Procédé de séparation d'un mélange de liquides non miscibles.
L'invention concerne la séparation d'un mélange de liquides non miscibles et a pour objet un procédé et un dispositif permettant d'effectuer cette séparation rapidement et efficacement sans l'intervention d'une machine centrifuge.
Dans certains cas, il est nécessaire de sépa- rer d'une masse de liquide formant une phase continue les particules d'un autre liquide dispersé dans le premier et non miscible avec lui.
Il a déjà été préconisé d'effectuer cette sépa- ration au moyen d'un élément à paroi po reuse eomportant des eanaux de passage eapillaires et perméable au liquide formant la phase continue. Lorsque la séparation des phases s'effectue de cette manière, la différence de pression qui s'établit de part et d'autre de cet élément à paroi poreuse dépend, parmi d'autres facteurs, de la tension interfaciale entre les liquides à séparer. Alors que le liquide formant la phase continue passe à travers l'élément à paroi poreuse qui est per méable à ce liquide, la tension interfaciale entre les liquides à l'entrée des canaux de passage capillaires empêche les particules liquides de la phase dispersée de passer par ces canaux.
Dans certains cas il est nécessaire de sépa- rer une phase dispersée. telle que l'eau par exemple, d'une'émulsion dans laquelle les fines particules de la phase dispersée sont réparties dans une masse de liquide formant la phase continue, telles que l'huile par exem- ple. Alors que la séparation de ces liquides non miscibles peut s'effectuer au moyen des éléments poreux du type précité, il résulte du fait que les éléments poreux doivent exercer la totalité de l'action provoquant la eoalescence des matières dispersées et en outre la séparation de ces matières du liquide formant la phase continue, que les éléments poreux ont différentes fonctions à remplir, ce qui diminue leur efficacité.
Cette diminution d'efficacité résulte de ce que les masses ou gouttelettes du liquide dispersé qui s'agglomèrent et ne se forment que sur les surfaces des éléments poreux, ont tendance à diminuer l'étendue globale efficace de la surface des éléments poreux sur laquelle s'effectue géné- ralement la simple séparation des phases des liquides non miscibles.
La fonction à remplir par les éléments poreux pour effectuer la séparation des phases de la matière dispersée dans une émulsion devient aussi particulièrement difficile lorsqu'il existe des matières so lides étrangères, qui exereent une action de : stabilisation sur l'émulsion, de sorte qu'il est extrêmement difficile de provoquer l'agglo- mération de la matière dispersée et de dé- truire l'émulsion.
Par la présente invention on se propose de fournir un procédé et un appareil permettant de remédier à ces inconvénients.
Le procédé de séparation d'un mélange de liquides dont le premier se trouve dispersé à l'état de fines particules dans le second non miscible avee lui est caractérisé en ce qu'on fait passer le mélange à travers une masse d'une matière poreuse, de façon à agglomérer mécaniquement les particules du premier liquide, puis on refoule le mélange contre un élément à parois poreuses, imperméables pour le premier liquide et perméables pour le second, de façon à faire passer le second liquide à travers cet élément et à compléter sur cet élément l'agglomération des particules du premier liquide, les liquides se séparant par la différence de leurs poids spécifiques pendant que les masses agglomérées sont retenues par l'élément à parois poreuses,
le mélange s'écoulant entre la masse de matière poreuse et l'élément à parois poreuses suivant un trajet au cours duquel les masses agglomé- rées peuvent se séparer par leur propre poids, en empêchant ainsi une certaine quantité au moins des masses agglomérées du premier liquide qui se sont formées contre la masse de matière poreuse de venir au contact de l'élé- ment à parois poreuses.
L'installation pour la mise en oeuvre du procédé en vue de la séparation d'un mélange d'un premier liquide formant une phase continue d'une émulsion d'un second liquide y formant une phase dispersée est caractérisée en ce qu'elle comporte un espace contenant une cloison formée par une matière poreuse traversée par des canaux capillaires, cette cloison partageant l'espace en un espace d'ad- mission et une chambre, l'espace d'admission comportant un orifice d'admission du mélange sous pression, la chambre comportant un élément à parois poreuses traversée par des canaux capillaires destinés à laisser passer uniquement le premier liquide, un tuyau d'évacuation communiquant avec le côté de la sortie de l'élément à parois poreuses en vue d'évacuer le premier liquide de l'installation,
un récipient collecteur communiquant avee la chambre et dans lequel se rassemble le second liquide, la. chambre étant disposée de manière à constituer entre la matière poreuse qui sépare 1'espace d'admission de la chambre et ledit élément à parois poreuses un trajet horizontal au cours duquel une première sépa- ration des deux liquides peut s'effectuer sous l'action de la pesanteur.
On exposera ci-après un exemple de réali . sation du procédé, objet de l'invention, et l'oti décrira, à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en ùvre du procÚdÚ.
La fig. 1 est une eoupe verticale d'une ins- tallation suivant l'invention, comportant un dispositif de séparation des liquides et un dispositif de filtration et de coalescence des liquides.
La fig. 2 est une coupe horizontale partielle à plus grande échelle du dispositif de séparation des liquides de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 sont des vues en perspee. tive d'éléments de l'installation des fig. 1 et 2 et représentant des détails du dispositif de séparation des liquides.
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne 5--5 de la fig. 1 et représente d'une manière plus claire le dispositif de filtration, et
la fig. 6 est une coupe vertieale partielle d'une variante de l'installation de la fig. 1.
Suivant la fig. 1, l'installation 10 comporte une enveloppe extérieure 11 se eompo- sant d'une partie centrale 12 et de parties extrêmes 14 et 15 assemblées d'une manière amovible aux points respectifs 16 et 17. La partie centrale 12 et la partie d'extrémité 14 comportent des orifices d'échappement 18 avee éléments de fermeture amovibles 19, décrits plus loin. La partie d'extrémité 14 a la forme d'une cuvette et forme le couvercle d'une extrémité de l'enveloppe I I., tandis que la partie 15 de l'autre extrémité comporte une plaque 20 qui est fixée sur elle d'une manière amovible par des boulons 21.
Un dispositif de filtration et de eoales- eence 22, disposé dans la partie d'extrémité 14, ainsi que dans une partie de la partie een- trale 12 de l'enveloppe 11. sert à éliminer les matières solides étrangères et à exercer une action de coalescence sur la phase dispersée d'une émulsion introduite sous pression dans l'installation 10 par un tuyau 23 se raccor- dant à un orifice d'admission 24. Le dispositif de filtration et de coalescence 22 comporte un élément creux de forme allongée, se composant de deux manchons tubulaires 25 et 25a qui sont réunis par un tube perforé 29 qui peut être en métal déployé.
On voit que lc manchon 25 est fixé sur une bride 27, par exemple par soudure. Le cylindre 29 est fixé aux deux manchons 25 et 25a et le manchon 25a est fermé à son extrémité du côté gauche par un eouverele 26. Ces pièces forment un élément rigide monobloc. L'élément creux forme avee l'enveloppe extérieure un espace 28 autour de sa surface extérieure qui sera appelé espace d'admission.
Une masse de matière poreuse est disposée autour de la partie perforée 29 de l'élément creux et l'entoure complètement. Ainsi qu'on peut le voir, la matière poreuse consiste en un matelas 30, de fibres non tassées en forme de manchon, qu'on peut faire glisser sur l'extrémité fermée 26 de l'élément creux. de façon qu'il recouvre la portion perforée 29. Ce matelas 30 peut être en fibres miné- rales, par exemple en fibres de verre, ou analogues, peu tassées, de façon à former un élément poreux comportant des canaux de passage capillaires.
Le matelas 30 est plus long que la portion perforée 29 et, par suite, ses extrémités peuvent être maintenues en place d'une manière rigide par des colliers de serrage appropriés 31, amovibles, qui serrent le matelas contre les manchons 25 et 25a. Pour protéger la surface inférieure du matelas 30 contre la portion perforée 29, on peut enrouler une toile métallique à mailles fines 32 autour de la partie perforée contre laquelle le matelas 30 vient s'appliquer.
Un manchon 33, dont une extrémité est voisine, mais à une certaine distance de l'extrémité fermée 26 de l'élément creux, est logé dans cet élément. L'autre extrémité du manchon 33 est fixée sur le bord périphé- rique intérieur de la bride 27 qui supporte ainsi le manchon 33 en porte à faux, de la même manière que l'élément creux 25 décrit ci-dessus.
L'extrémité du manchon 33, du côté de la bride 27, communique avee l'intérieur de la partie centrale 12 de 1'enveloppe 11. En principe le manchon 33 et l'intérieur de la portion centrale 12 forment ensemble une ehambre 34, qui est séparée de l'espace d'admission 28 par une cloison comportant le matelas poreux 30. Un dispositif de séparation des liquides 35 est logé dans l'extrémité de plus grand diamètre de la chambre 34 formée par la partie centrale 12 de l'enveloppe.
Le dispositif de séparation des liquides 35 comporte, à une extrémité, une plaque 36, fixée par son bord périphérique, par exemple par des boulons 37, sur l'extrémité munie d'une bride de la partie centrale 12 de l'enveloppe. Le dispositif 35, qui est supporté en porte à faux à une extrémité par la plaque 36, comporte deux groupes d'éléments d'écartement de forme annulaire 38 et 39, représen- tés en détail sur les fig. 3 et 4. Les éléments d'éeartement 38 et 39 sont empilés alternativement bout à bout et une couche 40 en matigre poreuse est disposée entre les éléments adjacents 38 et 39 de chaque paire. L'élé- ment d'éeartement de l'extrémité 38 e.
st de forme générale semblable à celle des autres éléments 38, mais en diffère par le fait qu'il porte une paroi sur une de ses faces qui forme une plaque pleine à l'extrémité du dispositif de séparation 35.
Les éléments d'éeartement 38 et 39, y compris l'élément d'extrémité 38c, comportent trois saillies 41, percées d'un trou, et réparties sur la périphérie de chaque élément. Les saillies 41 des éléments d'éeartement 38, 38a et 39 sont dans le prolongement l'une de l'autre et, leurs trous coïncident avec des ouvertures dans les couches poreuses 40, de manière à pouvoir faire passer à travers 1'ensemble de ces éléments des tirants 42, filetés aux deux extrémités, sur lesquels se vissent des écrous de serrage 43.
La plaque d'extrémité 36 est aussi percée de trois trous espacés dans le prolongement des saillies 41., et dans lesquels passent les tirants 42 à l'extrémité desquels se vissent une série d'écrous de serrage 43.
Les deux groupes d'éléments d'écartement .-', 8 et 39 et les couches 40 de matière poreuse qui les séparent forment une série de compartiments 44 et 45, chaque compartiment 45 étant disposé entre des compartiments adja cents 44. Chaque compartiment 44, à l'exception du compartiment d'extrémité, est délimité par un élément ou bague d'écartement 38 et les couches poreuses 40 sont maintenues contre les deux faces de cet élément.
Un des compartiments 44 d'extrémité est délimité par l'élément d'écartement d'extrémité 38a et la couche poreuse 40 maintenue contre sa face intérieure, et le compartiment 44 de l'autre extrémité est délimité par un élément d'écartement 38 d'extrémité, la plaque d'extré- mité 36 et la couche poreuse 40 maintenue contre ses faces opposées. Chaque compatiment 45 est délimité par un élément d'écartement 39 et les couches poreuses 40 maintenues contre ces deux faces.
Les compartiments 45 seront appelés compartiments d'admission du dispositif de sépa- ration des liquides, dans lesquels le mélange des liquides non miscibles arrive de la chambre 34 par des orifices ou fentes allongées 46, appropriés, ménagés bout à bout sur la périphérie de chaque élément d'écartement 39.
Ainsi qu'on le verra plus loin, les couches poreuses 40 ne sont perméables que pour un des liquides du mélange passant dans les compartiments 45, et le liquide pour lequel les couches poreuses sont perméables les traverse et pénètre dans les compartiments 44. Les éléments d'éeartement 38, qui délimitent les compartiments 44, comportent des saillies 47 percées d'un trou, ces saillies présentant des fentes 48 entre leurs surfaces extérieures
(fig. 3), qui permettent au liquide coulant dans les compartiments 44 de passer par les fentes 48 dans les trous percés dans les saillies 47.
Les saillies 47 des éléments d'écartement.
38 sont dans le prolongement de saillies 49 percées d'un trou qui sont formées sur les éléments d'écartement 39 qui délimitent les compartiments 45. Les couches poreuses 40 sont percées de trous à l'endroit des saillies 47 et 49, de façon à former un collecteur 51 dans la partie inférieure du dispositif de séparation des liquides 35, collecteur qui part de l'élément d'éeartement de l'extrémité 38s et passe par un trou 52 perce dans la plaque d'extrémité 36.
Le liquide séparé dans les compartiments 44 ne peut passer que par les fentes 44 des éléments d'écartement 38 dans les trous perces dans les saillies 47 qui font partie du collecteur 51. Etant donné que les trous des saillies 49 des éléments d'écartement 39 vont
d'une face à l'autre de chacun de ces éléments (fig. 4), le liquide séparé qui coule
dans le collecteur 51 ne peut pas venir en
contact avec le mélange de liquides des eompartiments 45 qui sont délimités par les élé
ments d'écartement 39.
En principe, le dispositif de séparation
des liquides 35, qui vient d'être décrit, sert
d'élément à paroi poreuse pour la chambre
34 à travers lequel un des liquides peut pas
ser, tandis que l'autre liquide non miscible
avec lui est retenu. Le liquide qui passe à
travers cet élément à paroi poreuse sort par
le collecteur 51 et arrive dans une chambre
d'extrémité 53 formée par la partie d'extré-
mité 15 de l'enveloppe 11. Le liquide de la
chambre 53 sort de l'installation 10 par un
orifice 54 auquel se raccorde un tuyau de
sortie 55.
Un second orifice de sortie 56 avee
élément de fermeture amovible 57 est disposé
dans la chambre 53 dans une position diamé
tralement opposée à celle de l'orifice de sortie
54 et remplit la fonction décrite ci-après.
L'enveloppe 11 comporte deux récipients
dirigés vers le bas, 58 et 59, dont l'un clé
bouche dans 1'espace d'admission 28 et l'autre
dans la chambre 34, dans la région du dispo
sitif de séparation des liquides 35 qui vient
d'être décrit. Le liquide retenu par l'installa
tion 10 se rassemble dans les récipients 58 et
59, ainsi qu'il est. décrit ci-après, et ces réei
pients comportent des bouchons de vidange
amovibles 60 et 61 qui permettent de faire
sortir de temps en temps le liquide qui s'y
rassemble.
Lorsque l'installation 10 décrite ci-dessus
sert à séparer une phase dispersée d'une
émulsion dans laquelle des fines particules
d'un liquide formant cette phase dispersée
sont réparties dans un liquide formant une
phase continue, on fait arriver sous pression le mélange de liquides non miscibles formant
cette émulsion par le tuyau 24 dans l'espace d'admission 28. Lorsque l'installation a fone-
tionné pendant un certain temps, 1'espace d'admission 28 et le récipient 58 qui commn- nique avec ni sont entièrement remplis par le mélange des liquides non miscibles qui y sont introduits.
Pour permettre à l'air em-
prisonné dans 1'espace d'admission de s'en échapper, on peut retirer temporairement l'élément de fermeture 19 de l'orifice d'échappement 18 de la portion d'extrémité 14, de façon à envelopper complètement par le mélange l'élément creux 25.
Le mélange formant l'émulsion est introduit dans l'espace d'admission 28 sous une pression suffisante pour le faire passer par les canaux capillaires du matelas 30 dans 1'espace annulaire 62 formé entre l'élément creux 25 et le manchon 33. Le matelas 30 est en une matière possédant des propriétés physiques telles qu'elle se mouille de préférence par le liquide formant la phase dispersée, en présence de la phase continue.
Par exemple, lorsque de fines particules d'eau sont dispersées dans un hydrocarbure liquide formant la phase continue d'une émulsion, le matelas 30 est en une matière hydrophile qui se mouille de préférence par 1'eau, en présence d'un hydrocarbure liquide. Le matelas fibreux 30 peut être formé dans ce cas d'une matière telle que les fibres de verre ou analogue, ou par toute autre matière hy- drophile appropriée connue.
Inversement, lorsque de fines particules d'un hydrocarbure liquide sont dispersées dans l'eau ou dans une solution aqueuse, formant la phase continue d'une émulsion, on rend le matelas 30 hydrofuge, de faqon qu'il se mouille de pré férence par l'huile en présence de l'eau. Le matelas fibreux 30 peut être formé dans ce cas d'une matière telle que les fibres de verre et analogues, ayant été traitée d'une manière appropriée la rendant hydrofuge, par exemple par des silicones ou un produit eontenant un halogénure d'organo-silicium, ainsi qu'il est décrit dans le brevet des Etats-Unis
N 2306222.
Pendant que l'émulsion passe à travers la matière fibreuse qui forme le matelas 30, les diverses fibres se mouillent par les fines particules de liquide formant la phase dispersée de l'émulsion, étant donné que la matière du matelas se mouille de préférence par cette phase dispersée. Les fines particules du liquide formant la phase dispersée s'accumulent à la surface des diverses fibres, en provoquant ainsi leur coalescence en particules plus grosses de façon à former des gouttelettes ou masses de liquide qui se rompent mécaniquement ou se détachent des fibres et passent dans 1'espace annulaire 62.
On a constaté qu'un matelas 30 en une matière fibreuse telle que les fibres de verre, ou analogue, est particulièrement efficace au point de vue de son action provoquant la coalescence des fines particules du liquide formant la phase dispersée d'une émulsion, soit lorsque cette matière n'a pas été traitée et se mouille de préférence d'elle-même par l'eau, soit lorsqu'elle a été traitée, de façon à se mouiller de préférence par l'huile.
Lorsque le matelas 30 est formé par des fibres miné- rales non tassées, relativement longues, et d'une grosseur moyenne d'environ un micron, on obtient une masse de matière poreuse comportant des canaux de passage capillaires qui, non seulement est efficace au point de vue de son action provoquant la coalescence de la matière dispersée, mais encore est extrêmement efficace à titre de matière filtrante éliminant les matières solides étrangères des émulsions.
Etant donné que les matières solides étrangères ont souvent tendance à stabiliser les émulsions, on diminue leur stabilité en en éliminant d'une manière effi caee les matières solides étrangères, et on facilite l'action de coalescenee qui se produit pendant que l'émulsion passe dans les canaux capillaires du matelas 30.
L'action de coalescence initiale est exer eée sur la phase dispersée du mélange par le matelas 30. Les masses agglomérées de la ma tière dispersée et du liquide formant la phase continue passent dans l'espace annulaire 62 et le remplissent complètement lorsque l'installation 10 a fonctionné pendant un certain temps. Pour empêcher l'air d'être emprisonné dans la partie supérieure de 1'espace annulaire 62, la bride 27 est percée d'un petit évent 63 qui permet à l'air emprisonné de passer de 1'espace 62 à l'intérieur de la partie centrale 12 cle l'enveloppe 11.
Le mélange contenu dans l'espace annulaire 62 coule vers l'extrémité fermée 26 de l'élément creux 25. Puis la direction de son mouvement se renverse et il passe dans le manchon 33 et à l'intérieur de la portion centrale 12 de l'enveloppe. Lorsque l'installation a fonctionné pendant un certain temps, le manchon 33, l'intérieur de la portion centrale 12 et le récipient 59 qui communique avec elle sont remplis par le mélange.
Lorsqu'on commence à faire fonctionner l'installation 10, on peut retirer les éléments de fermeture amovibles 19 des évents 18 de la partie centrale 12, pendant un temps suffisant pour permettre à l'air emprisonné de s'échapper de l'intérieur de la partie centrale 12 et, par suite, au mélange d'envelopper complètement le dispositif de séparation 35 et de remplir l'espace dans lequel il se trouve.
Le manchon 33 qui tourne avec la partie centrale 12 de la chambre 34, oblige le liquide à parcourir un trajet horizontal entre la surface de sortie du matelas 30 et le dispositif de séparation des liquides 35. Le mélange de la chambre 34 passe par les orifices d'admission 46 du dispositif de séparation des liquides 35 et arrive dans les compartiments d'admission 45 dans lesquels le mélange vient en contact avee les couches poreuses 40.
Dans tous les cas, les couches 40 sont per méables pour le liquide formant la phase continue du mélange et imperméables pour les particules liquides formant la phase dispersée.
Le liquide passant à travers les couches 40 pénètre dans les compartiments 44, puis passe dans les saillies 47 des éléments d'écartement 38, par les fentes 48 formées dans ces saillies.
Le liquide formant la phase continue passe ensuite par le collecteur 51 de la partie inférieure du dispositif de séparation 30 dans la chambre d'extrémité 53 et sort de l'installation 10 par le tuyau de sortie 55. Ce tuyau de sortie étant disposé à la partie supérieure de la chambre 53, cette chambre, ainsi que les compartiments 44 et le collecteur 51, sont complètement emplis par le liquide formant la phase continue du mélange, lorsque l'installation a fonctionné pendant un certain temps.
Les membranes poreuses du dispositif de séparation des liquides 35, quoique non limitées à cette forme de réalisation, peuvent consister en couches d'un tissu serré, en fibres de verre ou analogues, de façon à former plusieurs parois poreuses comportant des canaux de passage capillaires. Lorsque le liquide formant la phase continue du mélange est l'ean ou une solution aqueuse, les couches poreuses sont en une matière hydrophile et mouillées de préférence par l'eau. Les couches 40, en tissu de fibres de verre et analogues, se mouillent de préférence par l'eau et des qu'elles sont ainsi mouillées, empêchent un autre liquide non miscible avec l'eau passer.
Inversement, lorsqu'un hydrocarbure liquide constitue la phase continue du mélange, les couches se mouillent de préférence par l'huile et sont hydrofuges. Lorsque les couches sont tissées en fibres de verre et analogues, on peut les rendre hydrofuges en les traitant par des silicones ou un produit contenant un halogénure d'organo-silieium, ainsi qu'il a été dit, ou de toute autre manière appropriée connue. Lorsque des silicones mûrissant à chaud servent à rendre hydrofuges les couches en tissu de verre serré, les surfaces formées sur les couches sont dures et insolubles dans les hydrocarbures liquides.
Si on suppose que les couches 40 sont rendues hydrofuges et que leurs canaux capil- laires se mouillent facilement par un hydrocarbure liquide, l'hydrocarbure liquide, qui forme la phase continue, est en contact étroit avec les parois de chaque canal capillaire des couches 40 et la surface qui entoure immédiatement son orifice d'entrée. Une tension interfaciale entre l'hydrocarbure liquide et la matière dispersée, telle que 1'eau, empêche l'eau de venir en contact avec les couches, étant donné qu'elles sont mouillées par l'hydrocarbure liquide. Sous l'effet d'une pression même légère, l'interface entre l'hydrocarbure liquide et l'eau a tendance à pénétrer sous forme de ménisque à l'entrée du canal capillaire.
Une force agissant à l'interface des deux liquides, qui dépend de la tension interfaciale des liquides et est engendrée par elle, s'oppose à la pénétration des ménisques des interfaces de l'hvdrocarbure liquide et de l'eau.
La résistance opposée par la force engen drée par la tension interfaciale à l'entrée de chaque canal capillaire dépend de la longueur du périmètre du canal à son entrée. Une pression critique ou pression de rupture est atteinte au moment ou la différence de pression dans les couches 40 augmente et fait prendre une forme bombée à la surface interfaciale et provoque sa dilatation aux points où elle peut se distendre à l'entrée du canal l eapillaire, en la rendant sensiblement paral lèle à l'axe du canal capillaire et à ce moment 1'eau on le liquide normalement retenu commence à couler dans le canal capillaire.
Tant que la différence de pression dans les couches ne dépasse pas une valeur maximum déterminée, qui vient d'être appelée pression de rupture , l'interface entre les liquides non miscibles ne se rompt pas à l'entrée des canaux capillaires et l'hydrocarbure liquide contenu dans les canaux n'est pas déplacé par 1'eau. La pression de rupture dépend de plusieurs facteurs parmi lesquels sont la tension interfaciale des liquides et la section maxi mum des canaux capillaires. Elle augmente pour des liquides dont la valeur de la tension interfaeiale est plus grande, est inversement proportionnelle à la section des pores, c'est à-dire diminue lorsque la section maximum des canaux capillaires augmente.
L'installation occupe la position de la fig. 1, lorsque le poids spécifique du liquide formant la phase dispersée est plus grand que celui du liquide formant la phase continue. Les fines particules de la matière dis persëe plus lourde s'agglomèrent sur les couches 40 en formant des particules ou masses agglomérées plus grosses de liquide qui tombent par leur propre poids, au fond de la chambre 34 et dans le récipient collecteur 59. En disposant plusieurs fentes allongées 46 bout à bout autour de la périphérie de chaque élément d'écartement 39, on facilite le mouvement de deseente des masses agglomé- rées de la matière dispersée par la différence des poids spécifiques.
De même les masses agglomérées de la matière dispersée formées sur le matelas 30 et entraînées par le liquide passant dans le manchon 33 se déposent et tombent à travers la phase continue plus lé- gère par la différence des poids spécifiques, de la partie supérieure de la chambre 34 dans sa partie inférieure. La a longueur et le diamètre du manchon 33 sont choisis de préfé- rence de façon à faire tomber les gouttes ou masses agglomérées de la phase dispersée de grosseur moyenne, de la hauteur verticale du manchon 33 pendant le mouvement du mélange d'une extrémité à l'autre du manchon.
Par suite, même lorsque les gouttes ou masse agglomérées de la phase dispersée pé- nètrent dans l'extrémité la plus élevée du manchon 33 en venant de l'espace annulaire 62, les masses agglomérées de grosseur moyenne entraînées par le liquide se dirigeant vers le dispositif de séparation 35 tombent ou se déposent à une vitesse suffisante à travers le composant le plus léger du mélange pour qu'une fraction notable de ces masses agglomérées passe du manchon 33 dans une région très voisine de sa partie inférieure.
Ces masses agglomérées de matière dispersée continuent à tomber à travers le liquide le plus léger du mélange, une fois sorties du manchon 33 et passent dans le récipient 59 dans lequel elles se ressemblent.
En disposant le manchon 33 dans l'élé- ment creux 25 pour renverser le mouvement de la circulation du mélange à l'extrémité fermée 26, on réalise un trajet de circulation horizontal du mélange, dans lequel sa turbulence est minimum. La turbulence du mouvement du liquide étant minimum dans le man chon 33, on facilite la séparation efficace des masses agglomérées de matière dispersée par la différence des poids spécifiques.
Une fraction notable des masses agglomérées de matière dispersée qui se forment sur le matelas 30 se dépose ainsi et tombe dans le manchon 33 et passe directement dans le récipient collecteur 59 sans venir en contact avec les couches poreuses 40 du dispositif de séparation des liquides 35 ni exercer aucune action sur elles. On rend ainsi notablement moins importante la fonction à remplir par le dispositif de séparation 35 au point de vue de la coalescence des fines particules liquides formant la phase dispersée, en permettant ainsi au dispositif de séparation 35 de fone- tionner d'une manière efficace dans la sépa- ration des phases des liquides non miscibles.
L'agglomération initiale des fines particules liquides formant la phase dispersée s'ef- fectue sur la partie perforée 39, ainsi qu'il a déjà été dit. L'agglomération résiduelle ou finale de la phase dispersée s'effectue dans le dispositif de séparation 35 à la surface des couches poreuses 40. Celles-ci retiennent les gouttes des particules liquides de la matière dispersée de grosseur inférieure à la grosseur moyenne, ainsi que les gouttes de grosseur moyenne qui sont entraînées par des courants turbulents et ne se déposent pas immédiatement au fond de la chambre 34 en sortant du manchon 33.
Les particules liquides de la phase dispersée de grosseur inférieure à la grosseur moyenne et ne se déposant pas ou ne tombant pas dans la partie inférieure du manchon 33, traversent la chambre 34 et arrivent dans les compartiments d'entrée 45 du dispositif de séparation des liquides 35.
On voit qu'un trou 64 est percé dans la bride 27 à la partie inférieure ou du fond de l'espace annulaire 62. La partie inférieure de 1'espace 62 se trouve au-dessus de la partie inférieure du matelas 30. On a constaté que lorsque la phase dispersée est l'élément le plus lourd du mélange, les masses liquides agglomérées de la phase dispersée ont tendance à se rassembler dans la partie inférieure de 1'espace 62 au-dessus du matelas 30.
Etant donné qu'une séparation partielle de cette ma tière dispersée se produit dans l'espace 62. le trou 64 permet à ce liquide aggloméré de passer de l'espace 62 directement dans l'extré- mité de plus grande section de la chambre 34 dans la région du récipient collecteur 39 et de se déposer dans ce récipient. Mais ce trou 64 est relativement petit et le liquide y passe relativement lentement, tandis que la masse du mélange eireule dans l'espace 62 vers la paroi d'extrémité fermée 26 de l'élément creux 25.
Dans bien des cas, le mélange introduit dans 1'espace d'admission 28 contient des masses liquides agglomérées de la phase dispersée. Pour permettre à ces masses agglomé- rées de matière dispersée de se rassembler immédiatement, on dispose le récipient 58 à la partie inférieure de l'espace d'admission 28.
Les masses agglomérées de matière dispersée se déposent et tombent dans le récipient 58 et s'y rassemblent, lorsque la phase liquide dispersée constitue l'élément le plus lourd du mélange. Les masses agglomérées de matière dispersée se rassemblent dans les récipients 58 et 59 et déplacent le liquide plus léger qui forme la phase continue du mélange et ce liquide aggloméré peut être évacué de temps en temps de l'installation 10 en enlevant les bouchons de vidange respectifs 60 et 61.
Lorsque le liquide formant la phase dispersée est l'élément le plus léger du mélange, l'installation 10 peut servir dans les mêmes conditions simplement en le montant en position renversée par rapport à la fig. 1. Pour mettre l'installation en marche au commence- ment, on enlève les bouchons de vidange 60 et 61 pour permettre a l'air emprisonné dans l'espace d'admission 28 et la chambre 34 de s'échapper et le trou 64 sert d'orifice d'échappement de l'air emprisonné, dans l'es- paee annulaire 62. Pendant que l'installation 10 fonctionne, l'enveloppe 11 y compris les récipients 58 et 59 est entièrement remplie de liquide.
Lorsque l'installation 10 fonctionne en position renversée, on ferme de préférence l'orifice de sortie 54 et le liquide formant la phase continue sort par un tuyau se raccor dant à l'orifice de sortie 56, de sorte que ce liquide remplit la chambre 53, le collecteur 51 et les compartiments 44 du dispositif de séparation.
Les masses agglomérées de la phase dispersée plus légère entrant dans le manchon 33 y montent pendant que le mélange coule vers le dispositif de séparation des liquides 35.
Ainsi qu'il a déjà été dit, la longueur et le diamètre du manchon 33 sont choisis de préférence de façon à permettre aux gouttes ou masses liquides agglomérées, de grosseur moyenne, de monter à une hauteur sensiblement égale au diamètre du manchon pendant que ces gouttes avancent de l'extrémité d'entrée à l'extrémité de sortie du manchon 33.
Une fraction notable des masses liquides agglomérées sort du manchon 33 dans sa partie la plus élevée et continue à monter dans le récipient collecteur 59, sans venir en contact avec les couches 40 du dispositif de séparation des liquides ni exercer aucune action sur elles.
Les gouttes de matière dispersée d'une grosseur inférieure à la grosseur moyenne, qui ne montent pas aussi vite que les gouttes de grosseur moyenne, ainsi que les masses liquides agglomérées de grosseur moyenne, qui sont entraînées par des courants turbulents et ne montent pas dans la chambre 34, passent dans le dispositif de séparation des liquides 35. Ces masses liquides agglomérées qui passent dans le dispositif de séparation des liquides s'agglomèrent sur les surfaces des couches 40 et, en raison de la différence des poids spécifiques, montent en traversant le liquide plus lourd qui forme la phase continue. Ces masses agglomérées de la matière dispersée se rassemblent également dans le récipient collecteur 59.
Le liquide aggloméré qui se rassemble dans les récipients 58 et 59 déplace le liquide formant la phase continue et peut être évacué de l'ins- tallation 10 de temps en temps d'une manière quelconque appropriée, par exemple par siphonage.
Lorsque l'installation fonctionne en position renversée, la matière dispersée qui se rassemble et se stratifie dans la partie supérieure de l'espace 62, peut passer par le trou 64 directement dans l'extrémité de plus grande section de la chambre 34. Alors qu'une certaine quantité de liquide peut passer de l'espace 62 par le trou 63, lorsque 1'installation 10 est renversée et que la phase dispersée constitue l'élément le. plus léger du mélange, le liquide passe par ce trou relativement lentement, étant donné que la masse du mélange de l'espace 62 coule vers l'extrémité fermée 26 de l'élément creux 25, ainsi qu'il a déjà été dit.
Si on le désire, on peut faire sortir automatiquement et d'une manière continue de l'installation 10 le liquide aggloméré qui se rassemble dans les récipients 58 et 59. A cet effet, chaque récipient collecteur peut comporter une portion cylindrique 66, étroite, de section réduite, qui se dirige vers le bas à partir de son extrémité inférieure (fig. 6). La portion 66 comporte à son extrémité inférieure un épaulement intérieur 67, sur la surface inférieure duquel se trouve une garniture étanche, élastique 68, contre laquelle vient se serrer une bride 69 formée à l'extrémité inférieure d'une pièce poreuse 70.
La pièce poreuse 70 se dirige vers le haut dans la partie cylindrique 66 et son extrémité supérieure fermée se trouve à peu près à la même hauteur qu'un bouchon d'amorçage amovible 71, disposé sur le côté de la partie cylindrique 66.
L'extrémité inférieure de la partie cylindrique 66 comporte un filetage intérieur dans lequel se visse un chapeau de serrage 72, qui s'applique contre la bride 69 et une garniture étanche, élastique, appropriée 73 est disposée entre ces deux pièces. Un tube 74 fixé à son extrémité inférieure sur le chapeau 72, dans un trou central de ce chapeau, se dirige vers le haut dans la pièce poreuse 70 et se termine au voisinage de son extrémité fermée. Une plaque de couverture inférieure 74a se visse à la partie inférieure de la partie 66 et est percée d'un trou fileté sur lequel est fixé un tuyau de vidange 75, d'une manière amovible.
La pièce poreuse 70 peut être en matière céramique, de nature hydrophile et se mouillant de préférence par l'eau. Cette pièce po reuse est susceptible d'éliminer automatiquement une phase aqueuse dispersée qui se rassemble dans les récipients 58 et 59. Lorsque la matière céramique qui forme la pièce 70 est mouillée et que ses pores sont remplis d'eau, la pièce 70 est conditionnée de façon à laisser passer la phase aqueuse dispersée et à ne pas laisser passer le liquide formant la phase continue et ne se mélangeant pas avec elle.
Le bouchon d'amorçage 71 a pour but de faciliter la mise en état de fonctionnement de la pièce 70 pour lui permettre de faire sortir automatiquement une phase aqueuse dispersée de l'installation 10, de sorte que la partie 66 peut être remplie d'eau, de façon à entourer complètement la pièce creuse 70. L'eau introduite dans la portion 66 passe par les canaux capillaires de la pièce 70 et lorsque le niveau du liquide atteint dans la pièce 70 l'extrémité supérieure du tube creux 74, le liquide peut se déverser par ce tube. Du fait de la présence du tube 74, la presque totalité de la surface de la pièce 70 reste toujours mouillée et l'eau remplissant les pores ne risque pas de se perdre par évaporation.
Quoique l'eau contenue dans la pièce 70 ne soit pas en contact avec sa surface intérieure supérieure, les pores de la pièce 70 au-dessus du niveau du liquide restent également remplis de liquide, du fait que 1'eau monte dans la paroi de la pièce 70 par attraction capillaire ou par une action analogue à celle d'une mèche.
Une fois la pièce poreuse 70 en état de fonctionner par le remplissage de ses pores avec de l'eau, la phase aqueuse dispersée qui se rassemble dans le récipient 59 et, en sortant, arrive dans la partie cylindrique 66, peut traverser la pièce 70 et pénétrer à l'intérieur de cette pièce. Etant donné que les pores de la pièce 70 sont remplis d'eau, le liquide qui forme la phase continue et ne se mélange pas avec 1'eau ne passe pas normalement par ces pores. Tant que la différence de pression dans la paroi de la pièce 70 ne dépasse pas la pression de rupture définie eidessus, l'interface entre 1'eau contenue dans les pores de la pièce 70 et le liquide formant la phase continue ne se rompt pas et le liquide formant la phase continue ne déplace pas 1'eau remplissant les pores.
Par suite, lorsque la phase aqueuse dispersée se rassemble dans le récipient 59 et passe dans la partie cylindrique 66 de section réduite, cette eau sort automatiquement de l'installation 10 sous l'effet de la différence de pression qui prend naissance dans la paroi de la pièce poreuse 70.
Lorsque la phase dispersée du mélange est un hydrocarbure liquide, la pièce poreuse 70 en matière céramiquepeutêtrerenduemouil- lable de préférence par l'huile, ou hydrofuge, en la traitant par une substance hydrofuge connue, quelconque, semblable à celle dont il a été question ci-dessus. Dans ce cas. il n'est pas absolument nécessaire de préparer la pièce poreuse 70 au moyen du bouchon d'amor- gage 71, quoiqu'on puisse le faire si on le désire. Lorsque les masses agglomérées d'hydrocarbure liquide se rassemblent dans le réeipient. 59 et, en en sortant, arrivent dans la partie cylindrique 66, elles peuvent passer librement par les canaux capillaires de la paroi hydrofuge.
Etant donné que les pores de la pièce 70 sont remplis par l'hydrocar- bure liquide, le liquide qui forme la phase continue et ne se mélange pas avec lui, tel que 1'eau par exemple, ne passe normalement pas par les canaux capillaires, tant que la dif férence de pression dans la paroi poreuse ne dépasse pas la pression de rupture définie eidessus.
Lorsque la matière dispersée constitue l'élément le plus léger du mélange et que l'ins- tallation fonctionne en position renversée par rapport à celle de la fig. 1, le tube-déversoir 74 est inutile dans la pièce poreuse 70, étant donné que cette pièce reste toujours remplie par le liquide formant la phase dispersée pendant que ce liquide sort automatiquement de l'installation. Il doit être bien entendu que des mesures peuvent être prises pour faire sortir automatiquement le liquide dispersé des deux récipients 58 et 59 ou de l'un ou l'autre seulement.
Il ressort de ce qui précède que l'installation décrite ci-dessus permet de traiter des émulsions et autres'mélanges de liquides non miscibles pour éliminer d'une phase continue un autre liquide ne se mélangeant pas avec elle. L'installation 10 est de forme extrêmement ramassée et fonctionne d'une manière efficace, le dispositif de séparation des liquides 35 comportant des surfaces de parois poreuses, de grande étendue globale en contact avee le mélange et occupant un espace aussi restreint que possible. Par exemple, dans un cas particulier, une installation d'une manière générale analogue à celle qui est représentée et décrite est susceptible de traiter 378, 5 litres d'essence par heure et d'en éli- miner d'une manière efficace une phase aqueuse dispersée.
La longueur totale de cette installation est d'environ 0, 80 m. Le diamètre de 1'enveloppe 11 est d'environ 0, 20 m et la hauteur totale, y compris les récipients collec- teurs 58 et 59, est d'environ 0, 38 m.
L'installation 10 est construite et disposée de façon à permettre de démonter le dispositif de séparation des liquides 35 pour le nettoyer et l'examiner, sans démonter le raccord de sortie 54. Si on désire démonter le dispositif de séparation 35 de l'enveloppe 11, on retire la plaque d'extrémité 20, puis on dé- monte la plaque de plus grande largeur 36 de l'extrémité à bride de la partie centrale 12 ; on peut alors enlever le dispositif de séparation 35 de l'extrémité de l'enveloppe par la partie d'extrémité 15, sous forme d'élé- ment monobloc. De même, si on désire examiner le dispositif de coalescence et de filtration 22, on peut démonter la partie d'extré- mité 14 et la faire sortir sans démonter le raccord d'admission 24.
La longueur de la portion d'extrémité 14 de l'enveloppe est choisie de façon que, lorsqu'elle est détachée de la portion centrale 12, la majeure partie de l'élé ment creux 25 est accessible et par suite on peut facilement remplacer le matelas 30 par un matelas neuf ou une masse de matière poreuse lorsqu'il est nécessaire de le faire.
Le dispositif de séparation des liquides 35 est un élément de construction rigide et de forme ramassée et il est construit de façon que les couches 40 soient maintenues d'une manière efficace entre les éléments d'écartement 38 et 39. Etant donné que les éléments d'écartement 38 comportent des saillies 47 à trou et fentes 48 entre leurs faces, les couches 40 sont maintenues par les parties des éléments d'écartement 38 qui se trouvent à côté et dans le prolongement des saillies percées 49 des éléments d'écartement 39. On réalise ainsi un joint étanche dans les régions où la phase liquide continue sort des compartiments 44 et passe par les trous des saillies 47 qui, ainsi qu'il a été dit, sont dans le prolongement des saillies percées 49 et forment le collecteur 51.
Le dispositif de séparation des liquides 35 des diverses applications de l'installation 10 qui vient d'être décrite, comporte de préfé- rence des couches poreuses 40 avec canaux capillaires de dimensions maximum, de façon à obtenir le débit le plus avantageux dans ces canaux, du liquide formant la phase continue du mélange de liquides non miscibles. Cette dimension maximum des canaux capillaires dépend de plusieurs facteurs, ainsi qu'il a déjà été dit, qui sont la tension interfaciale des liquides non miscibles et la différence de pression qui doit s'établir dans les couches poreuses.
Cette différence de pression qui s'établit dans les couches poreuses est toujours comprise dans un intervalle inférieur et voi- sin de la pression de rupture définie ci-dessus, de sorte que le seul liquide passant dans les canaux capillaires est le liquide pour lequel les couches poreuses sont perméables.
REVENDICATIONS :
I. Procédé de séparation d'un mélange de liquides dont le premier se trouve dispersé à l'état de fines particules dans le second non miscible avec lui, procédé caractérisé en ce qu'on fait passer le mélange à travers une masse d'une matière poreuse, de façon à agglomérer mécaniquement les particules du premier liquide, puis on refoule le mélange contre un élément à parois poreuses, imper meubles pour le premier liquide et perméables pour le second, de façon à faire passer le
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.