WO1988002276A1 - Gas/liquid exchange device and method - Google Patents

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WO1988002276A1
WO1988002276A1 PCT/FR1987/000363 FR8700363W WO8802276A1 WO 1988002276 A1 WO1988002276 A1 WO 1988002276A1 FR 8700363 W FR8700363 W FR 8700363W WO 8802276 A1 WO8802276 A1 WO 8802276A1
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WO
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liquid
gas
loop
extractor
separating wall
Prior art date
Application number
PCT/FR1987/000363
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French (fr)
Inventor
Yves Aurelle
Henri Roques
Michel Roustan
Original Assignee
Institut National Des Sciences Appliquees De Toulo
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1868Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0031Degasification of liquids by filtration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/51Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is circulated through a set of tubes, e.g. with gradual introduction of a component into the circulating flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/04Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices using osmotic pressure using membranes, porous plates

Definitions

  • the invention relates to a method for carrying out an exchange between a gas and a liquid with a view to obtaining a transfer between these two phases such as dissolution of the gas in the liquid or reaction between gas and liquid; it extends to an implementation device.
  • Gas / liquid exchange devices can be classified into two main categories: devices in which the liquid is dispersed in the form of films or droplets in the gas phase (packed columns, spray columns ...) and devices in which the gas is dispersed in the form of bubbles in the liquid phase.
  • the invention relates to a device of the second type.
  • LIQUID This device comprises an enclosure formed by two cones joined by their base, which is crossed by the liquid in the descending direction, the bubbles being carried in the same direction by the liquid circulation; the shape of the enclosure leads to a decrease in the downward circulation speed, so that only very small gas bubbles are entrained at the base of the enclosure, which considerably limits gas losses.
  • the transfer yields of such devices can be of the order from 80 to
  • the present invention proposes to indicate an improved method for ensuring an exchange between a gas and a liquid, and to provide a new gas / liquid exchange device, which benefits from improved transfer yields, not limited by volume and l size of the device.
  • An object of the invention is thus to provide a device of reduced size compared to existing bicones, capable of achieving transfer yields close to 100%.
  • Another objective is to make it possible to dissolve a gas in a liquid by very precisely obtaining a desired concentration of dissolved gas, or even to dissolve a mixture of gases in a liquid with the possibility of precisely regulating the concentration and the composition dissolved gases.
  • Another objective is to provide a device benefiting from a great flexibility making it possible to adapt the conditions of implementation to the envisaged applications.
  • the gas / liquid exchange process targeted by the invention with a view to producing the dissolution of a gas in a liquid or a reaction between gas and liquid is of the type in which the gas is dispersed in the liquid under bubble shape; in accordance with the invention, this method consists in admitting the liquid and the gas into a sealed closed loop with a determined inlet flow rate, in circulating the liquid in said sealed closed loop at a speed greater than the limit ascending speed gas bubbles in the liquid and to be derived from the continuous circulation a fraction of the flow of liquid flowing in the loop through a separating wall permeable to liquid and capable of stopping the gas bubbles, so as to reach a permanent regime where the flow d he entry of liquid into the loop is equal to the flow evacuated by the bypass.
  • the implementation device essentially comprises a closed loop for the circulation of the liquid and the gas, an arrival of the liquid phase in said sealed closed loop, an arrival of the gas phase in said sealed closed loop, means for dispersing the phase gas in the form of bubbles in the liquid phase, means for circulating the liquid in the loop, an extractor provided with a separating wall permeable to liquid and capable of stopping the gas bubbles, said extractor being mounted on the loop so in diverting through the separating wall a fraction of the flow of liquid circulating in the loop, and means for discharging the liquid flowing in the extractor through the separating wall.
  • gas or liquid is meant both pure gases or liquids as mixtures of gases or liquids.
  • limit ascent speed is meant the highest rate of rise of the bubbles present in a liquid supposed to be immobile.
  • the gas bubbles contained in the closed circulation loop are permanently trapped in it by the separating wall of the extractor, which derives a fraction of the liquid flow circulating in the loop and allows its evacuation in the almost total absence of gas bubbles.
  • the flow of liquid thus discharged is equal to the inlet flow, the gas remaining in the loop until a total transfer is obtained.
  • Means for dispersing the gas phase can be constituted by specific means (rotary agitator ...) or by pumping means also fulfilling the role of means for circulating the liquid or also by hydro-injection means also fulfilling the role of means of introduction of the gas phase.
  • the transfer efficiency achieved by using the device can reach values very close to 100%: it is thus possible to obtain, at the outlet of the extractor, a liquid containing a concentration of predetermined dissolved gas, simply by providing a flow rate of inlet gas corresponding to this concentration (insofar as this concentration is below the saturation limit of the liquid).
  • a catalyst or a solid reagent can if necessary be placed in the closed loop either in suspension in the liquid, or in a fixed bed. It should be noted that, if the reaction leads to a precipitate, the latter remains trapped in the closed loop and can be purged sequentially or continuously.
  • the separator wall of the extractor is chosen from a material preferably wetted by the liquid and is adapted to introduce a pressure drop below the capillary pressure of the bubbles. gas with respect to said wall in the presence of the liquid.
  • a wall will be used (constituted in particular by a porous membrane or a grid) whose pores or meshes are of diameter less than 100 micrometers, much less than the average diameter of the gas bubbles (generally of the order of 1 to 3 millimeters).
  • material preferably wetted by the liquid is meant a material preferably wetted by the liquid with respect to the gas bubbles placed in said liquid, that is to say, according to the current definition, a material with which, in the presence liquid, a gas bubble forms a contact angle greater than 90 °).
  • the stéiique characteristics, of yes yes Ability and pressure drop defined above "make the separating wall capable of ensuring, at the level of the extractor, an extremely effective separation of the gaseous phase with respect to the fraction derived from the liquid phase: the percentage of gas entrained in the derived liquid flow is thus negligible, the transfer efficiency becoming substantially equal to 100%.
  • the separating wall of the extractor is advantageously arranged in a tangential position relative to the loop so that the main flow of said loop flows in a general direction substantially parallel to said separating wall and that the flow diverted through the latter flows in a general direction substantially orthogonal to the former.
  • the gas bubbles are thus entrained parallel to the separating wall with a low probability of contact with the latter, a probability the lower the higher the circulation speed in the loop.
  • the device comprises means for measuring and adjusting the pressure inside the circulation loop.
  • These means make it possible to fix the pressure of the loop at the optimal value depending on the application concerned; for example, in the case of dissolution, an increase in the pressure of the loop increases the kinetics of dissolution and makes it possible to reduce the risks of gas accumulation in the loop.
  • FIG. 1 is a view in axial section through a vertical plane of a gas / liquid exchange device, with a view to dissolving a gas in a liquid,
  • FIG. 2 is a schematic detail section of this device, illustrating its operation.
  • the exchange device shown by way of example in FIGS. 1 and 2 is intended for dissolving a gas in a liquid and comprises a sealed tight loop 1, formed by a conduit of circular cross section; this loop is composed in the example by two vertical sections, 1a and 1b, connected by two sections, upper and lower, 1e and 1d.
  • an extractor 2 is arranged formed by a separating wall 3 and by an annular enclosure 4.
  • the separating wall 3 is in the example constituted by a cylindrical grid which replaces on a predetermined height the sealed wall of the loop.
  • said grid was made of stainless steel and its square-shaped meshes had an equivalent diameter of the order of 64 micrometers (diameter of the circular section with the same perimeter).
  • the liquid consisted of water and the gas consisted of CO 2 or air.
  • Stainless steel is preferably wetted with water, that is to say that the contact angle ⁇ of the gas bubbles with the grid in the presence of water is greater than 90 °, as illustrated in FIG. 2 (this angle is 165 ° for CO 2 ): in this way, the grid develops tension forces which tend to oppose the passage of bubbles.
  • the annular enclosure 4 has a cylindrical shape, with a diameter greater than that of the loop 1 and of the grid 3. It surrounds the latter so as to form a sealed annular chamber for collecting the fraction of liquid having passed through the grid in the centrifugal direction.
  • An evacuation duct 5 makes it possible to evacuate the flow of liquid arriving in the enclosure 4.
  • This conduit 5 is provided with a valve 6 which makes it possible to adjust the liquid outlet pressure.
  • this valve thus makes it possible to adjust the pressure prevailing inside the loop;
  • a pressure gauge 7 provides a measurement of this pressure and can if necessary control the valve 6 (in this case constituted by a pneumatic valve or a solenoid valve) according to a set pressure.
  • a differential pressure gauge 8 mounted between loop 1 and enclosure 2 of the extractor provides a measurement of the pressure difference between said loop and said enclosure. It is thus possible to control the value of the pressure drop across the grid, so as to verify that it remains below the capillary pressure Pc of the gas bubbles with respect to the grid.
  • D is the average equivalent diameter of the grid meshes.
  • the closed loop 1 is equipped with a pump 9 which has the dual role, on the one hand, of generating a flow of circulation of the liquid in the loop, on the other hand, d '' ensure a dispersion of the gas in the form of bubbles (diameter of the order of 1 to 3 mm).
  • the pump used was a centrifugal pump. Of course, it can be replaced by any equivalent means.
  • the characteristics of the pump are chosen so that it is capable of ensuring a flow rate much higher than the limit upward speed of bubbles in the liquid (approximately 0.3 m / s for CO 2 and water), so that said bubbles are entrained by the liquid along the descending section 1b.
  • the liquid and gas are introduced upstream of the pump 9 (by means of the direction of circulation in the loop) by separate liquid 10 and gas 11 conduits.
  • Flow meters 12 and 13 are mounted on these conduits.
  • total volume of the loop 1.1 liters,. diameter of the loop section: 50 mm,
  • grid diameter 50 mm
  • grid height 140 mm
  • diameter of the annular extractor chamber 160 mm
  • circulation flow downstream of the pump 50 liters / minute,. speed of circulation in the loop:
  • the liquid at the outlet contains in dissolved form almost all of the gas injected at the inlet.
  • the dissolution yield is therefore substantially 100%. It should be noted that the steady state is reached all the more quickly as the desired gas concentration is further from the solubility limit. By increasing the operating pressure inside the loop, the solubility limit and therefore the difference between it and the concentration is increased, which conditions increased transfer kinetics.
  • steric condition (equivalent mesh diameter -64 microns- much less than the average bubble diameter -1 to 3 mm-),
  • the wettability condition preferable wettability of the liquid: contact angle of the gas bubbles much greater than 90 ° - of the order of 150 ° -
  • EXAMPLE 2 This example illustrates one of the advantages of the device which is to allow, under steady conditions, to dissolve in the liquid a gaseous mixture of composition strictly identical to that of the gaseous mixture introduced at the inlet (since of course the limit solubility of one of the gaseous components is not reached).
  • the composition of the dissolved gas differs from that of the injected gases (due to the different value of the Henry's constants of these gases).
  • the device of the invention therefore makes it possible to very precisely adjust the composition and the concentration of the dissolved gas by a simple adjustment of the composition and of the concentration of the inlet gases.
  • the inlet gas in this example was air containing 21% oxygen and 78% nitrogen, the liquid being as before water.

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Abstract

Gas/liquid exchange device and method wherein the gas is dispersed into the liquid in the form of bubbles. The method comprises a circulation of the liquid and the gas in a closed loop (1) and the tapping of a fraction of the liquid flow circulating in the loop through a partition wall (3) which is permeable to the liquid and capable of stopping the gas bubbles. The method and the device according to the invention may be applied particularly to perform the dissolving of a gas in a liquid, or a reaction between a gas and a liquid, particularly in the presence of a catalyst, or for the degassing of a liquid containing a dissolved gas.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ECHANGE ENTRE UN GAZ ET UN LIQUIDE METHOD AND DEVICE FOR EXCHANGING BETWEEN A GAS AND A LIQUID
L'invention concerne un procédé pour réaliser un échange entre un gaz et un liquide en vue d'obtenir un transfert entre ces deux phases tel que dissolution du gaz dans le liquide ou réaction entre gaz et liquide ; elle s'étend à un dispositif de mise en oeuvre.The invention relates to a method for carrying out an exchange between a gas and a liquid with a view to obtaining a transfer between these two phases such as dissolution of the gas in the liquid or reaction between gas and liquid; it extends to an implementation device.
Les dispositifs d'échange gaz/liquide peuvent être classés en deux grandes catégories : les dispositifs dans lesquels le liquide est dispersé sous forme de films ou de gouttelettes dans la phase gazeuse (colonnes à garnissages, colonnes à pulvérisation...) et les dispositifs dans lesquels le gaz est dispersé sous forme de bulles dans la phase liquide.Gas / liquid exchange devices can be classified into two main categories: devices in which the liquid is dispersed in the form of films or droplets in the gas phase (packed columns, spray columns ...) and devices in which the gas is dispersed in the form of bubbles in the liquid phase.
L'invention vise un dispositif du second type.The invention relates to a device of the second type.
L'inconvénient majeur des dispositifs connus de ce type provient du temps limité de séjour des bulles gazeuses dans la phase liquide, qui conduit à des transferts limités et à des pertes de gaz. Par exemple, dans un bassin d'aération à bulles en ascension libre de 4 mètres de hauteur, les bulles ne restent en moyenne que 16 secondes dans l'eau et, de ce fait, le rendement de transfert en oxygène est de l'ordre de 15 à 20 % seulement.The major drawback of known devices of this type comes from the limited residence time of the gas bubbles in the liquid phase, which leads to limited transfers and to gas losses. For example, in a free-rise bubble aeration tank 4 meters high, the bubbles only stay on average for 16 seconds in the water and, therefore, the oxygen transfer efficiency is around only 15 to 20%.
Un dispositif perfectionné désigné parAn improved device designated by
"bicône" est actuellement fabriqué par la Société "L'AIR"bicone" is currently manufactured by the company "L'AIR
LIQUIDE". Ce dispositif comprend une enceinte formée par deux cônes accolés par leur base, qui est traversée par le liquide dans le sens descendant, les bulles étant entraînées dans le même sens par la circulation liquide ; la forme de l'enceinte conduit à une décroissance de la vitesse de circulation descendante, de sorte que seules les très petites bulles de gaz sont entraînées à la base de l'enceinte, ce qui limite considérablement les pertes de gaz. Les rendements de transfert de tels dispositifs peuvent être de l'ordre de 80 àLIQUID ". This device comprises an enclosure formed by two cones joined by their base, which is crossed by the liquid in the descending direction, the bubbles being carried in the same direction by the liquid circulation; the shape of the enclosure leads to a decrease in the downward circulation speed, so that only very small gas bubbles are entrained at the base of the enclosure, which considerably limits gas losses. The transfer yields of such devices can be of the order from 80 to
90 % . Toutefois, dans ces dispositifs, le rendement est directement lié au volume de l'enceinte et un défaut majeur de ceux-ci réside dans leur encombrement. De plus, ces dispositifs se prêtent mal à un fonctionnement triphasique et sont en particulier mal adaptés à des réactions de transfert gaz/liquide exigeant la présence d'un catalyseur (ou d'un réactif) solide. Par ailleurs, le brevet GB 2.072.027 décrit un dispositif de dissolution d'oxygène dans une phase aqueuse, dans lequel un aérateur assure un bullage de la phase aqueuse, une partie de la phase aqueuse étant recyclée en boucle ouverte pour améliorer le rendement de transfert ; toutefois ce dernier, quoique supérieur à celui des bassins d'aération traditionnels, demeure médiocre en raison notamment des pertes de gaz, de l'impossibilité de travailler sous pression... De plus, il est très difficile d'obtenir avec ce dispositif une concentration précise donnée en gaz dissous ou en cas de dissolution d'un mélange gazeux, d'obtenir une composition précise donnée du gaz dissous.90%. However, in these devices, the efficiency is directly linked to the volume of the enclosure and a major defect in these lies in their size. In addition, these devices do not lend themselves to three-phase operation and are in particular ill-suited to gas / liquid transfer reactions requiring the presence of a solid catalyst (or reagent). Furthermore, patent GB 2,072,027 describes a device for dissolving oxygen in an aqueous phase, in which an aerator ensures bubbling of the aqueous phase, part of the aqueous phase being recycled in an open loop to improve the yield of transfer; However, the latter, although superior to that of traditional aeration tanks, remains mediocre due in particular to gas losses, the impossibility of working under pressure ... In addition, it is very difficult to obtain with this device a given precise concentration of dissolved gas or in the event of dissolution of a gas mixture, to obtain a given precise composition of the dissolved gas.
La présente invention se propose d'indiquer un procédé amélioré pour assurer un échange entre un gaz et un liquide, et à fournir un nouveau dispositif d'échange gaz/liquide, qui bénéficie de rendements de transfert améliorés, non limités par le volume et l'encombrement du dispositif.The present invention proposes to indicate an improved method for ensuring an exchange between a gas and a liquid, and to provide a new gas / liquid exchange device, which benefits from improved transfer yields, not limited by volume and l size of the device.
Un objectif de l'invention est ainsi de fournir un dispositif d'encombremment réduit pat rapport aux bicônes existants, susceptible d'atteindre des rendements de transfert proches de 100 %.An object of the invention is thus to provide a device of reduced size compared to existing bicones, capable of achieving transfer yields close to 100%.
Un autre objectif est de permettre de dissoudre un gaz dans un liquide en obtenant de façon très précise une concentration en gaz dissous désirée, ou encore de dissoudre un mélange de gaz dans un liquide aver la possibilité de régler de façon précise la concentration et la composition des gaz dissous.Another objective is to make it possible to dissolve a gas in a liquid by very precisely obtaining a desired concentration of dissolved gas, or even to dissolve a mixture of gases in a liquid with the possibility of precisely regulating the concentration and the composition dissolved gases.
Un autre objectif est de fournir un dispositif bénéficiant d'une grande souplesse permettant d'adapter les conditions de mise en oeuvre aux applications envisagées.Another objective is to provide a device benefiting from a great flexibility making it possible to adapt the conditions of implementation to the envisaged applications.
A cet effet, le procédé d'échange gaz/liquide visé par l'invention en vue de produire la dissolution d'un gaz dans un liquide ou une réaction entre gaz et liquide est du type dans lequel le gaz est dispersé dans le liquide sous forme de bulles ; c o n f o r m é m e n t à l'invention, ce procédé consiste à admettre le liquide et le gaz dans une boucle fermée étanche avec un débit d'entrée déterminé, à faire circuler le liquide dans ladite boucle fermée étanche à une vitesse supérieure à la vitesse ascensionnelle limite des bulles gazeuses dans le liquide et à dériver de la circulation continue une fraction du débit de liquide circulant dans la boucle à travers une paroi séparatrice perméable au liquide et apte à arrêter les bulles gazeuses, de façon à atteindre un régime permanent où le débit d'entrée de liquide dans la boucle est égal au débit évacué par la dérivation.To this end, the gas / liquid exchange process targeted by the invention with a view to producing the dissolution of a gas in a liquid or a reaction between gas and liquid is of the type in which the gas is dispersed in the liquid under bubble shape; in accordance with the invention, this method consists in admitting the liquid and the gas into a sealed closed loop with a determined inlet flow rate, in circulating the liquid in said sealed closed loop at a speed greater than the limit ascending speed gas bubbles in the liquid and to be derived from the continuous circulation a fraction of the flow of liquid flowing in the loop through a separating wall permeable to liquid and capable of stopping the gas bubbles, so as to reach a permanent regime where the flow d he entry of liquid into the loop is equal to the flow evacuated by the bypass.
Le dispositif de mise en oeuvre comprend essentiellement une boucle fermée de circulation du liquide et du gaz, une arrivée de la phase liquide dans ladite boucle fermée étanche, une arrivée de la phase gazeuse dans ladite boucle fermée étanche, des moyens de dispersion de la phase gazeuse sous forme de bulles dans la phase liquide, des moyens de mise en circulation du liquide dans la boucle, un extracteur pourvu d'une paroi séparatrice perméable au liquide et apte à arrêter les bulles gazeuses, ledit extracteur étant monté sur la boucle de façon à dériver à travers la paroi séparatrice une fraction du débit de liquide circulant dans la boucle, et des moyens d'évacuation du liquide s'écoulant dans l'extracteur à travers la paroi séparatrice.The implementation device essentially comprises a closed loop for the circulation of the liquid and the gas, an arrival of the liquid phase in said sealed closed loop, an arrival of the gas phase in said sealed closed loop, means for dispersing the phase gas in the form of bubbles in the liquid phase, means for circulating the liquid in the loop, an extractor provided with a separating wall permeable to liquid and capable of stopping the gas bubbles, said extractor being mounted on the loop so in diverting through the separating wall a fraction of the flow of liquid circulating in the loop, and means for discharging the liquid flowing in the extractor through the separating wall.
Par "gaz" ou "liquide", on entend aussi bien des gaz ou liquides purs que des mélanges de gaz ou liquides.By "gas" or "liquid" is meant both pure gases or liquids as mixtures of gases or liquids.
Par "vitesse ascensionnelle limite", on entend la plus grande vitesse de montée des bulles présentes dans un liquide supposé immobile.By "limit ascent speed" is meant the highest rate of rise of the bubbles present in a liquid supposed to be immobile.
Ainsi, dans le dispositif de l'invention, les bulles de gaz contenues dans la boucle de circulation fermée sont piégées en permanence dans celle-ci par la paroi séparatrice de l'extracteur, qui dérive une fraction du débit liquide circulant dans la boucle et permet son évacuation en l'absence quasi-totale de bulles gazeuses. En régim permanent, le débit de liquide ainsi évacué est égal au débit d'entrée, le gaz demeurant dans la boucle jusqu'à l'obtention d'un transfert total. Les moyens de dispersion de la phase gazeuse peuvent être constitués par des moyens spécifiques (agitateur rotatif...) ou par des moyens de pompage remplissant également le rôle de moyens de mise en circulation du liquide ou encore par des moyens d' hydro-injection remplissant également le rôle de moyens d'introduction de la phase gazeuse.Thus, in the device of the invention, the gas bubbles contained in the closed circulation loop are permanently trapped in it by the separating wall of the extractor, which derives a fraction of the liquid flow circulating in the loop and allows its evacuation in the almost total absence of gas bubbles. In steady state, the flow of liquid thus discharged is equal to the inlet flow, the gas remaining in the loop until a total transfer is obtained. Means for dispersing the gas phase can be constituted by specific means (rotary agitator ...) or by pumping means also fulfilling the role of means for circulating the liquid or also by hydro-injection means also fulfilling the role of means of introduction of the gas phase.
Dans le cas d'une dissolution, le rendement de transfert atteint par mise en oeuvre du dispositif peut atteindre des valeurs très voisines de 100 % : il est ainsi possible d'obtenir, en sortie de l'extracteur, un liquide contenant une concentration en gaz dissous prédéterminée, simplement en prévoyant un débit de gaz d'entrée correspondant à cette concentration (dans la mesure bien entendu où ladite concentration est inférieure à la limite de saturation du liquide).In the case of dissolution, the transfer efficiency achieved by using the device can reach values very close to 100%: it is thus possible to obtain, at the outlet of the extractor, a liquid containing a concentration of predetermined dissolved gas, simply by providing a flow rate of inlet gas corresponding to this concentration (insofar as this concentration is below the saturation limit of the liquid).
Dans le cas d'une réaction gaz/liquide, un catalyseur ou un réactif solide peut le cas échéant être disposé dans la boucle fermée soit en suspension dans le liquide, soit en lit fixe. Il est à noter que, si la réaction conduit à un précipité, celui-ci demeure piégé dans la boucle fermée et peut être purgé séquentiellement ou en continu.In the case of a gas / liquid reaction, a catalyst or a solid reagent can if necessary be placed in the closed loop either in suspension in the liquid, or in a fixed bed. It should be noted that, if the reaction leads to a precipitate, the latter remains trapped in the closed loop and can be purged sequentially or continuously.
Par ailleurs, pour permettre un arrêt total ou quasi-total des bulles gazeuses, la paroi séparatrice de l'extracteur est choisie en un matériau mouillé préférentiellement par le liquide et est adaptée pour introduire une perte de charge inférieure à la pression capillaire des bulles de gaz vis-à-vis de ladite paroi en présence du liquide. De plus, on utilisera une paroi (constituée en particulier par une membrane poreuse ou une grille) dont Les pores ou mailles sont de diamètre inférieur à 100 micromètres, très inférieur au diamètre moyen des bulles gazeuses (généralement de l'ordre de 1 à 3 millimètres).Furthermore, to allow a total or almost total stop of the gas bubbles, the separator wall of the extractor is chosen from a material preferably wetted by the liquid and is adapted to introduce a pressure drop below the capillary pressure of the bubbles. gas with respect to said wall in the presence of the liquid. In addition, a wall will be used (constituted in particular by a porous membrane or a grid) whose pores or meshes are of diameter less than 100 micrometers, much less than the average diameter of the gas bubbles (generally of the order of 1 to 3 millimeters).
(Par "matériau mouillé préférentiellement par le liquide", on entend un matériau mouillé préférentiellement par le liquide par rapport aux bulles gazeuses placées dans ledit liquide, c'est-a-dire, selon la définition courante, un matériau avec lequel, en présence du liquide, une bulle de gaz forme un angle de contact supérieur à 90°).(By "material preferably wetted by the liquid" is meant a material preferably wetted by the liquid with respect to the gas bubbles placed in said liquid, that is to say, according to the current definition, a material with which, in the presence liquid, a gas bubble forms a contact angle greater than 90 °).
Les caractéristiques stéiiques, de m oui Habilité et de perte de charge ci-dessus définies "rendent la paroi séparatrice apte à assurer au niveau de l'extracteur une séparation extrêmement efficace de la phase gazeuse par rappor t à la fraction dérivée de la phase liquide : le pourcentage de gaz entraîné dans le débit liquide dérivé est ainsi négligeable, le rendement de transfert devenant sensiblement égal à 100 %.The stéiique characteristics, of yes yes Ability and pressure drop defined above "make the separating wall capable of ensuring, at the level of the extractor, an extremely effective separation of the gaseous phase with respect to the fraction derived from the liquid phase: the percentage of gas entrained in the derived liquid flow is thus negligible, the transfer efficiency becoming substantially equal to 100%.
De plus, la paroi séparatrice de l'extracteur est avantageusement agencée en position tangentielle par rapport à la boucle de sorte que le débit principal de ladite boucle s'écoule selon une direction générale sensiblement parallèle à ladite paroi séparatrice et que le débit dérivé à travers cette dernière s'écoule selon une direction générale sensiblement orthogonale à la première. Les bulles gazeuse sont ainsi entraînées parallèlement à la paroi séparatrice avec une faible probabilité de contact avec celle-ci, probabilité d'autant plus faible que la vitesse de circulation est plus élevée dans la boucle.In addition, the separating wall of the extractor is advantageously arranged in a tangential position relative to the loop so that the main flow of said loop flows in a general direction substantially parallel to said separating wall and that the flow diverted through the latter flows in a general direction substantially orthogonal to the former. The gas bubbles are thus entrained parallel to the separating wall with a low probability of contact with the latter, a probability the lower the higher the circulation speed in the loop.
Selon une autr e car actéristique de l'invention, le dispositif comprend des moyens de mesure et de réglage de la pression à l'intérieur de la boucle de circulation. Ces moyens permettent de fixer la pression de la boucle à la valeur optimale fonction de l'application concernée ; par exemple, dans le cas d'une dissolution, une augmentation de la pression de la boucle accroît la cinétique de dissolution et permet de réduire les risques d'accumulation de gaz dans la boucle.According to another feature of the invention, the device comprises means for measuring and adjusting the pressure inside the circulation loop. These means make it possible to fix the pressure of the loop at the optimal value depending on the application concerned; for example, in the case of dissolution, an increase in the pressure of the loop increases the kinetics of dissolution and makes it possible to reduce the risks of gas accumulation in the loop.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit en référence aux dessins annexés, lesquels en présentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation ; sur ces dessins qui font par tie intégrante de la présente description :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows with reference to the appended drawings, which present by way of nonlimiting example an embodiment; on these drawings which form an integral part of this description:
- la figure 1 est une vue en coupe axiale par un plan vertical d'un dispositif d'échanges gaz/liquide, en vue de la dissolution d'un gaz dans un liquide,FIG. 1 is a view in axial section through a vertical plane of a gas / liquid exchange device, with a view to dissolving a gas in a liquid,
- la figure 2 est une coupe schématique de détail de ce dispositif, illustrant son fonctionnement.- Figure 2 is a schematic detail section of this device, illustrating its operation.
Le dispositif d'échange représenté à titre d'exemple aux figures 1 et 2 est destiné à la dissolution d'un gaz dans un liquide et comprend une boucle fermée étanche 1, formée par un conduit de section transversale circulaire ; cette boucle est composée en l'exemple par deux tronçonsverticaux, 1a et 1b, reliés par deux tronçons, supérieur et inférieur, 1e et 1d.The exchange device shown by way of example in FIGS. 1 and 2 is intended for dissolving a gas in a liquid and comprises a sealed tight loop 1, formed by a conduit of circular cross section; this loop is composed in the example by two vertical sections, 1a and 1b, connected by two sections, upper and lower, 1e and 1d.
Au niveau du tronçon vertical la et vers le haut de celui-ci, est disposé un extracteur 2 formé par une paroi séparatrice 3 et par une enceinte annulaire 4. La paroi séparatrice 3 est en l'exemple constituée par une grille cylindrique qui remplace sur une hauteur prédéterminée la paroi étanche de la boucle. Dans les exemples fournis plus loin, ladite grille était en acier inoxydable et ses mailles de forme carrée avaient un diamètre équivalent de l'ordre de 64 micromètres (diamètre de la section circulaire de même périmètre).At the vertical section 1a and upwards, an extractor 2 is arranged formed by a separating wall 3 and by an annular enclosure 4. The separating wall 3 is in the example constituted by a cylindrical grid which replaces on a predetermined height the sealed wall of the loop. In the examples given below, said grid was made of stainless steel and its square-shaped meshes had an equivalent diameter of the order of 64 micrometers (diameter of the circular section with the same perimeter).
Dans les essais effectués, le liquide était constitué par de l'eau et le gaz par du CO2 ou par de l'air. L'acier inoxydable est préférentiellement mouillé par l'eau, c'est-à-dire que l'angle de contact Θ des bulles gazeuses avec la grille en présence d'eau est supérieur à 90°, comme l'illustre la figure 2 (cet angle est égal à 165° pour du CO2) : de la sorte, la grille développe des forces de tension qui tendent à s'opposer au passage des bulles. L'enceinte annulaire 4 présente une forme cylindrique, de diamètre supérieur à celui de la boucle 1 et de la grille 3. Elle entoure cette dernière de façon à former une chambre annulaire étanche de recueil de la fraction de liquide ayant traversé la grille dans le sens centrifuge. Un conduit d'évacuation 5 permet d'évacuer le débit de liquide parvenant dans l'enceinte 4.In the tests carried out, the liquid consisted of water and the gas consisted of CO 2 or air. Stainless steel is preferably wetted with water, that is to say that the contact angle Θ of the gas bubbles with the grid in the presence of water is greater than 90 °, as illustrated in FIG. 2 (this angle is 165 ° for CO 2 ): in this way, the grid develops tension forces which tend to oppose the passage of bubbles. The annular enclosure 4 has a cylindrical shape, with a diameter greater than that of the loop 1 and of the grid 3. It surrounds the latter so as to form a sealed annular chamber for collecting the fraction of liquid having passed through the grid in the centrifugal direction. An evacuation duct 5 makes it possible to evacuate the flow of liquid arriving in the enclosure 4.
Ce conduit 5 est doté d'une vanne 6 qui permet d'ajuster la pression de sortie du liquide. Lorsque les autres paramètres du dispositif sont fixés, cette vanne permet ainsi de régler la pression régnant à l'intérieur de la boucle ; un manomètre 7 fournit une mesure de cette pression et peut le cas échéant commander la vanne 6 (constitué en ce cas par une vanne pneumatique ou une électrovanne) en fonction d'une pression de consigne. En outre, un manomètre différentiel 8 monté entre la boucle 1 et l'enceinte 2 de l'extracteur fournit une mesure de la différence de pression entre ladite boucle et ladite enceinte. Il est ainsi possible de contrôler la valeur de la perte de charge à travers la grille, de façon à vérifier que celle-ci reste inférieure à la pression capillaire Pc des bulles gazeuses vis-à-vis de la grille. Dans les essais effectués, cette perte de charge est demeurée très faible et, dans tous les cas, très inférieur e à la pression capillaire Pc. Cette condition évite que certaines bulles passent à travers la grille en se déformant et en se refractionnant par effet "SNAP OFF" (malgré la petite taille des mailles par rapport à celle des bulles et malgré la mouillabilité préférentielle de l'acier inoxydable à l'égard de l'eau).This conduit 5 is provided with a valve 6 which makes it possible to adjust the liquid outlet pressure. When the other parameters of the device are fixed, this valve thus makes it possible to adjust the pressure prevailing inside the loop; a pressure gauge 7 provides a measurement of this pressure and can if necessary control the valve 6 (in this case constituted by a pneumatic valve or a solenoid valve) according to a set pressure. In addition, a differential pressure gauge 8 mounted between loop 1 and enclosure 2 of the extractor provides a measurement of the pressure difference between said loop and said enclosure. It is thus possible to control the value of the pressure drop across the grid, so as to verify that it remains below the capillary pressure Pc of the gas bubbles with respect to the grid. In the tests carried out, this pressure drop remained very low and, in all cases, much lower than the capillary pressure Pc. This condition prevents certain bubbles from passing through the grid, deforming and refracting by the "SNAP OFF" effect (despite the small mesh size compared to that of the bubbles and despite the preferable wettability of stainless steel over water regard).
Il convient de rappeler que la pression capillaire Pc des bulles vis-à-vis de la grille en présence du liquide s'exprime par la relation :It should be recalled that the capillary pressure Pc of the bubbles with respect to the grid in the presence of the liquid is expressed by the relation:
Pc =
Figure imgf000009_0001
où ɣ est la tension superficielle gaz/liquide, θ est l'angle de contact des bulles de gaz avec la grille en présence du liquide,
Pc =
Figure imgf000009_0001
where ɣ is the gas / liquid surface tension, θ is the contact angle of the gas bubbles with the grid in the presence of the liquid,
D est le diamètre équivalent moyen des mailles de la grille.D is the average equivalent diameter of the grid meshes.
Par ailleurs, dans son tronçon inférieur Id, la boucle fermée 1 est équipée d'une pompe 9 qui a le double rôle, d'une part, d'engendrer un débit de circulation du liquide dans la boucle, d'autre part, d'assurer une dispersion du gaz sous forme de bulles (de diamètre de l'ordre de 1 à 3 mm). Dans les essais, la pompe utilisée était une pompe centrifuge. Bien entendu, elle peut être remplacée par tous moyens équivalents.Furthermore, in its lower section Id, the closed loop 1 is equipped with a pump 9 which has the dual role, on the one hand, of generating a flow of circulation of the liquid in the loop, on the other hand, d '' ensure a dispersion of the gas in the form of bubbles (diameter of the order of 1 to 3 mm). In the tests, the pump used was a centrifugal pump. Of course, it can be replaced by any equivalent means.
Les caractéristiques de la pompe sont choisies de sorte que celle-ci soit apte à assurer une vitesse d'écoulement très supérieure à la vitesse ascensionnelle limite des bulles dans le liquide (environ 0,3 m/s pour le CO2 et l'eau), de façon que lesdites bulles soient entraînées par le liquide le long du tronçon descendant 1b.The characteristics of the pump are chosen so that it is capable of ensuring a flow rate much higher than the limit upward speed of bubbles in the liquid (approximately 0.3 m / s for CO 2 and water), so that said bubbles are entrained by the liquid along the descending section 1b.
L'introduction du liquide et du gaz s'effectue en amont de la pompe 9 (par rspport au sens de circulation dans la boucle) par des conduits de liquide 10 et de gaz 11 séparés. Des débitmètres 12 et 13 sont montés sur ces conduits.The liquid and gas are introduced upstream of the pump 9 (by means of the direction of circulation in the loop) by separate liquid 10 and gas 11 conduits. Flow meters 12 and 13 are mounted on these conduits.
Les exemples de dissolution ci-après décrits ont été mis en oeuvre dans un dispositif de dissolution du type de celui représenté aux figures 1 et 2.The dissolution examples described below were used in a dissolution device of the type shown in FIGS. 1 and 2.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Dans cet exemple, on se propose de dissoudre du CO2 dans de l'eau provenant du réseau (degré nydrotimétriqυe : 15°TH).In this example, it is proposed to dissolve CO 2 in water from the network (hydrotimetric degree: 15 ° TH).
Les caractéristiques du dispositif étaient les suivantes :The characteristics of the device were as follows:
. grille en acier inoxydable à armure croisée de 50 microns de côté (diamètre équivalent : 64 microns),. stainless steel grid with cross weave of 50 microns per side (equivalent diameter: 64 microns),
. volume total de la boucle : 1,1 litre, . diamètre de la section de la boucle : 50 mm ,. total volume of the loop: 1.1 liters,. diameter of the loop section: 50 mm,
. diamètre de la grille : 50 mm, . hauteur de la grille : 140 mm,. grid diameter: 50 mm,. grid height: 140 mm,
. diamètre de l'enceinte annulaire de l'extracteur : 160 mm,. diameter of the annular extractor chamber: 160 mm,
. puissance de la pompe : 80 watts. Les paramètres de mise en oeuvre étaient les suivants : . débit d'entrée d'eau : 10 litres/minute (égal au débit de sortie en régime permanent),. pump power: 80 watts. The implementation parameters were as follows:. water input flow: 10 liters / minute (equal to the output flow in steady state),
. débit de circulation en aval de la pompe : 50 litres/minute, . vitesse de circulation dans la boucle :. circulation flow downstream of the pump: 50 liters / minute,. speed of circulation in the loop:
0,5 m/s,0.5 m / s,
. pression dans la boucle : 2,5 bars, . pression différentielle (perte de charge à travers la grille) : négligeable ( inférieur e à 0,05 bar), . pression capillaire Pc en valeur absolue (calculée) : 0,45 bar.. pressure in the loop: 2.5 bars,. differential pressure (pressure drop across the grid): negligible (less than 0.05 bar),. capillary pressure Pc in absolute value (calculated): 0.45 bar.
Plusieurs essais ont été effectués en faisant varier le débit d'entrée du gaz, celui-ci demeurant inférieur à la limite de solubilité du CO2 dans l'eau à 2,5 bars (4,6 g/l à 20 °C) : lère mesure :Several tests have been carried out by varying the gas inlet flow rate, which remains below the solubility limit of CO 2 in water at 2.5 bars (4.6 g / l at 20 ° C) : 1st measurement:
Débit d'entrée du gaz : 4,7 g/min.,Gas inlet flow: 4.7 g / min.,
Concentration du liquide à la sortie de l'extracteur en régime permanent : 0,46 g/l. 2ème mesure :Concentration of the liquid at the outlet of the extractor in steady state: 0.46 g / l. 2nd measurement:
Débit d'entrée : 2,4 g/min.,Inlet flow: 2.4 g / min.,
Concentration du liquide en sortie : 0,24 g/l. 3ème mesure : Débit d'entrée : 7 g/min.,Concentration of the liquid at the outlet: 0.24 g / l. 3rd measurement: Inlet flow: 7 g / min.,
Concentration du liquide en sortie : 0,68 g/l.Concentration of the liquid at the outlet: 0.68 g / l.
Dans tous les cas, une fois atteint le régime permanent, le liquide à la sortie contient sous forme dissoute la quasi-totalité du gaz injecté à l'entrée. Le rendement de dissolution est donc sensiblement de 100 %. Il est à noter que le régime permanent est atteint d'autant plus rapidement que la concentration désirée en gaz est plus éloignée de la limite de solubilité. En augmentant la pression de fonctionnement à l'intérieur de la boucle, on augmente la limite de solubilité et donc la différence entre celle-ci et la concentration, ce qui conditionne une cinétique de transfert accrue.In all cases, once the steady state is reached, the liquid at the outlet contains in dissolved form almost all of the gas injected at the inlet. The dissolution yield is therefore substantially 100%. It should be noted that the steady state is reached all the more quickly as the desired gas concentration is further from the solubility limit. By increasing the operating pressure inside the loop, the solubility limit and therefore the difference between it and the concentration is increased, which conditions increased transfer kinetics.
Il s'est avéré que la grille en acier inoxydable formait une barrière remarquable s'opposant au passage des bulles gazeuses essentiellement en raison du respect :It turned out that the stainless steel grid formed a remarkable barrier opposing the passage of gas bubbles mainly due to the respect:
. de la condition stérique (diamètre équivalent des mailles -64 microns- très inférieur au diamètre moyen des bulles -1 à 3 mm-),. steric condition (equivalent mesh diameter -64 microns- much less than the average bubble diameter -1 to 3 mm-),
. de la condition de mouillabilité (mouillabilité préférentielle du liquide : angle de contact des bulles gazeuses très supérieur à 90° -de l'ordre de 150°-),. the wettability condition (preferable wettability of the liquid: contact angle of the gas bubbles much greater than 90 ° - of the order of 150 ° -),
. de la condition de perte de charge (perte de charge inférieure à 0,05 bar- très inférieure à la pression capillaire Pc -0,45 bar-). Il est à noter que l'efficacité de cet effet de barrière à l'égard des bulles provient également du déplacement des bulles qui s^effectue tangen tiellement parrapport a ls grilie, ce qui réduit les probabilités de rencontre bulle/grille, et ce d'autant plus que la vitesse de circulation est plus élevée.. the pressure drop condition (pressure drop less than 0.05 bar- much lower than the capillary pressure Pc -0.45 bar-). It should be noted that the effectiveness of this barrier effect with respect to the bubbles also comes from the displacement of the bubbles which takes place tangentially with respect to the grill, which reduces the probabilities of bubble / grid meeting, and this d 'especially as the speed of circulation is higher.
EXEMPLE 2 Cet exemple illustre l'un des intérêts du dispositif qui est de permettre en régime permanent de dissoudre dans le liquide un mélange gazeux de composition strictement identique à celui du mélange gazeux introduit à l'entrée (dans la mesure bien entendu où la limite de solubilité d'un des composants gazeux n'est pas atteinte ). Au contraire, dans tous les dispositifs connus, la composition du gaz dissous diffère de celle des gaz injectés (en raison de la valeur différente des constantes de Henry de ces gaz). Le dispositif de l'invention permet donc de régler très précisément la composition et la concentration du gaz dissous par un simple réglage de la composition et de la concentration des gaz d'entrée.EXAMPLE 2 This example illustrates one of the advantages of the device which is to allow, under steady conditions, to dissolve in the liquid a gaseous mixture of composition strictly identical to that of the gaseous mixture introduced at the inlet (since of course the limit solubility of one of the gaseous components is not reached). On the contrary, in all known devices, the composition of the dissolved gas differs from that of the injected gases (due to the different value of the Henry's constants of these gases). The device of the invention therefore makes it possible to very precisely adjust the composition and the concentration of the dissolved gas by a simple adjustment of the composition and of the concentration of the inlet gases.
Le gaz d'entrée était en cet exemple de l'air contenant 21 % d'oxygène et 78 % d'azote, le liquide étant comme auparavant de l'eau.The inlet gas in this example was air containing 21% oxygen and 78% nitrogen, the liquid being as before water.
Les caractéristiques du dispositif étaient les mêmes que précédemment, à l'exception de la pression dans la boucle ajustée à 4 bars (limite de solubilité de l'oxygène à cette pression : 37 mg/1 et de l'azote : 60 mg/l à 2.0°C).The characteristics of the device were the same as before, with the exception of the pressure in the loop adjusted to 4 bars (limit of solubility of oxygen at this pressure: 37 mg / 1 and of nitrogen: 60 mg / l at 2.0 ° C).
Tous les essais effectués (très en dessous de la limite de solubilité) ont permis, après obtention du régime permanent, de retrouver sous forme dissoute, la composition de l'air admis à l'entrée. Les analyses du liquide de sortie étaient effectuées pour l'oxygène par la méthode de "Winkler" et, pour l'azote, par mesure du volume d'air dégazé. All the tests carried out (well below the solubility limit) made it possible, after obtaining the steady state, to find in dissolved form, the composition of the air admitted to the inlet. The analyzes of the outlet liquid were carried out for oxygen by the "Winkler" method and, for nitrogen, by measurement of the volume of degassed air.

Claims

REVENDICATIONS
1/ - Procédé pour réaliser un échange entre un liquide et un gaz, tel que dissolution du gaz dans le liquide ou réaction entre le gaz et le liquide, dans lequel le gaz est dispersé dans le liquide sous forme de bulles, caractérisé en ce que l'on admet le liquide et le gaz dans une boucle fermée étanche avec un débit d'entrée déterminé, l'on fait circuler le liquide dans ladite boucle fermée étanche a une vitesse supérieure à la vitesse ascensionnelle limite des bulles gazeuses dans le liquide et l'on dérive de la circulation continue une fraction du débit de liquide circulant dans la boucle à travers une paroi séparatrice perméable au liquide et apte à arrêter les bulles gazeuses, de façon à atteindre un régime permanent où le débit d'entrée de liquide dans la boucle est égal au débit évacué par la dérivation.1/ - Process for carrying out an exchange between a liquid and a gas, such as dissolution of the gas in the liquid or reaction between the gas and the liquid, in which the gas is dispersed in the liquid in the form of bubbles, characterized in that the liquid and the gas are admitted into a sealed closed loop with a determined inlet flow rate, the liquid is circulated in said sealed closed loop at a speed greater than the limit upward speed of the gas bubbles in the liquid and a fraction of the flow rate of liquid circulating in the loop is derived from the continuous circulation through a separating wall permeable to the liquid and capable of stopping the gas bubbles, so as to reach a permanent regime where the flow rate of liquid entry into the loop is equal to the flow discharged by the diversion.
2/ - Dispositif d'échange gaz/liquide permettant de mettre en oeuvre le procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une boucle fermée étanche (1) de circulation du liquide et du gaz, une arrivée (10) de la phase liquide dans ladite boucle fermée étanche, une arrivée (11) de la phase gazeuse dans ladite boucle fermée étanche, des moyens de dispersion (9) de la phase gazeuse sous forme de bulles dans la phase liquide, des moyens de mise en circulation du liquide dans la boucle (9), un extracteur (2) pourvu d'une paroi séparatrice (3) perméable au liquide et apte à arrêter les bulles gazeuses, ledit extracteur étant monté sur la boucle (1) de façon à dériver à travers la paroi séparatrice (3) une fraction du débit de liquide circulant dans la boucle, et des moyens (5) d'évacuation du liquide s'écoulant dans l'extracteur à travers la paroi séparatrice.2/ - Gas/liquid exchange device making it possible to implement the method according to claim 1, characterized in that it comprises in combination a sealed closed loop (1) for circulating the liquid and the gas, an inlet ( 10) of the liquid phase in said sealed closed loop, an arrival (11) of the gas phase in said sealed closed loop, means of dispersing (9) the gas phase in the form of bubbles in the liquid phase, means of circulating the liquid in the loop (9), an extractor (2) provided with a separating wall (3) permeable to the liquid and capable of stopping the gas bubbles, said extractor being mounted on the loop (1) so as to diverting through the separating wall (3) a fraction of the flow rate of liquid circulating in the loop, and means (5) for evacuating the liquid flowing into the extractor through the separating wall.
3/ - Dispositif d'échange selon la revendication 2 en vue de réaliser une réaction entre un gaz et un liquide, caractérisé en ce qu'un catalyseur est disposé sous forme solide dans la boucle de circulation (1).3/ - Exchange device according to claim 2 with a view to carrying out a reaction between a gas and a liquid, characterized in that a catalyst is placed in solid form in the circulation loop (1).
4/ - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extracteur (2) comprend une paroi séparatrice (3) en un matériau mouillé préférentiellement par le liquide, adaptée pour introduire une perte de charge inférieure à la pression capillaire des bulles de gaz vis-à- vis de ladite paroi séparatrice en présence du liquide. 4/ - Device according to claim 2, characterized in that the extractor (2) comprises a separating wall (3) made of a material preferably wetted by the liquid, adapted to introduce a pressure drop lower than the capillary pressure of the gas bubbles with respect to said separating wall in the presence of the liquid.
5/ - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi séparatrice (3) de l'extracteur est constituée par une membrane poreuse ou une grille, présentant des pores ou des mailles de dimensions inférieures à 100 micromètres. 5/ - Device according to claim 4, characterized in that the separating wall (3) of the extractor is constituted by a porous membrane or a grid, having pores or meshes of dimensions less than 100 micrometers.
6/ - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (8) de mesure de la différence de pression entre la boucle de circulation et l'extracteur (en aval de la paroi séparatrice).6/ - Device according to claim 2, characterized in that it comprises means (8) for measuring the pressure difference between the circulation loop and the extractor (downstream of the separating wall).
7/ - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce, qu'il comprend des moyens ( 6, 7) de mesure et de réglage de la pression à l'intérieur de la boucle de circulation (1).7/ - Device according to claim 2, characterized in that it comprises means (6, 7) for measuring and adjusting the pressure inside the circulation loop (1).
8/ - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de mesure et de réglage de la pression à l'intérieur de la boucle comprennent un manomètre8/ - Device according to claim 7, characterized in that the means for measuring and adjusting the pressure inside the loop comprise a pressure gauge
(7) associé à ladite boucle et une vanne (6) montée sur les moyens (5) d'évacuation du liquide de l'extracteur.(7) associated with said loop and a valve (6) mounted on the means (5) for evacuating the liquid from the extractor.
9/ - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi séparatrice (3) de l'extracteur est agencée en position tangentielle par rapport à la boucle (1) de sorte que le débit principal de ladite boucle s'écoule selon une direction générale sensiblement parallèle à ladite paroi séparatrice et que le débit dérivé à travers cette dernière s'écoule selon une direction générale sensiblement orthogonale è la première.9/ - Device according to claim 2, characterized in that the separating wall (3) of the extractor is arranged in a tangential position relative to the loop (1) so that the main flow of said loop flows in a general direction substantially parallel to said dividing wall and that the flow derived through the latter flows in a general direction substantially orthogonal to the first.
10/ - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'extracteur (2) comprend une enceinte annulaire (4) entourant un tronçon (la) de la boucle de circulation, ledit tronçon étant au moins partiellement délimité par la paroi séparatrice (3).10/ - Device according to claim 9, characterized in that the extractor (2) comprises an annular enclosure (4) surrounding a section (la) of the circulation loop, said section being at least partially delimited by the dividing wall ( 3).
11/ - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que :11/ - Device according to claim 10, characterized in that:
. la boucle de circulation (1) présente une section transversale circulaire, . la paroi séparatrice (3) est cylindrique, l'enceinte annulaire (4) de l'extracteu est de forme cylindrique, de diamètre supérieur à celui de la boucle de circulation. 12/ - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la boucle de circulation (1) comprend deux tronçons verticaux (1a, 1b), reliés par des tronçons supérieur (1c) et inférieur (1d), l'extracteur (2) étant situé au niveau de l'un des tronçons verticaux (1a). . the circulation loop (1) has a circular cross section,. the dividing wall (3) is cylindrical, the annular enclosure (4) of the extractor is cylindrical in shape, with a diameter greater than that of the circulation loop. 12/ - Device according to claim 2, characterized in that the circulation loop (1) comprises two vertical sections (1a, 1b), connected by upper (1c) and lower (1d) sections, the extractor (2) being located at one of the vertical sections (1a).
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