disposé entre le réfrigérant 5 et le récipient de récupération 9.
Avantageusement, le dispositif de vanne 26 sera fermé lors de l’étape de nettoyage afin d’éviter que le fluide de nettoyage ne soit aspiré dans l’arbre du réfrigérant 5.
De préférence, le récipient de récupération 9 comprendra en outre une prise de vide 27, illustrée à la figure 4, pour faciliter et améliorer le passage de fluide de nettoyage de l’entrée de fluide de nettoyage 24 vers le récipient de récupération 9 lors de l’étape de nettoyage.
De plus, afin de sécuriser le montage et éviter tout risque de surpression, le dispositif de confinement 10 pourra également comprendre une soupape 28 illustrée à la figure 2.
De préférence, la soupape de sécurité 28 est disposée sur la deuxième extrémité de raccordement 13 et est configurée de manière à pouvoir faire baisser la pression en cas de surpression dans le récipient de réception 2 auquel la deuxième extrémité de raccordement 13 est raccordée.
La soupape 28 permet d’éviter une surpression dans le récipient de réception 2 sur lequel le dispositif de confinement 10 est raccordé. Ceci est particulièrement avantageux lors du nettoyage en place du dispositif de confinement 10, et lors du transport du ballon contenant le produit d’intérêt jusqu’à son lieu de vidange et de conditionnement.

Claims (13)

  1. Dispositif de confinement amovible pour évaporateur rotatif, comprenant :
    une première extrémité de raccordement (12) étanche à un arbre de rotation (3) de l’évaporateur rotatif (1) ;
    une deuxième extrémité de raccordement (13) étanche à un récipient de réception (2) d’un mélange à évaporer ; et
    un corps (11) en connexion fluidique avec les première et deuxième extrémités de raccordement (12, 13) étanche comportant un système de vanne (14) pour le passage sélectif entre les première et deuxième extrémités (12, 13) de constituant s’évaporant du mélange à évaporer.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un collier de serrage (19) de la deuxième extrémité de raccordement (13) au récipient de réception (2) du mélange à évaporer.
  3. Dispositif selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend un moyen de commande manuel (18) de l’ouverture et de la fermeture du système de vanne (14) pour le passage sélectif entre les première et deuxième extrémités (12, 13) de constituant s’évaporant du mélange à évaporer.
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième extrémités de raccordement (12, 13) et le corps (11) sont en un matériau métallique.
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un système de vanne (14) à boisseau.
  6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend un système de vanne (14) du type vanne papillon.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend un raccord amovible (20) comportant une première portion (21) pour le raccordement à la deuxième extrémité de raccordement (13) étanche au récipient de réception (2) et une deuxième portion (22) de diamètre adapté pour le raccordement du dispositif de confinement (10) sur l’arbre de rotation (3).
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (11) se présente sous la forme d’un assemblage d’au moins deux composants indépendants pouvant être raccordés de façon étanche, chacun des deux composants comportant l’une des première et deuxième extrémités de raccordement (12, 13) et un système de vanne (14) pour le passage sélectif de constituant s’évaporant du mélange à évaporer entre les deux composants du corps (11).
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une sortie de fluide de nettoyage (23) pour le nettoyage d’une des extrémités du dispositif de confinement (10) lorsque le dispositif de confinement (10) est raccordé à l’évaporateur rotatif.
  10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième extrémité de raccordement (13) comprend une soupape de sécurité (28) configurée pour faire baisser la pression lors de surpression dans le récipient de réception (2).
  11. Evaporateur rotatif comprenant un arbre de rotation (3) pour l’entraînement en rotation d’un récipient de réception (2) d’un mélange à évaporer, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de confinement (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, disposé entre l’arbre de rotation (3) et le récipient de réception (2).
  12. Evaporateur rotatif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu’il comprend un réfrigérant (5), un récipient de récupération (9) du constituant évaporé et un dispositif de vanne (26) disposé entre le réfrigérant (5) et le récipient de récupération (9).
  13. Evaporateur rotatif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu’il comprend un réfrigérant (5) et un récipient de récupération (9) du constituant évaporé, le récipient de récupération (9) comprenant une prise de vide (27).
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