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Perfectionnement au fractionnement de substances par essorage de mousses
L'invention est relative au fractionnement de substances par essorage de mousses, suivant le procédé décrit dans le brevet . belge- , N 438.951.
On a reconnu que le rendement, aussi bien que la vitesse de certains fractionnements ou séparations, selon le procédé décrit dans le brevet belge ci-dessus. étaient quelquefois fortement perturbés par des remous se produisant à l'intérieur des colonnes de mousse en cours d'essorage par suite d'une montée dissymétrique des bulles de mousse dans le tube. La turbulence de certaines régions des colonnes de mousse provoque un nouveau mélange de fractions déjà séparées, par exemple en faisant redescendre des parties supérieures
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d'une colonne de mousse vers des parties inférieures ou inversement. Ces phénomènes perturbateurs sont surtout fréquents dans les régions très fluides des colonnes de mousse.
Ils se produisent, en outre, d'autant plus facilement que les sections des colonnes de mousse sont plus grandes et que le débit gazeux est plus fort.
L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de faire en sorte que la colonne de mousse se comporte comme une véritable colonne de fractionnement comparable à celles utilisées dans la distillation fractionnée ou à un chromato- gramme,. chaque tranche horizontale contenant un système homogène au point de vue de la composition ou de la concentra- tion des substances constituant la mousse ou adsorbées par les interfaces de celle-ci, ou tout au moins la composition ou la concentration étant homogène dans chaque anneau concentrique à 1(axe de la colonne.
Dans ce but et suivant l'invention, la colonne de mousse est pourvue de moyens pour communiquer à la mousse un mouvement circulaire,,, destiné à homogénéiser sa composition, ce mouvement circulaire pouvant se composer avec le mouvement vertical d'ascension de la mousse.
Le moyen employé dans ce but consiste de préférence en un agitateur coaxial à la colonne de mousse, mais il doit être conçu de façon à provoquer un déplacement laminaire de la mousse et exclure tout phénomène de turbulence, quelle qu'en soit sa vitesse.
Les colonnes de mousse doivent être entraînées dans un mouvement de rotation tel qu'elles puissent tourner parallè lement à l'axe du cylindre ou du récipient qui les contient, de telle sorte que si aucune pression gazeuse ne s'exerçait à la base de ces colonnes de mousse, chaque bulle parcourrait une trajectoire circulaire dans un plan horizontal. Si les
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conditions sont telles que la colonne de mousse ait tendance à se déplacer ( par exemple vers le haut ) la composante ainsi introduite provoque un déplacement des bulles, non plus sur un cercle, mais sur une hélice.
Ce procédé, qui a essentiellement pour but d'éviter toute turbulence ( la vitesse d'agitation doit être telle que l'on n'atteigne jamais le régime de Reynolds) , présente, au surplus, un autre avantage, qui est un allongement considérable du parcours que les bulles ont à suivre depuis la région où elles sont créées ( liquide ) jusqu'à leur point d'arrivée ( sommet de la colonne de mousse ).
En effet, en l'absence d'agitation, et aussi en l'absence de turbulence la trajectai= re d'une pareille bulle serait pratiquement une ligne brisée à zig-zags de très petites amplitudes, en direction verticale par exemple, tandis que par l'emploi des systèmes agitateurs qui viennent d'être décrits, ce parcours s'enroule sur une hélice dont le pas peut être réglé à volonté par la vitesse d'agitation ( composante tangentielle ) et par le débit gazeux ( composante verticale).
L'allongement de la trajectoire ainsi réalisé permet d'assurer l'essorage complet de la mousse dans une colonne de hauteur moindre que celle qu'il faudrait prévoir en l'absence de toute agitation.
En outre, si la vitesse de rotation communiquée à la mousse est suffisante, la force centrifuge peut ajouter son effet à celui de la pesanteur pour intensifier l'essorage, la mousse se trouvant alors soumise, à l'intérieur même de la colonne, à une véritable centrifugation.
Au dessin annexé, qui montre, à titre d'exemple, un appareil pour la mise en oeuvre de l'invention: la fig. 1 est une vue schématique dudit appareil et la f ig. 2 est un schéma explicatif.
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En se référant au dessin, 1 désigne la colonne de mousse, surmontant le récipient 2 contenant le liquide, à la base duquel est branchée une arrivée de gaz comprimé, traversant une cloison poreuse quelconque appropriée, destinée à diviser le gaz en fines bulles provoquant le moussage du liquide.
Comme décrit dans le brevet -belge, N 438.951, il s'établit dans la colonne 1 un double courant : un courant ascendant de mousse et un courant descendant de liquide d'essora ge. Par suite des différences de vitesse du liquide sur les interfaces des bulles de mousse et dans les canicules capillaire séparant celles-ci, il se produit un enrichissement des interfa- ces en éléments dissous dans le liquide d'essorage, et par conséquent un gradient de concentration s'établit tout le long de la colonne de mousse, la concentration desdits éléments diminuant, du sommet vers la base de la colonne. En même temps, il peut se produire, le cas échéant, un fractionnement des divers éléments lorsque la solution en contient plusieurs.
Lorsque toutes les bulles d'une même section horizonte le X Y ( fig. 2 )ont la même vitesse d'ascension, la concentra- tion en éléments adsorbés est uniforme dans toute cette section.
Toutefois, il peut arriver avec certaines mousses, surtout si le tube possède une forte section ou si le débit gazeux est très fort, que la vitesse d'ascension des bulles ne soit pas uniforme dans une même section et qu'il se produise à un moment donné une turbulence, comme indiqué par les flèches, ayant pour effet de remélanger les fractions antérieurement séparées, la ligne de concentration uniforme étant par exemple MN.
Pour éviter cet inconvénient, on dispose à l'intérieur de la colonne 1 un agitateur ou dispositif équivalent destiné à communiquer aux bulles un mouvement de rotation dans chaque plan horizontal X Y, ce mouvement se composant avec le mouvement
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vertical d'ascension des bulles. Dans l'exemple indiqué, l'agitateur comporte un axe central 5 et des bras radiaux 6 pourvus d'éléments verticaux 7, mais bien entendu on pourrait utiliser toutes espèces d'agitateur, pourvu qu'ils remplissent les conditions exposées précédemment.
L'agitateur peut être rigide ou souple; il peut être entraîna par un. moteur quelconque , par exemple un moteur électrique 8.
Comme exposa ci-dessus, l'agitation peut avoir un triple effet :
1. Supprimer les turbulences qui perturbent l'établissement d'un gradient progressif de concentration et d'un régime d'équi- libre stable.
2. Accroître le trajet des bulles de mousse et par suite l'essorage, pour une hauteur de colonne de moussage donnée.
5. Intensifier l'essorage par l'effet centrifuge, s'ajoutant à celui de la pesanteur.
REVENDICATIONS
1. - Procédé de fractionnement de substances en soluti ou en dispersion dans un liquide par essorage d'une colonne de mousse, caractérisé ,en ce qu'on communique à la colonne de mousse un mouvement de rotation autour de l'axe vertical de cette colonne, afin d'éviter la turbulence dans les couches successives de la colonne de mousse.