WO1998046337A1 - Procede et installation de filtration tangentielle d'un liquide visqueux - Google Patents

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WO1998046337A1
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Luc Schrive
Stéphane SARRADE
Christian Perre
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    • B01D2311/04—Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment

Definitions

  • the invention relates to a tangential filtration process for a viscous fluid or liquid in which a third body in the supercritical state is dissolved in this viscous fluid or liquid in order to lower its viscosity.
  • the invention also relates to the installation for implementing the method.
  • the invention applies in particular to the filtration of heat-sensitive organic liquids and used engine oils.
  • the technical field of the invention is filtration, more precisely filtration of viscous fluids or liquids, and in particular tangential filtration of these viscous fluids or liquids.
  • Filtration in the classic sense of the term is frontal filtration in which a flow of liquid meets perpendicular to its path a porous obstacle which retains all the particles larger than the size of the pores.
  • the particles retained the size of which is conventionally of the order of a millimeter to the micrometer, then form a cake which in turn contributes to the performance of the filtration.
  • the particles retained are smaller and smaller while the flow of filtrate decreases, this is the clogging phenomenon.
  • the filtration regime never reaches the quasi-stationary state.
  • the performance of filtration in retention and flow can be considered constant for a sufficiently long period of time, that is to say that the regime is almost stationary.
  • organic liquids With regard to organic liquids, their viscosity, when it is not a question of pure solvents, can be very high, which makes their filtration impossible. This is particularly the case for mineral oils from petroleum fractions or vegetable or animal oils.
  • the first solution consists in increasing the temperature of the fluid or liquid to be filtered in order to lower the viscosity.
  • document EP-A-0 041 013 describes a process known under the name REGELUB® process in which used engine oils are treated with a view to their recycling, at a temperature of 250 to 300 ° C to lower their viscosity kinematics from 150 cSt up to 1 to 2 cSt.
  • Used oils decanted beforehand to remove water, and distilled to remove diesel or petrol, are thus filtered through ceramic mineral membranes made of ⁇ or alumina
  • a first batch representing 10% of the initial volume where the contaminants are concentrated by a factor of 10
  • a second purified batch representing 90% of the initial volume, of commercial quality, requiring only discoloration and adjustment of the concentration of additives.
  • Contaminants are mainly solid particles in the form of sediments, sulfur compounds, metals from engine wear such as iron, lead from fuels, etc., as well as calcium, magnesium, phosphorus, etc. ..
  • the solution consisting in heating the liquids to be filtered in order to reduce their viscosity cannot be used on heat-sensitive products which would be degraded by heating, and it is furthermore limited by the technology of "standard” range devices. ". Therefore, temperatures of 120 to 150 ° C are not exceeded, which only provides a limited decrease in viscosity.
  • a second solution to allow the filtration of viscous fluids consists in adding at atmospheric pressure, a solvent or "third body” not very viscous, soluble in the product to be filtered, to lower the viscosity.
  • hexane can be added to an engine oil.
  • the viscosity of the used oil will be reduced by a factor of 2 to 3, allowing a real gain in tangential filtration equal to the ratio of the viscosities divided by the volumes of each of the constituents.
  • the viscosity must therefore be greatly lowered by adding small quantities of third bodies. In other words, it would be beneficial to add a weakest viscous third body.
  • a third solution to allow tangential filtration of viscous fluids consists in increasing the wall stress by filtration of a biphasic gas / liquid mixture.
  • the working pressure is of the same order of magnitude as the conventional ultrafiltration since it reaches a maximum of 5 to 6 bars, which can be described as atmospheric filtration since the permeate is at atmospheric pressure.
  • the gas is not dissolved in the liquid phase but injected cocurrently with the liquid, generally vertically. Given the difference in density between the two phases, the gas bubbles will have a rate of rise greater than the liquid flow, they will create a "plug", the steric bulk of which will destabilize by laminating the polarization layer. In absolute value, the speed gradient will locally become very large, resulting in a significant increase in the permeate flow. This process has also been described on a laboratory scale in the document by M. MERCIER, C.
  • DELORME "Influence of a gas / liquid two-phase flow on the performance of tangential filtration” - Colloque united Industrie Toulouse 13.06.96 , and is only applicable when the product to be filtered is not foaming.
  • a third method which consists in using a "third body" under pressure to treat hydrocarbons is described for example in document FR-A-2 598 717 in which hydrocarbon oils are asphalted by treatment with a solvent to form a light phase oily and a heavy asphalt phase. The solvent is recovered from the oily phase, subjecting it to supercritical conditions for the solvent in order to form a new light phase enriched in solvent, and a new heavy phase.
  • This new light phase very low viscosity, is subjected to tangential filtration on a porous mineral membrane. This process is rather close to a liquid / liquid extraction, because the compound in the liquid or supercritical state constitutes a separate phase, the action of which is to extract the light extractable compounds and / or in parallel to cause demixing and a precipitation of heavy compounds.
  • the purpose of filtration in this process is not to fractionate compounds of different sizes dispersed in a solvent, but rather to recover the pure solvent for recycling.
  • the document EP-A-0356 815 relates to the treatment of polycarbonates, polyester carbonates and aromatic polyesters melted and then treated with a supercritical gas in order to lower the viscosity, which makes their purification by filtration possible. front on fine filters, for example on stainless steel filter candles.
  • the viscosities of the initial molten polymers are very high, for example of the order of 900 Pa.s and are reduced to final viscosities of around 35 Pa.s by treatment with carbon dioxide at 250 bars and 257 ° C.
  • the object of the present invention is to provide a method of filtering a viscous fluid or liquid which does not have the drawbacks of the prior art and which makes it possible to overcome the problems encountered in these methods.
  • the object of the present invention is also to provide a method of filtering a viscous liquid which meets inter alia the needs mentioned above.
  • a method of filtering a viscous fluid or liquid having an initial viscosity under ordinary conditions of 0.01 Pa.sa 1 Pa.s characterized in that under the effect of pressure, a third body in the supercritical state is dissolved in the viscous liquid having a viscosity much lower than that of said viscous liquid, whereby a liquid monophasic solution is obtained whose viscosity is reduced relative to the initial viscosity of the pure viscous liquid, said monophasic liquid solution under pressure being treated by tangential filtration, to give on the one hand a retentate comprising the third body and heavy compounds, and on the other hand a permeate comprising the third body and light compounds.
  • a part of the retentate is separated (diverted), and evacuated, generally continuously, this part is called "concentrate”.
  • Another part of said retentate, which retains the name of "retentate” is generally returned to the start of the process downstream of filtration.
  • the process according to the invention allows, due to the lowering of the viscosity obtained by dissolving the third body in the viscous fluid, and generally without significant increase in temperature, the tangential filtration of all types of viscous fluids or liquids.
  • the viscous fluids or liquids treated by the process according to the invention generally have an initial viscosity under ordinary conditions (that is to say atmospheric pressure and 25 ° C) from 10 "2 Pa.s to 1 Pa.s .
  • the viscous liquid generally designates the initial liquid or "first body” containing for example the particles and / or molecules to be separated, that is to say the "second body".
  • the field of application of the process according to the invention therefore lies in the range of medium to high viscosities, in contrast to the very high viscosities encountered in processes such as the process described in document EP-A-0 356 815.
  • the third body can be chosen from gaseous compounds under ordinary conditions of temperature and pressure (1 bar, 25 ° C.) and which are not reactive with respect to the initial viscous liquid.
  • the third body can also be chosen from compounds which are liquid under ordinary conditions of temperature and pressure, and which are not reactive with respect to the initial viscous liquid.
  • the operating conditions of the process must bring it to the supercritical state, in which it is very little viscous.
  • the viscosity of the third body should preferably be much lower than the viscous liquid, that is to say that it should preferably be from 10 -5 to 10 ⁇ 3 Pa.s, that is to say a - say 100 times to 100,000 times less than that of viscous liquid.
  • the third body is generally a pure compound but it can also be formed from the mixture of two or more pure compounds, each having properties of third body.
  • the liquid monophasic solution (also called “liquid phase") obtained, has a reduced viscosity which is generally of the order of approximately one tenth to approximately one hundredth of the initial viscosity of the viscous liquid, the viscosity of the monophasic solution will therefore be thus generally from 10 -3 Pa.s.
  • This decrease in viscosity, due to the dissolution of the third body results in a very significant gain in permeability of the filtrate compared to filtration without a third body at the same temperature.
  • the process according to the invention advantageously operates at moderate filtration temperatures, for example from 20 to 200 ° C, preferably from 40 to 150 ° C, more preferably from 40 to 80 ° C.
  • the process temperature can be kept within limits compatible with the absence of chemical degradation. Such temperatures are significantly lower than the temperatures in the prior art methods.
  • the operating conditions of the process according to the invention are thus harmless for all organic viscous liquids, even the most heat-sensitive.
  • the method according to the invention allows for the first time the tangential filtration of thermosensitive liquids and fluids which until now has been impossible to filter by conventional tangential filtration, that is to say at atmospheric pressure. Likewise, limiting the temperature allows filtration of flammable liquids in better safety conditions without having to resort to complex and expensive equipment.
  • the moderate temperature range advantageously used by the process does not impose heavy constraints on the material, and is compatible with installations constructed from common materials without the need for special and expensive materials.
  • the method according to the invention due in particular to the low viscosity of the liquid phase obtained by dissolving the third body, the moderate temperature used, and the reduced circulation speed used, makes it possible to obtain a significant improvement. of the energy efficiency of the process compared to the processes of the prior art.
  • the circulation speeds are thus in the process of the invention from 0.5 to 10 m / s, preferably from 1 to 5 m / s, more preferably from 1 to 4 m / s, these speeds are relatively reduced compared to the methods of the prior art.
  • the pressures used in the process of the invention are in all cases greater than the usual pressures of tangential filtration processes such as atmospheric microfiltration or ultrafiltration processes.
  • the working pressure obviously depends on the viscous fluid and the third body used, it will generally be from 30 to 500 bars, more preferably from 50 to 300 bars, better still from 100 to 150 bars. For each viscous fluid, there is an optimal pressure which makes it possible to dissolve only the quantity necessary for lowering the viscosity without, moreover, diluting the liquid phase too much.
  • the temperature and pressure conditions can be chosen under criticism with respect to the third body, or preferably supercritical with respect to the third body.
  • the pressurization of the process can be ensured by the pressure of the excess third body in the gaseous or supercritical state which floats above the liquid phase.
  • pressurization can also be ensured by a neutral gas such as helium, or by a gas having the characteristics of a neutral gas such as nitrogen, the partial pressure of which in the liquid phase can be neglected. It is desirable to operate in this way when the difference in density between the third body and the liquid phase becomes too small, for example at 400 kg / m 3, because in this case the circulation of the liquid phase can cause a uncontrolled two-phase mixture in the separating element such as a membrane. Tangential filtration applies to the separation of all particles or molecules contained in the initial viscous liquid or fluid, whatever their size, it can therefore be icrofiltration, ultrafiltration or nanofiltration.
  • the pressure used during the tangential filtration operation depends on the technology used, it will generally be from 1 to 6 bars for microfiltration or ultrafiltration and from 5 to 50 bars for nanofiltration.
  • the permeate - that is to say the fraction of the liquid phase which passes through the filtration element such as a membrane, and which is formed by the monophasic mixture of the viscous liquid more than a third body in which the "heavy” compounds, molecules and / or particles retained by the membrane, are missing, and in which the "light” compounds are found - and the separate (diverted) concentrate from the retentate - the retentate being the fraction of the liquid phase which is retained by the filtration element such as a membrane, and which is formed by the monophasic mixture of the viscous liquid over the third body in which the "heavy” compounds retained by the membrane are concentrated - are advantageously treated by lowering the pressure (depressu ⁇ sation) whereby the permeate is separated into a filtrate comprising "light” compounds and the third body, and the concentrate is separated into a residue comprising "heavy” compounds and the third body.
  • the depressurization of the permeate and / or of the concentrate can be carried out in several stages, for example from 2 to 4 stages, each operating at pressures for example from 500 to 300 bars, then from 150 to 50 bars , then from 50 to 1 bar (s), depending on whether one wishes to recover fractions more or less rich in lighter elements, these will indeed be found mainly in the last stages of depressurization.
  • the third body resulting from the separation of the permeate and / or that of the concentrate is recycled towards the entry of the process which contributes favorably to the mass and energy balance of the process.
  • the pressure at the end of depressurization must be equal to the supply pressure of the third body.
  • the process prior to tangential filtration, can advantageously include an additional step of decantation / separation.
  • the initial contacting of the viscous liquid and the third body can cause the demixing of heavy compounds, soluble in the pure viscous liquid but insoluble in the liquid phase. This phenomenon is known by the term "anti-solvent effect".
  • the advantage of such an additional preliminary step is to anticipate the separation with respect to a single tangential filtration step and to allow a gain in permeate flow.
  • the separation of heavy compounds, difficult to separate, is very easily obtained by simple addition of third bodies thanks to this advantageous step of the process according to the invention.
  • the method according to the invention can be implemented continuously or even discontinuously, that is to say in batches ("batch").
  • the viscous liquid and the third body must be supplied at one time before the tangential filtration stage. This is particularly interesting for products with high added value, available in small quantities and for which continuous operation is not suitable.
  • gaseous compounds at ordinary temperature which may be suitable as third bodies there may be mentioned by way of example: carbon dioxide, helium, nitrogen, nitrous oxide, sulfur hexafluoride, gaseous alkanes of 1 to 5 carbon atoms: methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, neopentane, gaseous alkenes having 2 to 4 carbon atoms: ethylene, propylene, butene ...; gaseous alkynes: acetylene, propyne and butyne-1; gaseous dienes such as propadiene; gaseous fluorinated hydrocarbons, gaseous chlorinated and / or fluorinated gaseous hydrocarbons, for example chlorofluorocarbons called "Freon®" and also called CFCs or HCFCs, etc., and mixtures thereof.
  • chlorofluorocarbons called "Freon®" and also called CFCs or HCFCs,
  • alkanes of 5 to 20 ° C. such as n-pentane, isopentane, hexane, heptane , octane, liquid alkenes of 5 to 20 C, liquid alkynes of 4 to 20 C, alcohols such as methanol, ethanol, ketones such as acetone, ethers, esters, hydrocarbons chlorinated and / or fluorinated liquids etc ...
  • the third body is in excess relative to the liquid phase, that is to say that it is present in an amount of 1 to 10 relative to the amount of liquid phase. In this case, thermodynamic equilibrium is considered to have been reached and the viscosity is minimal.
  • the viscous fluids or liquids which can be treated by the process of the invention are for example organic or aqueous fluids or liquids, in particular organic, thermosensitive or containing thermosensitive products such as vegetable oils or animal oils, body fluids , various food products, liquids from agriculture, and the aqueous phases containing proteins.
  • organic, thermosensitive or containing thermosensitive products such as vegetable oils or animal oils, body fluids , various food products, liquids from agriculture, and the aqueous phases containing proteins.
  • vegetable oils there may be mentioned for example olive oil, sunflower oil, oregano oil, argan oil.
  • animal oils there may be mentioned for example fish oils such as capelin oil, sardine oil, cod liver oil.
  • the viscous fluid or liquid can also be chosen from mineral oils, for example from petroleum cuts, silicone oils, industrial oils or fluids, motor oils, cutting fluids, rolling oils, petroleum oils such as as distillation residues of crude oil, used oils of all origins such as used engine oils, used industrial oils etc ..., liquids or process fluids manufacturers loaded with particles and / or heavy compounds, for example catalyst particles, molten polymers such as polyethylene glycols (PEG), etc.
  • mineral oils for example from petroleum cuts, silicone oils, industrial oils or fluids, motor oils, cutting fluids, rolling oils, petroleum oils such as as distillation residues of crude oil, used oils of all origins such as used engine oils, used industrial oils etc ..., liquids or process fluids manufacturers loaded with particles and / or heavy compounds, for example catalyst particles, molten polymers such as polyethylene glycols (PEG), etc.
  • PEG polyethylene glycols
  • the waste oil treatment process known as the REGELUB® process has the major drawback, as we have seen, of an excessively high working temperature of the order of 300 ° C.
  • the method according to the invention overcomes the problems associated with this method while obtaining viscosities of the same order of magnitude, namely between 1 and 3 mPa.s.
  • the monophasic liquid phase obtained by solubilization of a third body such as C0 2 and composed of crude oil and gas is then treated on ceramic membranes with cut-off threshold compatible with the compounds to be retained, generally in the range of microfiltration or ultrafiltration.
  • An additional advantage of the process is the demixing of the tar which is found in these oils following the combustion of the fuel during the engine operation. This demixing is obtained directly by simple addition of C0 2 , causing an anti-solvent effect.
  • the pollutants generated during the operation of the engine which are in particular metals, are concentrated in a residual phase which is easy to treat and produces lower final discharges than with the sulfuric acid process.
  • the filtrate obtained conventionally representing 90% or more of the initial quantity of viscous fluid, has the same characteristics as that obtained by the REGELUB® process.
  • the process of the invention can also find an application in the petrochemical industry for the elimination of asphaltenes and catalyst fines contained for example in an oil fraction.
  • This operation is usually carried out after dissolving the residue in a solvent of low boiling point one.
  • An alkane can be used under pressure, for example, propane as in the process
  • the use of the process according to the invention makes it possible to separate the asphaltenes containing the metals. This operation is done before catalysis.
  • the process according to the invention makes it possible to separate the catalyst fines, this operation being carried out after the catalytic step.
  • thermosensitive liquids or fluids or containing thermosensitive products in particular liquids or fluids of animal, vegetable, food products, etc.
  • the temperature is kept within the limits of chemical or biological compatibility of the product.
  • a particularly preferred application is the treatment, at a temperature for example of 40 ° C., of fish oils such as capelin oil of which it is desired to enrich the triglyce ⁇ dic fraction with fatty acids polymsatures C20 and C22 (eicosapentaenoic: EPA and docosahexaenoic : DHA). These fatty acids have a beneficial effect in lowering the level of VLDL ("Very Lo Density Lipoproteins”) and reduce platelet aggregation, which justifies their interest in the prevention of coronary heart disease.
  • VLDL Very Lo Density Lipoproteins
  • Carbon dioxide is very suitable for this application, given its safety vis-à-vis food.
  • the membrane used will preferably be a nanofiltration membrane whose cut-off threshold is close to 800 g / mole.
  • the method according to the invention also applies in a particularly advantageous manner to the treatment of aqueous phases containing in particular proteins such as food proteins, for which an effect qualified as an "anti-clogging" effect which can be surprisingly observed. '' explain as follows:
  • the dissolution for example, of C0 2 under the effect of pressure causes the formation of carbonic acid. This results in an increase in acidity, that is to say in a decrease in pH.
  • the pH is of the order of 3.5.
  • the resulting acidity results in a modification of the steric conformation of proteins.
  • the decrease in the pH value causes a charging effect which tends to move the proteins away from their isoelectric point (that is to say the point of zero charge reached at pH around 4 to 5 for most dietary protein).
  • the change in pH also tends to remove the ceramic constituting the membrane (or any other inorganic material or organic) of its isoelectric point (reached at pH 5.5 in the case of T ⁇ 0 2 ).
  • the final and unexpected result is that proteins repel each other, thus keeping their conformation in a ball, and are also repelled by the membrane.
  • the retention rate is improved at the same time as clogging is reduced.
  • the process according to the invention can also be applied, when nanofiltration is used, to the reduction of the polydispersity of polyethylene glycols (PEG), or of any other polydisperse polymer.
  • PEG polyethylene glycols
  • the invention also relates to an installation for implementing the method described above.
  • This installation is characterized in that it comprises means for supplying viscous liquid and third body, means for pressurizing the viscous liquid and the third body, means for dissolving the third body in the viscous liquid, means for tangential filtration, means for transferring and circulating the monophasic liquid solution to send said solution to said tangential filtration means.
  • the installation for implementing the process according to the invention advantageously further comprises means for lowering the pressure of the concentrate and the permeate, and for separating the permeate into the filtrate and into the third body and separating the concentrate into the residue and in the third body.
  • the installation also includes recycling means to the entrance of the installation of the separate third body, resulting from the separation of the permeate and the concentrate.
  • the installation includes regulating means for regulating the supply and withdrawal.
  • This regulation is preferably controlled by the permeate flow.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an example of an installation for implementing the tangential filtration process under pressure of viscous liquids with the addition of a third body according to the invention.
  • FIG. 2 is a graph which represents the density of filtrate flow J in kg / h / m 2 as a function of the transmembrane pressure ⁇ P in bars for polyethylene glycol 400 at 60 ° C. on a nanofiltration membrane.
  • Curves A, B, C, D, E, F correspond respectively to partial pressures of C0 2 of 0, 30, 60, 90, 120, and 150 bars.
  • FIG. 3 is a graph which represents the density of filtrate flow J in kg / h / m 2 as a function of the transmembrane pressure ⁇ P in bars for polyethylene glycol 400 at 60 ° C. on a single-channel ultrafiltration membrane.
  • Curves A, B, C, D, E, F correspond respectively to partial pressures of C0 2 of 0, 52, 61, 91, 121, and 151 bars.
  • FIG. 4 is a graph similar to that of Figure 3 for a temperature of 40 ° C. Curves A, B, C, D, correspond respectively to partial pressures of C0 2 of 0, 101, 122, and 152 bars.
  • Figure 5 is a graph similar to that of Figure 4 for a temperature of 75 ° C.
  • Curves A, B, C, D, E correspond respectively to partial pressures of C0 2 of 0, 53, 103, 122, and 153 bars.
  • FIG. 6 is a graph which represents the density of filtrate flow J in kg / h / m 2 as a function of the transmembrane pressure ⁇ P in bars for new and used engine oil at 75 ° C. on an ultrafiltration membrane multichannel.
  • Curves A, B, C, D, E, F, G correspond respectively to partial pressures of C0 2 of 0, 51, 76, 101, 110, 120, and 151 bars and give the results obtained for new oil.
  • Curve H corresponds to a partial pressure of C0 2 of 101 bars and gives the results obtained for used oil.
  • FIG. 7 is a graph showing the evolution of the permeability of used oil J / ⁇ P in kg / (hm 2. bar) as a function of time in hours.
  • Curves A and B correspond respectively to transmembrane pressures ⁇ P of 1.5 and 3 bars.
  • FIG. 8 is a graph showing the evolution of the filtered flux density J in kg / h. m 2 as a function of time in minutes during capelin oil filtration tests on an ultrafiltration membrane at 60 ° C.
  • Curves A and B correspond respectively to partial pressures of C0 of 0 bar and 85 bar.
  • the installation for implementing the method according to the invention according to a continuous operating mode therefore comprises, according to FIG. 1, means for supplying fluids for the continuous and simultaneous supply of a viscous liquid of which wants to separate by tangential filtration certain molecular or particulate compounds, and a third body.
  • the supply means comprise for example a tank or tank of viscous liquid 1 and a third body tank 2 for example of C0 2 , each of these tanks is connected by means of a pipe 3, respectively 4 provided with a flow meter 5, respectively 6 to a pump 7, respectively 8.
  • the two pumps 7 and 8 are preferably metered pumps coupled in order to keep the proportion of the two fluids constant even if the total flow varies.
  • the type of these pumps is variable, it can be for example piston pumps, diaphragm pumps or any other type of pump suitable for ensuring a precise dosage of the constituents.
  • the third body feeds is in the gaseous state, it can be fed by a compressor (not shown).
  • the supply means can also play the role of other means for pressurizing all the fluids, or means for pressurizing these fluids are also provided.
  • Pressurization is ensured for example by the pumping systems described above or else the pressurization means comprise means for introducing a neutral gas such as helium or nitrogen.
  • a neutral gas such as helium or nitrogen.
  • the means for introducing a neutral gas can be a high pressure power source, consisting of high pressure commercial cylinders, or else a compressor.
  • the supply means include pumps for supplying viscous liquid and third bodies which are stopped once the loading has been carried out.
  • the liquid monophasic solution also called "liquid phase" formed in the solubilization means such that function 9 by dissolving the third body in the viscous liquid is then packaged in packaging means, for example it is brought to the desired temperature by passage for example in heating means such as a hot exchanger 10.
  • the solubilization means may also consist of an in-line injection base or of a static mixer.
  • the installation shown in FIG. 1 further comprises means for pretreatment or for implementing an additional step, consisting of a decanter pot 11 provided for the case where an "anti-solvent" effect occurs, causing the demixing of heavy compounds. These heavy compounds are then discharged via line 12.
  • the installation for implementing the method according to the invention then comprises means for transferring and circulating the single-phase liquid solution. These means comprise for example a reservoir forming a liquid phase reserve 13 and a so-called recirculation pump 14 which makes it possible to send the liquid phase into the tangential filtration means 15.
  • the so-called recirculation pump 14 may for example be a vane, piston, centrifugal or gear pump.
  • the discharge pressure of this pump must be greater than the pressure losses of the circuit including the filtration means such as the membrane (s) 20, that is to say conventionally of the order of 1 to 10 bars depending on the residual viscosity of the liquid phase.
  • the purpose of this pump is also to ensure an adequate circulation speed in the tangential filtration means.
  • the circulation means preferably also include a recirculation loop 16, for example provided with a valve 17 and a flow meter 18.
  • This recirculation loop makes it possible to circulate in closed circuit part of the retentate from the reserve of liquid phase to the filtration means until the desired concentration factor is obtained.
  • the filtration means 15 comprise for example a membrane, or a set of membranes 20 disposed in a housing or tangential filtration enclosure.
  • the number of membranes is variable and can range, for example, from 1 to 1000 or more.
  • the membrane (s) used will preferably have cutoff thresholds adapted according to the species to be separated .
  • the pore diameters may for example range from about one or more micrometer (s), that is to say 100 ⁇ m, to one or more nanometer (s), that is to say 100 ⁇ m, which thus covers the range of separation given by microfiltration membranes, from ultrafiltration to nanofiltration membranes.
  • the membranes used will preferably be ceramic, or composed of metal oxides such as A1 2 0 3 , Zr0 2 , Ti0 2 .
  • Membranes will preferably be made of alumina, but carbon-supported membranes may also be used, or even organic membranes such as “Nafion®” type polysulfones, provided of course that the polymer constituting this membrane chemically resists the third body.
  • the installation described also comprises means for lowering the pressure of the concentrate and the permeate (depressurizing) and for separating the permeate into the filtrate and into the third body, and for separating the part of the retentate called "concentrate", into the residue and in the third body.
  • depressurization and separation means essentially comprise separator "pots" of conventional technology 21, 22 such as those conventionally used in the processes using a supercritical fluid, they are for example separators of degasser type or else of type kinetics (cyclone separator).
  • the separators are supplied with permeate and concentrate via pipes 23, 24 provided with valves 25 and 26 respectively and with flow meters, for example mass flow meters 27 and 28. Only part of the retentate flow is evacuated as a concentrate. , then separated in the concentrate separator 22, for example, if a concentration factor of 10 has been set, 10% of the retentate is evacuated to give the concentrate, the latter giving the residue and the third body while the rest of the retentate will recirculate.
  • the installation finally preferably comprises means for recycling the separate third body resulting from the separation of the permeate and the concentrate, towards the entrance to the installation, that is to say say towards the tank of third bodies 2.
  • These means comprise pipes 29, 30, 31.
  • the temperature is preferably adjusted by means of heat exchange means such as a cold exchanger provided upstream of the reserve of third bodies, for example of liquefied gas, as well for C0 2 at 50 bars the temperature will be brought to 10 ° C thanks to the exchanger 32.
  • the installation finally comprises means of regulation, in fact in a continuous process, the concentrate and the permeate are removed simultaneously such so that the input / output material balance is balanced at all times: this is the role of regulating the supply and withdrawal systems. Overall, this regulation will be subject to the permeate flow.
  • the permeate flow rate depends on the operating conditions chosen but also on the behavior of the membrane. We know that this behavior varies by itself, in particular through the effect of clogging. The conduct of the installation will therefore depend on fluctuations in the permeate flow. It is therefore this flow rate which will control the entry of fluids, namely third bodies and viscous liquid, as well as the exit of the concentrate.
  • the regulation directly linked to the permeate is essentially the transmembrane pressure, as in any tangential filtration process.
  • the concentrate flow is detected by a mass flow meter. For a concentration factor chosen at 10, and assuming that the solubility of the third body such as C0 2 does not vary between the permeate and the concentrate 90% of the incoming material will be evacuated in the permeate and 10% in the concentrate.
  • the flow meter installed on the permeate outlet then controls the opening of the concentrate valve to this ratio.
  • the feed pumps 7,8 are slaved to the sum of the output flows, either directly by the flow meters 27, 28 or by a constant level in the load pot 13 (only in the where one operates by pressurizing the liquid phase with a gas), or at a constant pressure in the recirculation loop when it is completely filled with a liquid phase.
  • the fluidity of the retentate can be optimized by slaving the third-body supply pump 8 to the viscosity measurement: the proportion of the third body relative to the liquid is modified until the viscosity level is reached. This possibility makes it possible to operate at optimum viscosity whatever the changes occurring over time, for example: in the concentration of the liquid phase, in the nature of the food, etc.
  • the flow rate of the recirculation pump 14 can be controlled by measuring the pressure drop between the inlet and the outlet of the membrane, in order to work at constant wall stress. This driving mode has become classic in tangential atmospheric filtration.
  • the boiler and piping are designed for operation at a maximum pressure of 350 bars and a temperature of 100 ° C.
  • membrane support Two types were used: a single-channel cylindrical support in ⁇ alumina manufactured by the company SCT / US Filter and a multi-channel support in the shape of a clover made in a mixture of Ti0 / Zr0 2 / Al 2 0 3 and marketed by TAMI company.
  • the nanofiltration tests were carried out on a membrane manufactured by the CEA from a SCT cylindrical support.
  • the Ti0 2 filter layer has an average pore diameter of 3 nm.
  • the liquids studied are polyethylene glycols with a molar mass 400 g / mole supplied by the company Sigma-Aldrich as well as new or used motor oils and finally fish oils.
  • the pressurization is carried out with helium supplied by the company Prodair which makes it possible to ensure a variable transmembrane pressure with a partial pressure of C0 2 equal to 0.
  • the pressure is given by carbon dioxide supplied by Air Gaz, powered by a motorized compressed air pump which is a Haskel DSF 52 General Pneumatic pump
  • the transmembrane pressure difference is detected by a Rosemount A 1151 differential pressure sensor. This pressure is regulated by a pneumatically controlled Kammer 81037 needle valve.
  • the regulation is carried out by a Eurotherm regulator
  • the membrane is contained in a high pressure membrane holder located in a thermostatically controlled enclosure.
  • the circulation pump is a Micropump 5000 series gear pump with modified seals.
  • the flow meter is a dep ⁇ mogene system
  • This example illustrates the tangential filtration of model compounds PEG 400 (polyethylene glycol) whose molar mass is 400 g.
  • the permeate flow rates in PEG and in C0 2 are measured separately, according to the operating conditions which are mainly the partial pressure of C0 2 , the temperature and the transmembrane pressure.
  • the retentate flow rate is maintained at a laminar speed in the membrane.
  • the circulation of the retentate is regulated so that the regime is laminar in the membrane.
  • the transmembrane pressure varies from 5 to 30 bar.
  • Table I The results are grouped in Table I below and are represented on the graph in FIG. 2 where the flow densities are plotted as a function of the transmembrane pressure (in bars).
  • Curves A, B, C, D, E, and F correspond respectively to the partial pressures of C0 2 of 0, 30, 60, 90, 120, and 150 bars.
  • test conditions are the same as in paragraph A) but for transmembrane pressures compatible with ultrafilters, ie from 0.2 to 4 bars.
  • the results are grouped in Table I below and are represented on the graph in FIG. 3 where the flow densities (kg / h / m 2 ) are plotted as a function of the transmembrane pressure (in bars).
  • Curves A, B, C, D, E, and F correspond respectively to partial pressures of C0 2 of 0, 52, 61, 91, 121, and 151 bars.
  • the gain brought about by the solubility of C0 2 reaches 1.7.
  • test conditions are the same as in paragraph B above except for the temperature.
  • results are collated in the following table II and are represented on the graph of FIG. 4 where the curves A, B, C, and D correspond respectively to the partial pressures of C0 2 of 0, 101, 122, and 152 bars.
  • the gain brought about by the dissolved C0 2 reaches a maximum of 3.1.
  • This example illustrates the tangential ultrafiltration of new or used commercial engine oils.
  • the new oil is of the SAE 15W 40 type from the ESSO brand, whose kinematic viscosity is 40 cSt at 40 ° C, and the dynamic viscosity of 5.1 mPa.s at 100 ° C according to the SAEJ 300 standard (16 ).
  • the viscosity obtained at other temperatures can be estimated from ASTM charts. The results obtained are collated in the following Table IV:
  • the used oil corresponds to a drain oil initially originating from a 15W40 oil after 10,000 km of use on a petrol car having traveled 80,000 km, which corresponds to an average wear engine.
  • Curves A, B, C, D, E, F, and G correspond to the partial pressures of C0 2 of 0, 51, 76, 101, 110, 120 and 151 bars.
  • curve H describes the value of the stabilized flux density of the used oil for a pressure of C0 2 equal to 101 bars. It is the straight line with the lowest slope.
  • FIG. 7 shows the evolution of the permeability of used oil over time.
  • Curves A and B correspond respectively to transmembrane pressures ⁇ P of 1.5 and 3 bars.
  • This example illustrates the tangential filtration of fish oil.
  • the processed fish oil is capelin oil.
  • Capelin is a fish from the gadidae family, close to cod.
  • the crude oil from the pressing of the flesh, and obtained after decanting, is rich in polyunsaturated fatty acids in C20 and C22.
  • These fatty acids in particular eicosapentaenoic acid (EPA) and docohexapentaenoic acid (DHA) are potentially useful in the prevention of cardiovascular diseases.
  • EPA eicosapentaenoic acid
  • DHA docohexapentaenoic acid
  • the enrichment of the triglyceride fraction of the oil containing these long chain fatty acids is possible by nanofiltration.
  • the lowering of the viscosity is obtained as in the previous examples by solubilization of carbon dioxide under pressure.
  • Curves A and B correspond respectively to partial pressures of C0 2 of 0 bar and 85 bar.
  • the gain instantly obtained is therefore between 4 and 5.
  • the proportion of C0 2 is 20%.
  • This example is a comparative example intended to compare the energy efficiency of engine oil filtration by the process known as REGELUB® process described above and by the process according to the invention implementing the solubilization of a third body.
  • REGELUB® i.e. 13 kg. h “1 .m " 2 . bar -1 was supplied with a circular cross-section membrane for speeds of 5 a

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Abstract

L'invention a trait à un procédé de filtration tangentielle d'un fluide ou liquide visqueux dans lequel on dissout un tiers corps à l'état supercritique dans ce fluide ou liquide visqueux afin d'en abaisser la viscosité. L'invention a également trait à l'installation pour la mise en oeuvre du procédé. L'invention s'applique en particulier à la filtration des liquides organiques thermosensibles et des huiles moteurs usées.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE FILTRATION TANGENTIELLE D'UN
LIQUIDE VISQUEUX
DESCRIPTION
L'invention a trait à un procédé de filtration tangentielle d'un fluide ou liquide visqueux dans lequel on dissout un tiers corps à l'état supercritique dans ce fluide ou liquide visqueux afin d'en abaisser la viscosité. L'invention a également trait a l'installation pour la mise en oeuvre du procédé.
L'invention s'applique en particulier a la filtration des liquides organiques thermosensibles et des huiles moteurs usées. Le domaine technique de l'invention est la filtration, plus précisément la filtration de fluides ou liquides visqueux, et en particulier la filtration tangentielle de ces fluides ou liquides visqueux.
La filtration dans le sens classique du terme est la filtration frontale dans laquelle un flux de liquide rencontre perpendiculairement à son trajet un obstacle poreux qui retient toutes les particules supérieures à la taille des pores. Les particules retenues, dont la taille est classiquement de l'ordre du millimètre jusqu'au micromètre, forment alors un gâteau qui contribue a son tour aux performances de la filtration. Les particules retenues sont de plus en plus petites pendant que le flux de filtrat diminue, c'est le phénomène de colmatage. Le régime de filtration n'atteint jamais l'état quasi-stationnaire .
En filtration tangentielle, ces inconvénients sont supprimés car le fluide est véhicule de façon dynamique et le flux principal de liquide s'écoule parallèlement à la surface filtrante ce qui évite son colmatage.
De ce fait, et pourvu que les conditions opératoires soient bien choisies, les performances de la filtration en rétention et en flux peuvent être considérées comme constantes pendant un laps de temps suffisamment grand, c'est-à-dire que le régime est quasi-stationnaire .
Dans le cas de la filtration de fluides visqueux, celle-ci est fortement pénalisée par les caractéristiques rhéologiques de ces composés.
En effet, les forces de frottement induites par l'écoulement d'un fluide à travers un corps poreux sont très élevées conformément à la loi de POISEUILLE puisque le débit d'un liquide incompressible suit le rapport inverse de la viscosité.
En filtration tangentielle, où le fluide, comme on l'a vu plus haut est véhiculé de façon dynamique pour éviter le colmatage de la surface filtrante, cet inconvénient prend des proportions encore plus importantes car aux frottements visqueux a travers le corps poreux se rajoutent les frottements dus a l'écoulement tourbillonaire dans l'ensemble de la tuyauterie. C'est une des raisons pour lesquelles les procédés classiques de filtration tangentielle, tels que par exemple la microfîltration, 1 'ultrafîltration ou la nanofîltration portent essentiellement sur des liquides aqueux dont la viscosité est proche de celle de l'eau pure, à savoir 1 mPa . s à 20°C.
En ce qui concerne les liquides organiques, leur viscosité, lorsqu'il ne s'agit pas de solvants purs peut être très élevée, ce qui rend leur filtration impossible. C'est notamment le cas des huiles minérales issues de coupes pétrolières ou encore des huiles végétales ou animales.
Diverses solutions ont ainsi été proposées dans la littérature afin d'optimiser, ou simplement de rendre possible la filtration de fluides visqueux, en particulier par filtration tangentielle.
La première solution consiste à augmenter la température du fluide ou liquide à filtrer afin d'en abaisser la viscosité. Ainsi le document EP-A-0 041 013 décrit-il un procédé connu sous le nom de procédé REGELUB® dans lequel des huiles moteurs usagées sont traitées en vue de leur recyclage, à une température de 250 à 300°C pour abaisser leur viscosité cinématique de 150 cSt jusqu'à 1 à 2 cSt. Les huiles usagées, préalablement décantées pour enlever l'eau, et distillées pour éliminer le gazole ou l'essence, sont ainsi filtrées sur des membranes minérales céramiques en alumine α ou
- sur des membranes à base de carbone, moyennant quoi on obtient deux lots : un premier lot représentant 10% du volume initial où les contaminants sont concentrés d'un facteur 10, et un deuxième lot purifié, représentant 90% du volume initial, de qualité commerciale, nécessitant uniquement une décoloration et un ajustement de la concentration des additifs.
Les contaminants sont essentiellement des particules solides sous forme de sédiments, des composés soufrés, des métaux provenant de l'usure des moteurs tels que le fer, le plomb provenant des carburants etc..., ainsi que du calcium, magnésium, phosphore etc...
Les inconvénients essentiels de ce procédé sont : la température de fonctionnement très élevée qui nécessite des précautions en raison des risques d' inflammabilité du produit traité ; et
- les contraintes mécaniques appliquées sur les membranes céramiques . Ces contraintes naissent des dilatations différentielles entre matériaux, provoquées par la chauffe au cours du démarrage et de l'arrêt de
1 ' installation.
A l'heure actuelle et pour des raisons technico-économiques les industriels préfèrent à ce procédé le procède a l'acide sulfurique, maigre un impact environnemental négatif, dû notamment a des rejets solides importants sous forme de boues.
Plus généralement, la solution consistant a chauffer les liquides a filtrer pour diminuer leur viscosité ne peut être mis en oeuvre sur des produits thermosensibles qui seraient dégradés par le chauffage, et elle est d'autre part limitée par la technologie des appareils de gamme "standard". De ce fait, on ne dépasse pas des températures de 120 a 150°C, ce qui ne procure qu'une diminution limitée de la viscosité.
Une deuxième solution pour permettre la filtration de fluides visqueux consiste a rajouter à pression atmosphérique, un solvant ou "tiers corps" peu visqueux, soluble dans le produit à filtrer, pour en abaisser la viscosité.
Par exemple, comme cela est décrit dans le document FR-A-2 453 211, on peut rajouter de l'hexane dans une huile moteur. Ainsi, la viscosité de l'huile usagée sera abaissée d'un facteur 2 à 3, permettant un gain réel en filtration tangentielle égal au rapport des viscosités divisé par les volumes de chacun des constituants. Il faut donc que la viscosité soit fortement abaissée en rajoutant des quantités faibles de tiers-corps. Autrement dit, on aura intérêt à rajouter un tiers- corps le plus faiblement visqueux.
L'inconvénient principal d'un tel procédé, est de devoir séparer par un procédé supplémentaire les deux phases miscibles. Par exemple, on utilisera une distillation pour séparer l'hexane de la phase huile. Outre qu'elle représente une étape supplémentaire, cette opération est coûteuse en énergie, ce qui rend ce procédé peu compétitif. Une troisième solution pour permettre la filtration tangentielle de fluides visqueux consiste a augmenter la contrainte pariétale par la filtration d'un mélange biphasique gaz/liquide.
Dans ce cas, la pression de travail est du même ordre de grandeur que 1 ' ultrafîltration classique puisqu'elle atteint au maximum 5 à 6 bars, ce qu'on peut qualifier de filtration atmosphérique puisque le perméat est à la pression atmosphérique.
Le gaz n'est pas dissout dans la phase liquide mais injecté a co-courant du liquide, en général verticalement. Compte tenu de la différence de masse volumique entre les deux phases, les bulles de gaz vont avoir une vitesse ascensionnelle supérieure au flux liquide, elles vont créer un "bouchon", dont l'encombrement stérique va déstabiliser par laminage la couche de polarisation. En valeur absolue, le gradient de vitesse va devenir localement très important, entraînant une augmentation significative du flux de perméat. Ce procédé a été également décrit à l'échelle du laboratoire dans le document de M. MERCIER, C. DELORME - "Influence d'un écoulement diphasique gaz/liquide sur les performances de la filtration tangentielle" - Colloque Université Industrie Toulouse 13.06.96, et n'est applicable que lorsque le produit à filtrer n'est pas moussant. Un troisième procédé, qui consiste à utiliser un "tiers corps" sous pression pour traiter des hydrocarbures est décrit par exemple dans le document FR-A-2 598 717 dans lequel des huiles hydrocarbonées sont desasphaltees par traitement avec un solvant pour former une phase légère huileuse et une phase lourde asphaltée. Le solvant est récupéré à partir de la phase huileuse, en la soumettant à des conditions supercritiques pour le solvant afin de former une nouvelle phase légère enrichie en solvant, et une nouvelle phase lourde. Cette nouvelle phase légère, très peu visqueuse, est soumise à une filtration tangentielle sur une membrane minérale poreuse . Ce procédé se rapproche plutôt d'une extraction liquide/liquide, car le composé à l'état liquide ou supercritique constitue une phase séparée, dont l'action est d'extraire les composés légers extractibles et/ou parallèlement de provoquer une démixion et une précipitation des composés lourds.
De plus, ce n'est pas la phase liquide lourde, visqueuse, qui est traitée par filtration tangentielle mais bien la phase légère qui est une solution dont la viscosité est très faible, de l'ordre de grandeur de celle des solvants organiques purs à l'état liquide ou supercritique, soit entre 0,1 et 1 mPa . s .
Enfin, le but de la filtration est, dans ce procédé, non pas de fractionner des composés de tailles différents dispersés dans un solvant, mais plutôt de récupérer le solvant pur en vue de son recyclage.
Par ailleurs, il est connu que, en l'absence de gaz, la viscosité augmente avec la pression, c'est notamment le cas des polymères compressibles, tels que les huiles silicones. En revanche, si le polymère est en contact avec un gaz, la pression va dissoudre du gaz dans la phase liquide. Ainsi comme cela est étudié par M. Daneshvar, S. Kim, E.Gulari dans le document "High Pressure Phase Equilibria of Poly (ethyleneglycols) carbon dioxide Systems" J.Phys .Chem.94 (5) p.2124-2128, 1990, la solubilité par exemple du dioxyde de carbone, diminue avec la température et augmente avec la pression, tandis que la viscosité diminue avec la quantité de gaz dissout.
Ce principe a été mis à profit, mais uniquement pour la filtration frontale de produits extrêmement visqueux, tels que les plastiques à l'état fondu, comme cela est décrit dans le document JP-A-87 206 471.
De même, le document EP-A-0356 815 est-il relatif au traitement de polycarbonates, de polyester carbonates et de polyesters aromatiques fondus puis traités par un gaz supercritique afin d'en abaisser la viscosité, ce qui rend possible leur purification par filtration frontale sur des filtres fins, par exemple sur des bougies de filtration en acier inoxydable. Les viscosités des polymères fondus initiaux sont très élevées par exemple de l'ordre de 900 Pa.s et sont ramenées à des viscosités finales d'environ 35 Pa.s par traitement avec du gaz carbonique à 250 bars et 257 °C.
De telles viscosités ne peuvent absolument pas permettre la filtration tangentielle de ces fluides, en effet comme on l'a déjà mentionne, en filtration tangentielle, il existe la nécessité absolue de maîtriser un procédé continu, notamment en véhiculant tangentiellement à la couche filtrante un flux de perméat. De ce fait, les liquides doivent être obligatoirement moins visqueux avec une viscosité maximale de l'ordre de 1 Pa.s. Il ressort de l'étude qui précède qu'il n'existe pas jusqu'alors de procédé de filtration tangentielle permettant de traiter de manière satisfaisante des fluides ou liquides visqueux. II existe donc un besoin pour un procédé de filtration présentant tous les avantages de la filtration tangentielle et permettant la filtration de fluides ou liquides visqueux en particulier de liquides sensibles à la chaleur. C'est-à-dire qu'il existe un besoin pour un procédé de filtration tangentielle de fluides ou liquides visqueux fonctionnant de préférence a des températures modérées.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé de filtration d'un fluide ou liquide visqueux qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui permette de surmonter les problèmes rencontrés dans ces procédés .
Le but de la présente invention est également de fournir un procédé de filtration d'un liquide visqueux qui réponde entre autres aux besoins mentionnes plus haut.
Ce but, et d'autres encore, sont atteints, conformément a l'invention par un procédé de filtration d'un fluide ou liquide visqueux ayant une viscosité initiale dans les conditions ordinaires de 0,01 Pa.s a 1 Pa.s, caractérisé en ce que sous l'effet de la pression, on dissout dans le liquide visqueux, un tiers corps a l'état supercritique ayant une viscosité très inférieure a celle dudit liquide visqueux, moyennant quoi on obtient une solution monophasique liquide dont la viscosité est diminuée par rapport à la viscosité initiale du liquide visqueux pur, ladite solution monophasique liquide sous pression étant traitée par filtration tangentielle, pour donner d'une part un rétentat comprenant le tiers corps et des composés lourds, et d'autre part un perméat comprenant le tiers corps et des composés légers.
D'autre part, précisons que : - les composés lourds sans le tiers corps forment le résidu ;
- les composés légers sans le tiers corps forment le filtrat ;
- généralement, une partie du rétentat est séparée (détournée) , et évacuée, généralement en continu, cette partie est dénommée "concentrât". Une autre partie dudit rétentat, qui conserve la dénomination de "rétentat", est généralement renvoyée au début du procédé en aval de la filtration. Le procédé selon l'invention permet, du fait de l'abaissement de la viscosité obtenue par dissolution du tiers corps dans le fluide visqueux, et généralement sans augmentation importante de la température, la filtration tangentielle de tous types de fluides ou liquides visqueux.
Les fluides ou liquides visqueux traités par le procédé selon l'invention ont généralement une viscosité initiale dans les conditions ordinaires (c'est-à-dire la pression atmosphérique et 25°C) de 10"2 Pa.s à 1 Pa.s.
Le liquide visqueux désigne généralement le liquide initial ou "premier corps" contenant par exemple les particules et/ou molécules à séparer c'est- à-dire le "deuxième corps". Le domaine d'application du procédé selon l'invention se situe donc dans la gamme des viscosités moyennes à fortes, par opposition aux très fortes viscosités rencontrées dans les procédés tel que le procédé décrit dans le document EP-A-0 356 815. Selon l'invention, le tiers corps peut être choisi parmi les composés gazeux dans les conditions ordinaires de température et de pression (1 bar, 25°C) et non réactifs vis-à-vis du liquide visqueux initial. Le tiers corps peut également être choisi parmi les composés liquides dans les conditions ordinaires de température et de pression, et non réactifs vis-à-vis du liquide visqueux initial.
Dans le cas où le tiers corps est liquide, les conditions opératoires du procédé doivent l'amener à l'état supercritique, dans lequel il est très peu visqueux .
Selon l'invention, la viscosité du tiers corps doit de préférence être très inférieure au liquide visqueux c'est-à-dire qu'elle doit être de préférence de 10-5 à 10~3 Pa.s, c'est-a-dire de 100 fois à 100 000 fois inférieure à celle du liquide visqueux.
Le tiers corps est en général un compose pur mais il peut également être formé du mélange de deux ou plusieurs composés purs, ayant chacun des propriétés de tiers corps.
La solution monophasique liquide (encore appelée "phase liquide") obtenue, a une viscosité diminuée qui est généralement de l'ordre d'environ un dixième à environ un centième de la viscosité initiale du liquide visqueux, la viscosité de la solution monophasique sera donc ainsi généralement de 10-3 Pa.s. Cette diminution de la viscosité, du fait de la dissolution du tiers corps entraîne un gain très important de la perméabilité en filtrat par rapport a la filtration sans tiers corps à la même température.
Le procédé selon 1 ' invention opère avantageusement a des températures de filtration modérées par exemple de 20 a 200°C, de préférence de 40 à 150°C, de préférence encore de 40 à 80°C. Ainsi, dans le cas de produits thermosensibles, la température du procédé peut-elle être maintenue dans des limites compatibles avec l'absence de dégradation chimique. De telles températures sont nettement inférieures aux températures dans les procédés de l'art antérieur. Les conditions opératoires du procédé selon l'invention sont ainsi inoffensives pour la totalité des liquides visqueux organiques, même les plus thermosensibles. Le procédé selon l'invention permet pour la première fois la filtration tangentielle de liquides et fluides thermosensibles qu'il était jusqu'à présent impossible de filtrer par filtration tangentielle classique c'est- à-dire à pression atmosphérique. De même, la limitation de la température permet la filtration de liquides inflammables dans de meilleures conditions de sécurité sans avoir recours à des équipements complexes et coûteux.
La gamme de température modérée avantageusement utilisée par le procédé n'impose pas de fortes contraintes au matériel, et est compatible avec des installations construites dans des matériaux usuels sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours a des matériaux spéciaux et onéreux. Le procédé selon l'invention, du fait en particulier de la faible viscosité de la phase liquide obtenue par dissolution du tiers corps, de la température modérée mise en oeuvre, et de la vitesse de circulation réduite utilisée, permet d'obtenir une amélioration notable du rendement énergétique du procédé par rapport aux procédés de l'art antérieur.
A titre d'exemple, les vitesses de circulation sont ainsi dans le procédé de l'invention de 0,5 à 10 m/s de préférence de 1 a 5 m/s, de préférence encore de 1 à 4 m/s, ces vitesses sont relativement réduites par rapport aux procédés de l'art antérieur.
Les pressions mises en oeuvre dans le procédé de l'invention sont dans tous les cas supérieures aux pressions habituelles des procédés de filtration tangentielle tels que les procédés de microfîltration ou d' ultrafiltration atmosphériques.
La pression de travail dépend bien évidemment du fluide visqueux et du tiers corps utilisés, elle sera généralement de 30 à 500 bars, de préférence encore de 50 à 300 bars, mieux de 100 à 150 bars. Pour chaque fluide visqueux existe une pression optimale qui permet de solubiliser uniquement la quantité nécessaire à l'abaissement de la viscosité sans par ailleurs trop diluer la phase liquide.
Il est à noter que les conditions de température et de pression peuvent être choisies sous critiques par rapport au tiers corps, ou de préférence supercritiques par rapport au tiers corps. La pressurisation du procédé peut être assurée par la pression du tiers corps en excès a l'état gazeux ou supercritique qui surnage au dessus de la phase liquide.
Mais la pressurisation peut également être assurée par un gaz neutre tel que l'hélium, ou par un gaz possédant les caractéristiques d'un gaz neutre tel que l'azote, dont la pression partielle dans la phase liquide peut être négligée. Il est souhaitable d'opérer de la sorte lorsque la différence de masse volumique entre le tiers-corps et la phase liquide devient trop faible, par exemple a 400 kg/m3, car dans ce cas la circulation de la phase liquide peut entraîner un mélange diphasique non contrôlé dans l'élément de séparation tel qu'une membrane. La filtration tangentielle s'applique à la séparation de toutes particules ou molécules contenues dans le liquide ou fluide visqueux initial quelle que soit leur taille, il pourra donc s'agir de icrofiltration, d' ultrafiltration ou encore de nanofiltration.
La pression utilisée lors de l'opération de filtration tangentielle, ou pression transmembranaire, dépend de la technologie utilisée, elle sera généralement de 1 à 6 bars pour la microfiltration ou l 'ultrafiltration et de 5 a 50 bars pour la nanofiltration.
Selon l'invention, le perméat - c'est-à- dire la fraction de la phase liquide qui passe à travers l'élément de filtration tel qu'une membrane, et qui est formée par le mélange monophasique du liquide visqueux plus du tiers corps dans lequel manquent les composés "lourds" molécules et/ou particules retenus par la membrane, et dans laquelle se trouvent les composés "légers" - et le concentrât séparé (détourné) du rétentat - le rétentat étant la fraction de la phase liquide qui est retenue par l'élément de filtration tel qu'une membrane, et qui est formée par le mélange monophasique du liquide visqueux plus du tiers corps dans lequel se concentrent les composés "lourds" retenus par la membrane - sont avantageusement traités par abaissement de la pression (dépressuπsation) moyennant quoi le perméat est séparé en un filtrat comprenant des composés "légers" et en le tiers corps, et le concentrât est sépare en un résidu comprenant des composes "lourds" et en le tiers corps.
Par abaissement de la pression, on entend que celle-ci, à l'origine généralement de 30 a 500 bars est amenée généralement à de 1 a 5 bars. Avantageusement, selon l'invention, la dépressurisation du perméat et/ou du concentrât peut être effectuée en plusieurs étapes, par exemple de 2 à 4 étapes, opérant chacune à des pressions par exemple de 500 à 300 bars, puis de 150 à 50 bars, puis de 50 à 1 bar (s), selon que l'on souhaite récupérer des fractions plus ou moins riches en éléments les plus légers, ceux-ci vont se trouver en effet majoritairement dans les dernières étapes de dépressurisation.
Le tiers corps issu de la séparation du perméat et/ou de celle du concentrât est recyclé vers l'entrée du procédé ce qui contribue favorablement au bilan massique et énergétique du procédé. De préférence, afin de permettre ce recyclage, la pression en fin de dépressurisation doit être égale à la pression d'alimentation du tiers corps.
Le procédé, préalablement à la filtration tangentielle peut avantageusement comprendre une étape supplémentaire de décantation/séparation. En effet, la mise en contact initiale du liquide visqueux et du tiers corps peut amener la démixion de composés lourds, solubles dans le liquide visqueux pur mais insolubles dans la phase liquide. Ce phénomène est connu sous le terme "d'effet anti-solvant". L'intérêt d'une telle étape préalable supplémentaire est d'anticiper la séparation par rapport à une seule étape de filtration tangentielle et de permettre un gain de flux de perméat. La séparation des composés lourds, difficiles à séparer, est obtenue très facilement par simple ajout de tiers corps grâce à cette étape avantageuse du procédé selon l'invention.
Enfin, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre de manière continue ou bien encore de manière discontinue c'est-à-dire par lots ("batch"). Dans ce dernier cas, il faut alimenter en une seule fois le liquide visqueux et le tiers corps avant l'étage de filtration tangentielle. Ceci est particulièrement intéressant pour les produits à haute valeur ajoutée, disponibles en petites quantités et pour lesquels le fonctionnement continu n'est pas adapté .
Parmi les composés gazeux à la température ordinaire pouvant convenir en tant que tiers corps on peut citer à titre d'exemple : le dioxyde de carbone, l'hélium, l'azote, le protoxyde d'azote, l'hexafluorure de soufre, les alcanes gazeux de 1 à 5 atomes de carbone : méthane, éthane, propane, n-butane, isobutane, néopentane, les alcènes gazeux ayant de 2 à 4 atomes de carbone : éthylène, propylène, butène... ; les alcynes gazeux : acétylène, propyne et butyne-1 ; les diènes gazeux tels que le propadiène ; les hydrocarbures fluorés gazeux, les hydrocarbures gazeux chlorés et/ou fluorés gazeux par exemple les chlorofluorocarbures dits "Fréon®" et encore dénommés CFC ou HCFC etc.. , et leur mélanges.
Parmi les composés liquides à la température ordinaire pouvant convenir en tant que tiers corps on peut citer à titre d'exemple : les alcanes de 5 à 20 C, tels que le n-pentane, 1 ' isopentane, l'hexane, l'heptane, l'octane, les alcènes liquides de 5 à 20 C, les alcynes liquides de 4 à 20 C, les alcools tels que le méthanol, l'éthanol, les cétones telles que l'acétone, les éthers, les esters, les hydrocarbures chlorés et/ou fluorés liquides etc...
Habituellement le tiers corps est en excès par rapport à la phase liquide c'est-à-dire qu'il est présent en une quantité de 1 à 10 par rapport à la quantité de phase liquide. Dans ce cas, l'équilibre thermodynamique est considéré comme atteint et la viscosité est minimale .
Mais il est également possible de dissoudre une quantité de tiers corps inférieure à la solubilité maximale dans les conditions opératoires visées : cette quantité étant par exemple de 0,1 à 1,0 fois la quantité de phase liquide. La solubilité n'étant pas maximale, la viscosité obtenue sera supérieure à la viscosité d'équilibre, mais dans le cas où l'on veut éviter tout risque de démixion de composés lourds, on réduira ainsi l'effet "anti-solvant".
Les fluides ou liquides visqueux qui peuvent être traitées par le procédé de l'invention sont par exemple les fluides ou liquides organiques ou aqueux, en particulier organiques, thermosensibles ou contenant des produits thermosensibles tels que les huiles végétales ou les huiles animales, les fluides corporels, les produits alimentaires divers, les liquides issus de l'agriculture, et les phases aqueuses contenant des protéines. Parmi les huiles végétales, on peut citer par exemple l'huile d'olive, l'huile de tournesol, l'huile d'origan, l'huile d'argan.
Parmi les huiles animales, on peut citer par exemple les huiles de poissons telle que l'huile de capelan, l'huile de sardine, l'huile foie de morue.
Le fluide ou liquide visqueux peut aussi être choisi parmi les huiles minérales, par exemple issues de coupes pétrolières, les huiles silicone, les huiles ou fluides industriels, les huiles moteurs, les fluides de coupe, les huiles de laminage, les huiles de pétrole telles que les résidus de distillation du pétrole brut, les huiles usées de toutes origines telle que les huiles moteurs usées, les huiles industrielles usées etc..., les liquides ou fluides de procédés industriels chargés de particules et/ou de composes lourds par exemple de particules de catalyseur, les polymères fondus tels que les polyéthylènes glycols (PEG) etc.. Ainsi, le procédé de l'invention pourra-t- îl être appliqué à la régénération des huiles usées en vue de leur régénération et de leur recyclage.
Aujourd'hui, la majeure partie des huiles usées recyclables sont les huiles noires, composées en partie par les huiles industrielles, par exemple les huiles de laminage, ou plus majoritairement, par les huiles moteur. Leur recyclage qui concerne a peu près 60% du total, soit 268 000 tonnes en 1992 pour la France, pose des problèmes de pollution résiduelle, que ce soit par incinération dans les cimenteries a cause des rejets gazeux, ou que ce soit par le procédé a l'acide sulfurique et à la terre à cause des rejets solides sous forme de boues.
Le procédé de traitement des huiles usées dit procédé REGELUB®, décrit plus haut, présente, on l'a vu, l'inconvénient majeur d'une température de travail trop élevée de l'ordre de 300°C.
Le procédé, selon l'invention, permet de s'affranchir des problèmes liés a ce procédé tout en obtenant des viscosités du même ordre de grandeur, a savoir entre 1 et 3 mPa.s.
La phase liquide monophasique obtenue par solubilisation d'un tiers corps tel que du C02 et composée de l'huile brute et du gaz est alors traitée sur des membranes en céramique de seuil de coupure compatible avec les composes a retenir, en général dans la gamme de la microfiltration ou de 1 ' ultrafiltration.
Un avantage supplémentaire du procède est la démixion des goudrons que l'on retrouve dans ces huiles suite à la combustion du carburant pendant le fonctionnement du moteur. Cette démixion est obtenue directement par simple ajout de C02, provoquant un effet anti-solvant.
Par ailleurs, les polluants générés lors du fonctionnement du moteur, qui sont notamment des métaux, sont concentrés dans une phase résiduelle facile à traiter et produisant des rejets ultimes plus faibles qu'avec le procédé à l'acide sulfurique.
Le filtrat obtenu, représentant classiquement 90% ou plus de la quantité initiale de fluide visqueux possède les mêmes caractéristiques que celui obtenu par le procédé REGELUB®.
Le procédé de l'invention peut également trouver une application dans l'industrie pétrochimique pour l'élimination des asphaltènes et des fines de catalyseur contenus par exemple dans une fraction pétrolière .
En effet, on sait que les résidus de brut obtenus après séparation des fractions légères en général par distillation, peuvent être valorisés par cracking catalytique. Le but de cette opération est d'hydrogéner puis de "craquer" les molécules lourdes afin d'en abaisser la masse molaire et de les rendre plus aptes à la combustion. Ceci permet de les utiliser comme carburant à l'instar des fractions légères initiales .
Cette opération est habituellement réalisée après dissolution des résidus dans un solvant à bas point d1 ébullition. On peut utiliser un alcane sous pression, par exemple, le propane comme dans le procédé
ROSE ("Residuum Oil Supercritical Extraction").
Il y a deux inconvénients liés à l'opération de cracking catalytique : l'empoisonnement du catalyseur par des composés métalliques, même lorsque ceux-ci sont présents à l'état de traces. Il s'agit essentiellement de nickel, molybdène, vanadium, complexés par les asphaltènes .
- la présence de fines de catalyseur qu'il faut séparer de la fraction pétrolière et si possible, recycler.
Dans le premier cas, l'utilisation du procédé selon l'invention permet de séparer les asphaltènes contenant les métaux. Cette opération se faisant avant la catalyse.
Dans le second cas, le procédé selon l'invention permet de séparer les fines de catalyseur, cette opération se faisant après l'étape catalytique.
Le procédé selon l'invention appliqué au procédé ROSE ou aux procédés similaires est d'autant plus intéressant que l'on dispose déjà d'un tiers corps à l'état supercritique, en l'occurrence le propane.
Le procédé selon l'invention s'applique de manière particulièrement avantageuse à la filtration tangentielle de liquides ou fluides thermosensibles ou contenant des produits thermosensibles en particulier de liquides ou fluides d'origine animale, végétale, de produits alimentaires etc..
Dans cette application, la température est maintenue dans les limites de compatibilité chimique ou biologique du produit.
Une application particulièrement préférée est le traitement, à une température par exemple de 40°C, d'huiles de poisson telle que l'huile de capelan dont on veut enrichir la fraction triglyceπdique en acides gras polymsatures C20 et C22 (eicosapentaénoique : EPA et docosahexaénoique : DHA) . Ces acides gras ont un effet bénéfique pour abaisser le taux de VLDL ("Very Lo Density Lipoproteins" ) et réduisent l'agrégation plaquettaire, ce qui justifie leur intérêt dans la prévention des maladies coronariennes .
Le dioxyde de carbone est tout à fait indiqué pour cette application, compte tenu de son innocuité vis-à-vis des aliments. La membrane utilisée sera de préférence une membrane de nanofiltration dont le seuil de coupure est proche de 800g/mole. Les triglycérides légers, statistiquement pauvres en C20 et C22, passent à travers la membrane, pendant que la fraction lourde, riche en C20 et C22 est retenue dans le rétentat/concentrat . Les phospholipides, insolubles dans le C02 démixent et peuvent être élimines séparément .
Le procédé selon l'invention s'applique également de manière particulièrement avantageuse au traitement de phases aqueuses contenant notamment des protéines telles que des protéines alimentaires, pour lesquelles peut s'observer de manière surpremante un effet qualifié d'effet "anticolmatage" qui peut s'expliquer de la manière suivante :
La dissolution par exemple de C02 sous l'effet de la pression provoque la formation d'acide carbonique. Ceci se traduit par une augmentation de l'acidité, c'està-dire par une diminution du pH. Pour une solubilité de l'ordre de 60 g par litre, obtenue a P : 300 bar et T : 60°C, le pH est de l'ordre de 3,5.
L'acidité résultante a pour conséquence une modification de la conformation stéπque des protéines. En effet, la diminution de la valeur de pH provoque un effet de charge qui tend à éloigner les protéines de leur point isoelectrique (c'est-à-dire le point de charge nulle atteint a pH aux alentours de 4 à 5 pour la plupart des protéines alimentaires) . La modification du pH tend aussi à éloigner la céramique constitutive de la membrane (ou tout autre matériau inorganique ou organique) de son point isoélectrique (atteint à pH 5,5 dans le cas du Tι02) . Le résultat final et inattendu est que les protéines se repoussent mutuellement, gardant ainsi leur conformation en pelote, et sont également repoussees par la membrane. En définive, le taux de rétention est amélioré en même temps que le colmatage est diminué.
Enfin le procédé selon l'invention peut également s'appliquer, lorsqu'on met en oeuvre une nanofiltration, à la diminution de la polydispersité des polyéthylènes glycols (PEG) , ou de tout autre polymère polydisperse .
L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut.
Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens d'alimentation en liquide visqueux et en tiers corps, des moyens de pressurisation du liquide visqueux et du tiers corps, des moyens de solubilisation du tiers corps dans le liquide visqueux, des moyens de filtration tangentielle, des moyens de transfert et de mise en circulation de la solution monophasique liquide pour envoyer ladite solution dans lesdits moyens de filtration tangentielle.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend en outre avantageusement des moyens pour abaisser la pression du concentrât et du perméat, et pour séparer le perméat en le filtrat et en le tiers corps et séparer le concentrât en le résidu et en le tiers corps.
L'installation comprend aussi des moyens de recyclage vers l'entrée de l'installation du tiers corps séparé, issu de la séparation du perméat et du concentrât. Enfin, l'installation comprend des moyens de régulation pour la régulation de l'alimentation et du soutirage.
Cette régulation est de préférence asservie au débit de perméat.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue en coupe schématique d'un exemple d'installation pour la mise en oeuvre du procédé de filtration tangentielle sous pression de liquides visqueux avec adjonction d'un tiers corps selon l'invention. la figure 2 est un graphique qui représente la densité de flux de filtrat J en kg/h/m2 en fonction de la pression transmembranaire ΔP en bars pour le polyéthylèneglycol 400 à 60°C sur une membrane de nanofiltration.
Les courbes A, B, C, D, E, F correspondent respectivement à des pressions partielles de C02 de 0, 30, 60, 90, 120, et 150 bars. la figure 3 est un graphique qui représente la densité de flux de filtrat J en kg/h/m2 en fonction de la pression transmembranaire ΔP en bars pour le polyéthylèneglycol 400 à 60°C sur une membrane d'ultrafiltration monocanal.
Les courbes A, B, C, D, E, F correspondent respectivement à des pressions partielles de C02 de 0, 52, 61, 91, 121, et 151 bars.
- la figure 4 est un graphique analogue à celui de la figure 3 pour une température de 40°C. Les courbes A, B, C, D, correspondent respectivement à des pressions partielles de C02 de 0, 101, 122, et 152 bars.
- la figure 5 est un graphique analogue à celui de la figure 4 pour une température de 75°C.
Les courbes A, B, C, D, E correspondent respectivement à des pressions partielles de C02 de 0, 53, 103, 122, et 153 bars.
La figure 6 est un graphique qui représente la densité de flux de filtrat J en kg/h/m2 en fonction de la pression transmembranaire ΔP en bars pour de l'huile moteur neuve et usée à 75°C sur une membrane d'ultrafiltration multicanaux.
Les courbes A, B, C, D, E, F, G, correspondent respectivement à des pressions partielles de C02 de 0, 51, 76, 101, 110, 120, et 151 bars et donnent les résultats obtenus pour de l'huile neuve.
La courbe H correspond à une pression partielle de C02 de 101 bars et donne les résultats obtenus pour de l'huile usée.
- la figure 7 est un graphique représentant l'évolution de la perméabilité en huile usée J/ΔP en kg/ (h.m2. bar) en fonction du temps en heure.
Les courbes A et B correspondent respectivement à des pressions transmembranaires ΔP de 1,5 et 3 bars .
- la figure 8 est un graphique représentant l'évolution de la densité de flux filtré J en kg/h. m2 en fonction du temps en minutes lors d'essais de filtration d'huile de capelan sur une membrane d'ultrafiltration à 60°C.
Les courbes A et B correspondent respectivement à des pressions partielles de C0 de 0 bar et de 85 bars. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention selon un mode de fonctionnement en continu comprend donc, selon la figure 1, des moyens d'alimentation en fluides pour l'alimentation continue et simultanée d'un liquide visqueux dont on veut séparer par filtration tangentielle certains composés moléculaires ou particulaires, et d'un tiers corps.
Les moyens d'alimentation comprennent par exemple un réservoir ou cuve de liquide visqueux 1 et un réservoir de tiers corps 2 par exemple de C02, chacun de ces réservoirs est relie par l'intermédiaire d'une canalisation 3, respectivement 4 munie d'un débitmètre 5, respectivement 6 à une pompe 7, respectivement 8. Les deux pompes 7 et 8 sont de préférence des pompes doseuses accouplées afin de conserver constante la proportion des deux fluides même si le débit total varie. Le type de ces pompes est variable, il peut s'agir par exemple de pompes à piston, de pompes à membrane ou de tout autre type de pompe propre a assurer un dosage précis des constituants . Dans le cas où le tiers corps alimente se trouve à l'état gazeux, il peut être alimenté par un compresseur (non représenté). Les moyens d'alimentation peuvent jouer également le rôle d'autres moyens de pressurisation de l'ensemble des fluides, ou des moyens de pressurisation de ces fluides sont également prévus.
La pressurisation est assurée par exemple par les systèmes de pompage décrits ci-dessus ou bien les moyens de pressurisation comprennent des moyens d'introduction d'un gaz neutre tel que l' hélium ou 1 ' azote .
Les moyens d'introduction d'un gaz neutre peuvent être source d'alimentation haute pression, constituée de bouteilles haute pression du commerce, ou bien d'un compresseur.
Dans le cas d'un fonctionnement de l'installation en discontinu ou par lots les moyens d'alimentation comprennent les pompes d'alimentation de liquide visqueux et de tiers corps qu'on arrête une fois le chargement effectué.
La solution monophasique liquide encore dénommée "phase liquide" formée dans les moyens de solubilisation tels que la fonction 9 par dissolution du tiers corps dans le liquide visqueux est ensuite conditionnée dans des moyens de conditionnement, par exemple elle est portée à la température voulue par passage par exemple dans des moyens de chauffage tels qu'un échangeur chaud 10. Les moyens de solubilisation peuvent aussi consister en une base d'injection en ligne ou en un mélangeur statique.
L'installation représentée sur la figure 1 comprend en outre des moyens de prétraitement ou de mise en oeuvre d'une étape supplémentaire, consistant en un pot décanteur 11 prévu pour la cas où se produit un effet "anti-solvant" entraînant la démixion de composés lourds. Ces composés lourds sont alors évacués par la conduite 12. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend ensuite des moyens de transfert et de mise en circulation de la solution monophasique liquide. Ces moyens comprennent par exemple un réservoir formant réserve de phase liquide 13 et une pompe dite de recirculation 14 qui permet d'envoyer la phase liquide dans les moyens de filtration tangentielle 15.
La pompe dite de recirculation 14 peut être par exemple une pompe à palette, à piston, centrifuge ou à engrenages. La pression de refoulement de cette pompe doit être supérieure aux pertes de charge du circuit y compris les moyens de filtration tels que la ou les membranes (s) 20, c'est-à-dire classiquement de l'ordre de 1 à 10 bars en fonction de la viscosité résiduelle de la phase liquide. Cette pompe a également pour but d'assurer une vitesse de circulation adéquate dans les moyens de filtration tangentielle.
Les moyens de mise en circulation comprennent également de préférence une boucle de recirculation 16, pourvue par exemple d'une vanne 17 et d'un débitmètre 18. Cette boucle de recirculation permet de faire circuler en circuit fermé une partie du rétentat depuis la réserve de phase liquide vers les moyens de filtration jusqu'à obtention du facteur de concentration désiré.
Les moyens de filtration 15 comprennent par exemple une membrane, ou un ensemble de membranes 20 disposé dans un carter ou enceinte de filtration tangentielle. Le nombre de membranes est variable et peut aller par exemple de 1 à 1000 ou plus.
Du fait que la filtration tangentielle peut s'appliquer à la séparation de particules ou de molécules de tailles très diverses, la ou les membranes (s) utilisée (s) auront de préférence des seuils de coupure adaptés en fonction de l'espèce à séparer. Les diamètres des pores pourront par exemple aller d'environ un ou plusieurs micromètre (s) c'est-à- dire 100 μm jusqu'à un ou plusieurs nanomètre(s) c'est- à-dire 100 μm ce qui couvre ainsi la gamme de séparation donnée par les membranes de microfiltration, d'ultrafiltration jusqu'aux membranes de nanofiltration.
Les membranes utilisées seront de préférence en céramique, ou composées des oxydes métalliques tels que A1203, Zr02, Ti02. Les membranes seront de préférence en alumine, mais on pourra aussi utiliser des membranes à support carbone, voire même des membranes organiques telles que des polysulfones de type "Nafion®", à la condition bien sûr que le polymère constituant cette membrane résiste chimiquement au tiers corps.
L'installation décrite comprend également des moyens pour abaisser la pression du concentrât et du perméat (dépressuriser) et pour séparer le perméat en le filtrat et en le tiers corps, et pour séparer la partie du rétentat nommée "concentrât", en le résidu et en le tiers corps.
Ces moyens de dépressurisation et de séparation comprennent essentiellement des "pots" séparateurs de technologie classique 21, 22 tels que ceux classiquement utilisés dans les procédés mettant en oeuvre un fluide supercritique, il s'agit par exemple de séparateurs de type dégazeur ou encore de type cinétique (séparateur cyclone) . Les séparateurs sont alimentés en perméat et en concentrât par l'intermédiaire de canalisations 23, 24 munies respectivement de vannes 25 et 26 et de débitmètres par exemple de débitmètres massiques 27 et 28. Seule une partie du flux de rétentat est évacuée coπ-me concentrât, puis séparée dans le séparateur de concentrât 22, par exemple, si un facteur de concentration de 10 a été fixé, 10% du rétentat est évacué pour donner le concentrât, ce dernier donnant le résidu et le tiers corps tandis que le reste du rétentat va recirculer.
Selon l'invention, l'installation comprend enfin de préférence des moyens de recyclage du tiers corps séparé issu de la séparation du perméat et du concentrât, vers l'entrée de l'installation, c'est-à- dire vers le réservoir de tiers corps 2. Ces moyens comprennent des canalisations 29, 30, 31.
Dans le cas d'une alimentation par pompe, la température est de préférence ajustée par l'intermédiaire de moyens d'échange de chaleur tels qu'un échangeur froid prévu en amont de la réserve de tiers corps, par exemple de gaz liquéfié, ainsi pour du C02 à 50 bars la température sera amenée à 10°C grâce à 1' échangeur 32. L'installation comprend enfin des moyens de régulation, en effet dans un procédé en continu, le concentrât et le perméat sont évacués simultanément de telle sorte que le bilan matière entrée/sortie est à tout moment équilibré : c'est le rôle de la régulation des systèmes d'alimentation et de soutirage. Globalement cette régulation va être asservie au débit de perméat.
A pression transmembranaire constante, le débit de perméat dépend des conditions opératoires choisies mais aussi du comportement de la membrane. On sait que ce comportement varie de lui-même, notamment par l'effet du colmatage. La conduite de l'installation va donc dépendre des fluctuations du débit de perméat. C'est donc ce débit qui va piloter l'entrée des fluides à savoir de tiers corps et de liquide visqueux, ainsi que la sortie du concentrât.
La régulation directement liée au perméat est essentiellement la pression transmembranaire, comme dans tout procédé de filtration tangentielle. Par ailleurs, le débit de concentrât est détecté par un débitmètre massique. Pour un facteur de concentration choisi à 10, et en supposant que la solubilité du tiers corps tel que le C02 ne varie pas entre le perméat et le concentrât 90% de la matière entrante sera évacuée dans le perméat et 10% dans le concentrât. Le débitmètre installé sur la sortie perméat permet alors d'asservir l'ouverture de la vanne de concentrât à ce rapport.
Pour équilibrer le bilan matière entrée/sortie, les pompes d'alimentation 7,8 sont asservies à la somme des débits de sortie, soit directement par les débitmètres 27, 28 soit par un niveau constant dans le pot de charge 13 (uniquement dans lae cas où l'on fonctionne en pressurisant la phase liquide par un gaz) , soit à une pression constante dans la boucle de recirculation lorsqu'elle est remplie entièrement d'une phase liquide.
On peut optimiser la fluidité du rétentat par l'asservissement de la pompe d'alimentation en tiers corps 8 à la mesure de viscosité : on modifie la proportion du tiers corps par rapport au liquide jusqu'à atteindre le palier de viscosité. Cette possibilité permet de fonctionner à viscosité optimale quels que soient les changements intervenant au cours du temps, par exemple : dans la concentration de la phase liquide, dans la nature de l'alimentation, etc..
Une fois la viscosité minimale atteinte, on peut asservir le débit de la pompe de recirculation 14 à la mesure de perte de charge par frottement entre l'entrée et le sortie de la membrane, afin de travailler à contrainte en paroi constante. Ce mode de conduite est devenu classique en filtration tangentielle atmosphérique.
Le procédé de l'invention va maintenant être décrit à l'aide des exemples suivants donnés à titre illustratif et non limitatif. EXEMPLES
Les essais de filtration tangentielle ont été réalisés à l'aide d'une installation ayant sensiblement la configuration déjà décrite plus haut et adaptée pour un fonctionnement en mode discontinu ou par lots.
La chaudronnerie et la tuyauterie sont prévues pour un fonctionnement à une pression maximale de 350 bars et une température de 100°C.
Deux types de support membranaire ont été utilisés : un support cylindrique monocanal en alumine α fabriqué par la société SCT/US Filter et un support multicanal en forme de trèfle fabriqué en un mélange de Ti0/Zr02/Al203 et commercialisé par la société TAMI .
Les essais d'ultrafiltration ont été réalisés avec :
- une membrane SCT de géométrie cylindrique et de diamètre de pore 20 nm - une membrane TAMI de géométrie trèfle, de diamètre de pore 50 nm.
Les essais de nanofiltration ont été réalisés sur une membrane fabriquée par le CEA à partir d'un support cylindrique SCT. La couche filtrante en Ti02 possède un diamètre de pore moyen de 3 nm.
Les liquides étudiés sont des polyéthylènes glycols de masse molaire 400g /mole fournis par la société Sigma-Aldrich ainsi que des huiles moteur neuve ou usagée et enfin des huiles de poisson. La pressurisation s'effectue avec de l'hélium fourni par la société Prodair ce qui permet d'assurer une pression transmembranaire variable avec une pression partielle de C02 égale à 0. Dans le cas inverse, la pression est donnée par le dioxyde de carbone lui-même fourni par la société Air Gaz, alimenté par une pompe motorisée à l'air comprimé qui est une pompe Haskel DSF 52 General Pneumatic
La différence de pression transmembranaire est détectée par un capteur de pression différentiel Rosemount A 1151. Cette pression est régulée par une vanne à pointeau Kammer 81037 pilotée pneumatiquement .
La régulation s'effectue par un régulateur Eurotherm
818.
La membrane est contenue dans un porte- membrane haute pression située dans une enceinte thermostatée .
La pompe de circulation est une pompe a engrenage Micropump série 5000 dont les joints d'étanchéité ont été modifiés. Le débitmètre est un système dépπmogène
Deltatube (sonde Mid est 300) . Le débit de filtrat est mesuré par un système "balance plus chronomètre". Le débit de gaz est lu sur un compteur à gaz volumique de type "Flonic" de la société Schlumberger .
EXEMPLE 1
Cet exemple illustre la filtration tangentielle de composés modèles PEG 400 (polyéthylène glycol) dont la masse molaire est de 400g.
On mesure séparément les débits de perméat en PEG et en C02, en fonction des conditions opératoires qui sont principalement la pression partielle de C02, la température et la pression transmembranaire. Le débit de rétentat est maintenue a un régime laminaire dans la membrane.
Les résultats seront exprimés en densité de flux massique et en perméabilité massique. Pour le PEG les unités sont respectivement des kg de PEG par heure et par mètre carré (kg. h"1.m"2) et des kg de PEG par heure, par mètre carré et par bar de pression transmembranaire (kg. h"1.m"2.bar"1) .
A) Filtration du PEG 400 sur Membrane de nanofiltration à 60°C
Les essais ont été effectués aux pressions partielles de C02 suivantes : 0,30,60,90,120,150 bar.
La circulation du rétentat est réglée de telle sorte que le régime soit laminaire dans la membrane. La pression transmembranaire varie de 5 à 30 bar. Les résultats sont regroupés dans le tableau I suivant et sont représentés sur le graphique de la figure 2 où sont portées les densités de flux en fonction de la pression transmembranaire (en bars) .
Les courbes A, B, C, D, E, et F correspondent respectivement aux pressions partielles de C02 de 0, 30, 60, 90, 120, et 150 bars.
B) Filtration du PEG 400 sur membrane d'ultrafiltration à 60°C
Les conditions d'essais sont les mêmes qu'au paragraphe A) mais pour des pressions transmembranaires compatibles avec les ultrafiltres, soit de 0,2 à 4 bars. Les résultats sont regroupés dans le tableau I suivant et sont représentés sur le graphique de la figure 3 où sont portées les densités de flux (kg/h/m2) en fonction de la pression transmembranaire (en bars) . Les courbes A, B,C,D,E, et F correspondent respectivement à des pressions partielles de C02 de 0, 52, 61, 91, 121, et 151 bars.
TABLEAU I
Comparaison des densités de flux entre membranes de nanofiltration et d'ultrafiltration à 60°C
Figure imgf000035_0001
Aussi bien dans le cas de 1 ' ultrafiltration que de la nanofiltration le maximum de flux est atteint à 120 bars.
Pour la membrane de nanofiltration, le gain amené par la solubilité du C02 atteint 1,7.
Pour la membrane d'ultrafiltration, le gain amené par la solubilité du C02 atteint 4,2.
A 60°C, et pour des valeurs de pression partielle de C02 similaires, le gain de perméabilité entre la membrane de nanofiltration et la membrane d'ultrafiltration augmente d'un facteur 4,2/1,7 = 2,5.
C) Filtration de PEG 400 sur membrane d'ultrafiltration à 40°C.
Les conditions d'essais sont les mêmes qu'au paragraphe B ci-dessus sauf en ce qui concerne la température. Les résultats sont regroupés dans le tableau II suivant et sont représentés sur le graphique de la figure 4 où les courbes A, B, C, et D correspondent respectivement aux pressions partielles de C02 de 0, 101, 122, et 152 bars.
Dans ces conditions opératoires, il apparaît que le maximum de perméabilité est atteint pour une pression partielle de C02 égale à 150 bar. Ces valeurs sont toutefois peu différentes des densités de flux à 100 et 120 bar.
Le gain amené par la présence de C02 dissout est de l'ordre de 3, contre 4,2 à 60°C. TABLEAU I I
Densités de flux en PEG 400 pour une membrane d'ultrafiltration à 40°C
Figure imgf000037_0001
D) Filtration de PEG 400 sur membrane d'ultrafiltration à 75°C
Les conditions d'essais sont les mêmes qu'au paragraphe B ci-dessus. Les résultats sont regroupés dans la tableau III suivant et sont représentés sur le graphique de la figure 5 où les courbes A, B, C, D et E correspondent respectivement aux pressions partielles de C02 de 0, 53, 103, 122 et 153 bars. Le maximum de perméabilité est atteint pour une pression partielle de C02 égale à environ 150 bars.
Le gain amené par le C02 dissout atteint 3,1 au maximum.
TABLEAU III
Densités de flux en PEG 400 sur membrane d'ultrafiltration à 75°C.
Figure imgf000038_0001
Il ressort de l'ensemble des résultats obtenus avec le PEG 400 dans l'exemple 1 que dans les mêmes conditions opératoires, le tiers corps joue un rôle plus favorable pour les membranes à "gros pores" (ultrafiltration" ) que pour les membranes à "petits pores" (nanofiltration). Ce gain n'est donc pas significatif du seul effet de la viscosité. En effet, dans le cas de la nanofiltration, le rayon de pore de la membrane (≈ 1,5 nm) se rapproche de la taille de la molécule de PEG. IL existe alors des interactions entre la paroi et le polymère. Ceci n'est plus vrai avec la membrane d'ultrafiltration dont le rayon de pore est de 10 nm. Ces interactions peuvent être stériques - dues à l'encombrement de la molécule - ou surfacique - due à des phénomènes physico-chimiques -.
Pour ce qui est de l'effet de la température sur la perméabilité ; si en l'absence de C02 le rapport des perméabilités J/ΔP (c'est-à-dire les pentes des droites de densité de flux) sont pratiquement le rapport inverse des viscosités, en présence de C02 cette relation n'est plus valable. En effet, au phénomène de diminution de la viscosité se superpose alors le phénomène de dilution par le tiers corps.
On comprend que l'on a intérêt à diluer le moins possible le flux de perméat par le tiers corps pour obtenir en final un flux de filtrat c'est-à-dire : "flux de perméat" moins "flux de tiers corps" le plus élevé possible.
Le maximum du flux de filtrat sera alors le résultat d'un optimum entre l'abaissement de la viscosité et l'augmentation de la dilution volumique. Cet optimum est atteint aux alentours de 120 bars à 150 bars .
Le gain maximal obtenu à différentes températures reste à peu près constant et est compris entre 3 et 4. EXEMPLE 2
Cet exemple illustre 1 ' ultrafiltration tangentielle d'huiles moteurs commerciales neuves ou usagées .
L'huile neuve est de type SAE 15W 40 de marque ESSO, dont la viscosité cinématique est de 40cSt à 40°C, et la viscosité dynamique de 5,1 mPa.s à 100°C d'après la norme SAEJ 300 (16). La viscosité obtenue à d'autres températures peut être estimée à partir des abaques ASTM. Les résultats obtenus sont regroupés dans le tableau IV suivant :
TABLEAU IV
Figure imgf000040_0001
L'huile usagée correspond à une huile de vidange provenant initialement d'une huile 15W40 après 10.000 km d'utilisation sur une voiture à essence ayant parcouru 80.000 km, ce qui correspond à un moteur d'usure moyenne.
A) Filtration d'huile neuve sur une membrane "TAMI" à 75°C.
Les essais sont effectués aux pressions partielles de C02 suivantes : 0, 51, 76, 101, 110, 120 et 151 bars. Les résultats sont regroupés dans le tableau V suivant et sont représentés sur le graphique de la figure 6 où sont portées les densités de flux J en fonction de la pression transmembranaire ΔP (en bars) .
Les courbes A, B, C, D, E, F, et G correspondent aux pressions partielles de C02 de 0, 51, 76, 101, 110, 120 et 151 bars.
TABLEAU V
Figure imgf000041_0001
B) Filtration d'huile usée sur une membrane "TAMI" à 75°C.
Les conditions opératoires sont les mêmes qu'au paragraphe A ci-dessus mais l'on utilise une pression partielle de C02 de 101 bars et l'on met en oeuvre des pressions transmembranaires de 3 et 1,5 bars .
Les résultats sont regroupés dans le tableau VI suivant et sont représentés sur la figure 6 où la courbe H décrit la valeur de la densité de flux stabilisée de l'huile usée pour une pression de C02 égale à 101 bars. C'est la droite dont la pente est la plus faible.
TABLEAU VI
Figure imgf000042_0001
On a d'autre part représenté sur la figure 7, l'évolution de la perméabilité en huile usée au cours du temps .
Les courbes A et B correspondent respectivement à des pressions transmembranaires ΔP de 1,5 et 3 bars .
L'évolution de la perméabilité au cours du temps se stabilise autour de 2,6 kgh_1m"2bar-1 sous une ΔP transmembranaire de 3 bars mais atteint 3,9 kgh_1m" 2bar_1 sous une ΔP de 1,5 bars.
EXEMPLE 3
Cet exemple illustre la filtration tangentielle d'huile de poisson.
L'huile de poisson traitée est de l'huile de capelan.
Le capelan est un poisson de la famille de gadidés, proche de la morue. L'huile brute issue du pressage des chairs, et obtenue après décantation, est riche en acides gras polyinsaturés en C20 et C22. Ces acides gras, notamment l'acide eicosapentaénoique (EPA) et docohexapentaénoique (DHA) sont potentiellement intéressants dans la prévention des maladies cardio- vasculaires. L'enrichissement de la fraction triglycéridique de l'huile contenant ces acides gras à longue chaîne est possible par nanofiltration. L'abaissement de la viscosité est obtenue comme dans les exemples précédents par solubilisation de dioxyde de carbone sous pression.
Afin d'étudier le comportement hydrodynamique de l'huile et du C02 dans un milieu poreux, les essais ont été réalisés sur une membrane d'ultrafiltration de 20 nm SCT. Les conditions opératoires sont :
- Pression de C02 : 85 bar
- Pression transmembranaire : 5 bar
- Température : 60 °C
Les résultats obtenus sont représentés sur le graphique de la figure 8 où est portée la variation de la densité de flux en fonction du temps.
Les courbes A et B correspondent respectivement à des pressions partielles de C02 de 0 bar et de 85 bars.
Après une forte diminution du débit de filtrat équivalente à celle observée lors du traitement de l'huile moteur sur la membrane SCT, l'introduction de C02 à t = 150 minutes provoque un effet immédiat : le flux de filtrat passe instantanément de 5 kg/h.m2 à une valeur comprise entre 20 et 25 kg/h.m2.
Le gain instantanément obtenu est donc compris entre 4 et 5. Dans les conditions opératoires utilisées, la proportion de C02 est de 20%.
EXEMPLE 4
Cet exemple est un exemple comparatif ayant pour but de comparer le rendement énergétique de la filtration d'huile moteur par le procédé dit procédé REGELUB® décrit plus haut et par le procède selon l'invention mettant en oeuvre la solubilisation d'un tiers corps.
La comparaison directe entre la formule de Poiseuille qui décrit le régime laminaire et la formule de Blasius qui décrit le régime turbulent donnerait un rapport de pertes de charge par frottement de l'ordre de 200 fois supérieur pour le régime turbulent, c'est- à-dire pour le procédé Régélub.
Ceci n'est toutefois pas réaliste, notamment si l'on prend en compte non seulement les pertes de charge dans la membrane mais aussi celles de tout le circuit de recirculation.
Dans ce cas, compte tenu des différents "accidents" de la tuyauterie, il est plausible de comparer des régimes "globalement" turbulents grâce à la formule de Blasius ci-après :
ΔP = 0,0395.U1,75. p 0,75 •0 25 D -1,25 μ
où
- μ représente la viscosité en Pa.s
- p représente la masse volumique en kg/m3
- U représente la vitesse en m/s
- D représente le diamètre hydraulique en m.
- ΔP représente la perte de charge par L unité de longueur
Nos essais ont été effectués avec une membrane trèfle, pour une vitesse moyenne de l'ordre de
0,5m/s à lm/s et une viscosité de l'ordre de 4mPa.s, donnant une perméabilité moyenne Lp de 4 kg. h"1.m"2.bar"1.
Le résultat moyen donné par le procède
REGELUB®, soit 13 kg. h"1 .m"2. bar-1 a été fourni avec une membrane de section circulaire pour des vitesses de 5 a
7 m/s avec des viscosités de l'ordre de 1 mPa . s .
Les conditions opératoires pour chacun des procédés sont plus précisément celles données dans le tableau VII suivant : TABLEAU VII
Procédé Regelub Procédé au tiers corps (invention) μ (mPa.s) 1 4
P (kg/m3) 900 900
U (m/s) 5 1
D (m) 7.10"3 3, 6.10"3
Lp huile (kg h' rf≈bar"1) 13 4
On formule également l'hypothèse que la masse volumique en présence de C02 sous pression n'évolue pratiquement pas, comme c'est le cas pour les PEG.
Dans ces conditions, et avec ces hypothèses qui sont très défavorables pour le procédé au tiers-corps selon l'invention, on obtient finalement un rapport de pertes de charges de 10,3 fois supérieur pour le procédé Regelub .
Ce chiffre est à comparer avec les perméabilités en huile dont le rapport est le suivant :
13 kg . h x . m"2 . bar 1 ( rege ub) / 4 kg . h"1 . m 2 . bar-1 ( t lβers coros ) ≈ 3 , 25
Avec les hypothèses mentionnées, et en supposant que la majeure partie de l'énergie est consommées par les forces de frottement, (on peut aussi supposer que l'énergie de réchauffage à 300°C pour le procédé Regelub est équivalente à l'énergie d'injection et de recyclage du C02 dans le procédé au tiers corps), la comparaison énergétique donne un résultat de 10,3/3,25 soit 3,2 fois plus favorable pour le procédé de filtration par abaissement de la viscosité à l'aide d'un tiers corps selon l'invention. La conclusion générale de ces exemples est que le procédé et l'installation selon l'invention permettent, pour des températures très modérées, par exemple de l'ordre de 80°C et pour tous les liquides visqueux traités un gain de perméabilité en filtrat de l'ordre de 3 à 5 par rapport à la filtration sans tiers corps aux mêmes températures .
Pour les huiles moteurs usagées le gain de filtration à 75°C amené par la dissolution de C02 est de l'ordre de 4, tandis que la perméabilité de la membrane atteint une valeur de 4 kg. h"1.m"2.bar"1. Ce dernier résultat est relativement éloigné de ceux du procédé REGELUB® à savoir 13 kg. h"1.m"2bar . "x mais il est obtenu dans des conditions bien moins drastiques que les conditions très ,sévères du procédé REGELUB® c'est- à-dire une température de 300°C et une vitesse de circulation de 5 à 7 m/s. De ce fait le rendement énergétique du procédé selon l'invention est 3,2 fois plus favorable et la sécurité et la fiabilité du procédé et de l'installation selon l'invention sont bien meilleures.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de filtration d'un liquide visqueux ayant une viscosité initiale dans les conditions ordinaires de 0,01 Pa.s. à 1 Pa.s, caractérisé en ce que sous l'effet de la pression, on dissout dans le liquide visqueux, un tiers corps à l'état supercritique ayant une viscosité très inférieure à celle dudit liquide visqueux, moyennant quoi on obtient une solution monophasique liquide dont la viscosité est diminuée par rapport à la viscosité initiale du liquide visqueux pur, ladite solution monophasique liquide sous pression étant traitée par filtration tangentielle pour donner d'une part un rétentat comprenant le tiers corps et des composés lourds et d'autre part un perméat comprenant le tiers corps et des composés légers.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tiers corps est choisi parmi les composés gazeux dans les conditions ordinaires de température et de pression et non réactifs vis-à-vis du liquide visqueux.
3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tiers corps est choisi parmi les composés liquides dans les conditions ordinaires, non réactifs vis-à-vis du liquide visqueux, et en ce qu'il est amené à l'état supercritique dans les conditions du procédé. . Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la solution monophasique liquide a une viscosité d'environ un dixième à environ un centième de la viscosité initiale du liquide visqueux pur .
5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température de filtration est de 20 à 200°C.
6. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la vitesse de circulation est de
0,5 à 10 m/s.
7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que la vitesse de circulation est de 1 à 5 m/s. 8. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression de travail est de 30 à 500 bars.
9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la pression de travail est de 50 à 300 bars.
10. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pressurisation du procédé est assurée par la pression du tiers corps en excès à l'état gazeux ou supercritique. 11. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pressurisation du procédé est assurée par un gaz neutre.
12. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en outre en ce que une partie du rétentat, séparée et évacuée, nommée concentrât, et le perméat, sont traités par abaissement de la pression, moyennant quoi le perméat est séparé en un filtrat comprenant des composés légers et en le tiers corps, et le concentrât est séparé en un résidu comprenant des composés lourds et en le tiers corps.
13. Procédé selon la revendication 12 caractérisé en ce que ledit abaissement de la pression est effectué en plusieurs étapes.
14. Procédé selon la revendication 12 caractérisé en ce que le tiers corps issu des traitements de séparation du perméat et du concentrât est recyclé vers l'entrée du procédé.
15. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le tiers corps est en excès par rapport à la solution monophasique liquide.
16. Procédé selon la revendication 15 caractérisé en ce que préalablement à la filtration tangentielle on réalise une étape supplémentaire de décantation/séparation moyennant quoi on sépare des composés lourds.
17. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le tiers corps est choisi parmi, le dioxyde de carbone, l'hélium, l'azote, le protoxyde d'azote, l'hexafluorure de soufre, les alcanes gazeux de 1 à 5 atomes de carbone, les alcènes gazeux de 2 à 4 atomes de carbone, les alcynes gazeux de 2 à 4 atomes de carbone, les diènes gazeux, les hydrocarbures chlorés et/ou fluorés gazeux, et leurs mélanges.
18. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que le tiers corps est choisi parmi les alcanes liquides de 5 à 20 atomes de carbone, les alcènes liquides de 5 à 20 atomes de carbone, les alcynes liquides de 4 à 20 atomes de carbone, les alcools, les cétones, les éthers, les esters, les hydrocarbures chlorés et/ou fluorés liquides et leurs mélanges .
19. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la filtration tangentielle est une microfiltration, ou une ultrafiltration, ou une nanofiltration.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le liquide visqueux est choisi parmi les fluides ou liquides thermosensibles ou contenant des produits thermosensibles, les huiles minérales, les huiles et fluides industriels et de procédés, les huiles moteurs, les huiles usées, les fluides chargés de particules et/ou de composés lourds, les huiles de pétrole.
21. Procédé selon la revendication 20 caractérisé en ce que lesdits fluides ou liquides thermosensibles sont choisis parmi les huiles animales, les huiles végétales, les fluides corporels, les produits alimentaires , les liquides issus de l'agriculture, et les phases aqueuses contenant des protéines.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 caractérise en ce qu'il est réalisé de manière continu.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 caractérisé en ce qu'il est réalisé de manière discontinue ou par lots.
24. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 23 au traitement des huiles usées en vue de leur recyclage. 25. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 23 à la séparation des fines de catalyseur et/ou des asphaltènes a partir d'une fraction pétrolière dans un procède de craquage (cracking) catalytique. 26. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 23 à l'enrichissement en acides gras polymsaturés C20 et C22 de la fraction tπglycéridique d'une huile de poisson.
27. Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 23 au traitement de phases aqueuses contenant des protéines.
28. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 23 caractérisée en ce qu'elle comprend : des moyens d'alimentation en liquide visqueux et en tiers corps.
- des moyens de solubilisation du tiers corps dans le liquide visqueux - des moyens de filtration tangentielle
- des moyens de transfert et de mise en circulation de la solution monophasique liquide formée par dissolution du tiers corps dans le liquide visqueux, pour envoyer ladite solution dans lesdits moyens de filtration tangentielle.
29. Installation selon la revendication 28 caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour abaisser la pression du concentrât et du perméat et pour séparer le perméat en le filtrat et en le tiers corps et pour séparer le concentrât en le résidu et en le tiers corps, et des moyens de recyclage vers l'entrée du procédé du tiers corps séparé issu de la séparation du perméat et du concentrât.
30. Installation selon la revendication 28 caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de régulation pour assurer la régulation de l'alimentation et du soutirage.
31. Installation selon la revendication 30 caractérisée en ce que ladite régulation est asservie au débit de perméat.
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