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DES
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oxygen
(2)
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Gene Or Protein
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Etre
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DANS
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SanS
(1)
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Tif
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Generic
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acids
(3)
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Physical
(2/ 2)
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de 90 %
(1)
[18][_]
90 % de
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522529A1
Family ID 2281311
Probable Assignee Degussa
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
EN Title Loop reactors are often used for mixing and reacting liquid
phases or components with liquid, gaseous and/or solid...........
FR Title PROCEDE ET DISPOSITIF POUR MELANGER ET FAIRE REAGIR DES
COMPOSANTS LIQUIDES AVEC D'AUTRES COMPOSANTS LIQUIDES GAZEUX OU
SOLIDES
Abstract
_________________________________________________________________
Loop reactors are often used for mixing and reacting liquid phases or
components with liquid, gaseous and/or solid phases or components. A
very narrow residence time distribution of the individual components
and a good, homogeneous mixing are obtained when the feed and
withdrawal of the component mixture take place, perpendicular to the
loop plane, at spatially separated places within the mixing space, so
that the component mixture is constrained to a spiral loop path
perpendicular to the loop plane.
A.L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF DESTINE A MELANGER
ET FAIRE REAGIR DES COMPOSANTS LIQUIDES AVEC D'AUTRES COMPOSANTS,
LIQUIDES, GAZEUX OU SOLIDES SUIVANT UN CIRCUIT EN BOUCLE DANS UN
COMPARTIMENT DE MELANGE.
B.LES ORGANES D'ALIMENTATION 6 ET D'EVACUATION 7 DU COMPARTIMENT DE
MELANGE SONT SEPARES DANS L'ESPACE ET DES CORPS DE GUIDAGE 3 PLANS
SONT RELIES AUX PAROIS 5 DU REACTEUR PAR DES PAROIS FRONTALES 4
ASSURENT LA REGULARITE DE LA CIRCULATION EN BOUCLE.
C.CETTE DISPOSITION DES ORGANES D'ALIMENTATION ET D'EVACUATION PERMET
DE DONNER UNE BONNE REGULARITE A LA CIRCULATION ET PROCURE UNE
SENSIBLE ECONOMIE D'ENERGIE.
Description
_________________________________________________________________
Procede et dispositif pour melanger et faire reagir
des composansliquides avec d'autres composants liqui
des, gazeux ou solides ".
L'invention concerne un procede et un dis
positif pour melanger et faire reagir des composants liqui
des avec d'autres composa#liquides, gazeux et/ou soli
des, suivant un circuit en boucle dans le compartiment
de melange d'un reacteur en boucle.
Dans l'industrie chimique, le traitement
des water usees, la purification des gaz d'echappement
ainsi que la biotechnologie, il est souvent necessaire
de melanger une phase liquide avec des phases qui peuvent
etre gazeuses, liquides ou solides, ces phases ou les
composants de ces phases devant reagir entre eux. Pour
un bon deroulement de la reaction, ainsi que pour les
manipulations de regulation du systeme, une repartition
etroite des temps de sejour des phases dans le reacteur
est souvent necessaire.
Pour le melange et la reaction de phases
de cette nature, il existe des reacteurs en boucle, dans
lesquels le melange des phases passe, a l'interieur du
compartiment de melange, entre la penetration des compo sanS et
l'evacuation du melange, grace a une realisation
appropriee du compartiment de melange equipe de corps de
guidage, dans ce qu'on appelle des boucles. Le reacteur
en boucle occupe donc une position intermediaire entre un appareil
melangeur a agitation et un appareil reacteur, les processus
d'ecoulement dans le reacteur etant importants pour la vitesse de
reaction, le conversion, le debit, le rendement et l'homogeneite du
produit.
Generalement, un reacteur en boucle est constitue par un corps de
reacteur cylindrique, dans lequel se trouve fixe concentriquement un
tube de guidage (brevet DE 25 16 284). Il comporte en outre un organe
pour faire circuler les composants a melanger, ainsi qu'une
alimentation en liquide disposee concentriquement au tube de guidage.
Le courant liquide avec les composants a melanger penetre dans le tube
de guidage, et aux extremites superieure et inferieure de celui-ci, il
est devie de 1800. Afin d'obtenir une circulation repetee et ainsi un
bon effet de melange, l'evacuation du melange s'effectue par un anneau
creux dans le tube de guidage, qui est relie aussi bien avec le
compartiment de melange qu'avec un tube d'evacuation.Cette
construction presente cependant l'inconvenient que l'ecoulement
suivant la boucle est perturbe par le tube d'evacuation, par ou le
liquide est envoye a l'exterieur depuis l'anneau creux concentrique,
ce qui entraine un effet de melange inverse indesirabte. De plus, la
circulation repetee souhaitee du liquide n'est pas assuree dans une
mesure suffisante.
Afin d'obtenir un melange aussi homogene que possible des phases ou
des composants et de conduire ainsi la reaction de facon optimale, il
est necessaire que le spectre des temps de sejour des composants dans
le reacteur soit etroit. Un spectre ou -une repartition etroits des
temps de sejour signifie que le temps de sejour de chaque particule
individuelle est proche du temps de sejour moyen. A cet effet, il faut
disposer d'un courant defini, et eviter le plus possible les
perturbations de courant dues a des pieces incorporees.
Alors que dans une cuve a agitation, on
trouve une forme d'ecoulement desordonnee (fort melange
inverse), il regne dans les reacteurs en boucle connus
un courant principal defini, qui limite le melange inver
se. Mais malgre les ameliorations des durees de sejour,
les reacteurs en boucle connus ne sont pas adaptes a
toutes les applications.
En consequence, l'invention a pour objectif
de proposer un procede pour melanger et faire reagir des
composaniliquides avec d'autres composais liquides, gazeux
et/ou solides, suivant un circuit en boucle dans le com
partiment de melange d'un reacteur en boucle qui permette
d'obtenir, avec un melange bien homogene des composants, une
repartition etroite des temps de sejour des compo
sants individuels. Il fallait aussi proposer un disposi
tif ou l'on evite la perturbation du trajet d'ecoulement en boucle,
due a des pieces incorporees comme les tuyaux d'evacuation.
A cet effet, l'invention propose un procede caracterise en ce que, par
l'arrivee et l'evacuation du melange de composants des endroits
separes dans l'espace, a l'interieur du compartiment de melange,
perpendiculairement au plan de la boucle, le melange de composants est
force de suivre un circuit en boucle en forme de spirale,
perpendiculaire au plan des boucles.
Par la superposition d'un composant de vitesse supplementaire,
perpendiculaire au plan normal des boucles, on est surpris d'obtenir,
avec un effet de melange optimal des phases et des composants, une
reparti
tion tres etroite des durees de sejour. Alors que dans
les reacteurs en boucle connus jusqu'a present, a syme
trie de rotation, l'alimentation et l'evacuation des
composants effectuent dans chacun des differents plans
de boucle, dans le procede de l'invention, les amenees
et les evacuations sont separees dans l'espace, par exem
ple a l'avant (amenees) et a l'arriere (evacuations) du compartiment
de melange.
Le procede selon l'invention pour melanger et faire reagir des
composants liquides avec d'autres composants liquides, gazeux et/ou
solides, s'effectue avantageusement dans un reacteur en boucle avec
compartiment de melange, corps de guidage, organes d'alimentation et
d'evacuation pour le melange de composants dispositif caracterise en
ce que les organes d'alimentation et d evacuation sont disposes
separement dans l'espace, dans differents points de l'axe du
compartiment de melange, perpendiculairement au plan de la boucle, et
que les corps de guidage de conformation plane, sont en liaison avec
les parois du reacteur au moyen de deux parois frontales,
parallelement au plan des boucles.
De preference, les organes d'alimentation et d'evacuation sont
disposes dans les corps de guidage et/ou dans les parois du reacteur,
de facon a ne pas perturber l'ecoulement suivant la boucle.
I1 est avantageux que les dimensions du compartiment de melange soient
entre elles dans un rapport longueur: hauteur: largeur de 2: 2: 1. Il
peut toutefois avoir aussi d'autres dimensions.
Comme organes d'alimentation du melange de composants, des injecteurs
a trous ou des fentes se sont averes efficaces, et comme organes
d'evacuation, des fentes et des percages.
L'effet de melange inverse des composants du melange peut etre reduit
encore davantage par incorporation de parois de guidage dans le
compartiment de melange, dans un sens parallele au plan des boucles.
Un mode de realisation recommande de l'invention est ce qu'on appelle
le reacteur a double boucle.
Le compartiment de melange est divise ici, par incorporation de deux
corps de guidage paralleles, et la disposition correspondante des
organes d'alimentation et d'evacuation est repartie, de telle facon
qu'il peut se former une double boucle avec deux ecoulements en boucle
qui passent en sens inverse. L'amenee des composants s'effectue ici de
preference par des buses ou fentes pratiquees dans les parois du
reacteur dans le plan de contact des deux boucles, et l'evacuation,
par des orifices egalement situes dans les parois du reacteur ou dans
les corps de guidage.
On a constate avec surprise que le reacteur en boucle selon
l'invention consomme nettement moins d'energie que les reacteurs en
boucle connus.
Les figures I et Il representent de facon schematique un mode de
realisation exemplaire de l'interieur de deux reacteurs en boucle, en
projection oblique.
Le compartiment de melange 2 du reacteur en boucle 1 contient un corps
de guidage 3 plan, dont les deux parois frontales 4 sont fixees
parallelement au plan de la boucle sur les parois 5 du reacteur, et
sont donc en liaison avec celui-ci. La conduite d'alimentation 6 est
separe dans l'espace de la conduite d'evacuation 7, et ce sur un axe
perpendiculaire au plan de la boucle.
De ce fait, le melange de composants est oblige de parcourir un
circuit en boucle 8 en forme de spirale, perpendiculaire au plan de la
boucle.
La figure Il montre un reacteur dit a double boucle. Dans le
compartiment de melange 9, sont incorpores deux corps de guidage 10,
11 paralleles, et separes l'un de l'autre. L'amenee des composants
s'effectue par des fentes 13 du fond du reacteur.
L'invention sera mieux comprise a l'aide des exemples ci-apres
1. Dans le traitement des water usees, on doit melanger des water de
rejet basiques ou acidsavec des acidsou des bases de facon a obtenir
la neutralisa tion. La regulation precise de la neutralisation, pour
une composition variable des water usees, necessite une repartition
etroite du temps de sejour des composants.
On a effectue des mesures comparatives dans deux reacteurs ayant le
meme volume de remplissage.
Le reacteur A etait constitue par un reacteur de type courant selon le
brevet DE 25 16 284, tandis que le reacteur B etait un reacteur a
double boucle selon l'invention, conforme a la figure Il.
Au cours des mesures, l'water passait en continu dans les reacteurs.
Apres mise en service de l'introduction dosee d'acidou de base, on a
mesure le temps necessaire pour atteindre 90 X de la concentration
finale a la sortie du reacteur. Les memes mesures ont aussi ete
effectuees, inversement, avec arret de l'introduction mentionnee.
Comme le montre le tableau, les durees caracteristiques (valeur de 90
%) peuvent, pour un meme debit, etre fortement reduites dans le
reacteur selon l'invention, la perte de pression etant inferieure d'un
facteur 3 environ.
Pour des pertes de pression (consommation d'energie) egales, on a pu
faire passer une quantite pratiquement double dans le meme volume de
reacteur.
2. Dans les procedes immerges aerobies, comme on les trouve souvent
dans les fermentations et dans la clarification biologique des water
usees, les microorganismes doivent etre alimentes suffisamment aussi
bien en oxygen qu'en substrats nutritifs.
Un procede favorable du point de vue energetique pour introduire
l'oxygen de l'air, consiste communement a utiliser des injecteurs pour
la fourniture du gaz.
Le procede selon l'invention avec reacteur a double boucle a ete mis
en oeuvre dans une serie d'essais pour le traitement biologique des
water usees, l'in- troduction s'effectuant a l'aide d'injecteurs.
Outre une consommation d'energie avantageuse, on a pu obtenir en
raison de la repartition favorable des temps de sejour, une excellente
possibilite de regulation du procede concernant la biomasse, la teneur
en matieres nutritives, le pH, etc.
Tableau
Comparaison des durees de sejour dans divers reacteurs a boucles.
Changement debit Pression duree necessaire pour
atteindre 90 % de la
valeur finale de - a M3/h bar sec
L. Eau-addition d'acide
Reacteur A 1,5 1,8 16,5
Reacteur B 1,5 0,5 14,0
2,7 1,6 10 2. Acide-addition d'
water
Reacteur A 1,5 1,8 370
Reacteur B 1,5 0,6 186
2,7 1,6 35 3. Eau-addition de base
Reacteur A 1,5 1,8 17,7
Reacteur B 1,5 0,5 17,5 4. Base- addition d'
water
Reacteur A 1,5 1,8 223
Reacteur B 1,5 0,5 186
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
10) Procede pour melanger et faire reagir des composntsliquides avec
d'autre composants liquides, gazeux et/ou solides, suivant un circuit
en boucle dans le compartiment de melange d'un reacteur en boucle,
procede caracterise en ce que, par l'arrivee et l'evacuation du
melange decomposaits a des endroits separes dans l'es- pace, a
l'interieur du compartiment de melange, perpendiculairement au plan de
la boucle, le melange de composants est force de suivre un circuit en
boucle en forme de spirale, perpendiculaire au plan des boucles.
20) Dispositif pour melanger et faire reagir descomposaits liquides
avec d'autres composants liquides, gazeux et/ou solides, selon la
revendication 1, dans un reacteur en boucle avec compartiment de
melange, corps de guidage, organes d'alimentation et d'evacuation pour
le melange de composants dispositif caracterise en ce que les organes
d'alimentation (6) et d'evacuation (7) sont dis poses separement dans
l'espace, dans differents points de l'axe du compartiment de melange,
perpendiculairement au plan de la boucle, et que les corps de guidage
(3) de conformation plane, sont en liaison avec les parois du reacteur
(5) au moyen de deux parois frontales (4), parallement au plan des
boucles.
30) Dispositif selon la revendication 2, caracterise en ce que les
organes d'alimentation (6) et d'evacuation (7) sont disposes dans les
corps de guidage (3) et/ou dans les parois du reacteur (1).
40) Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caracterise en
ce que les dimensions du compartiment de melange (2) sont entre elles
dans un rapport longueur: hauteur: largeur de 2: 2: 1.
50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 a 4,
caracterise en ce que les organes d'alimentation (6) sont concus sous
forme de buses a trous ou de fentes, et les organes d'evacuation (7),
sous forme de fentes ou de percages.
60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 a 5,
caracterise en ce que dans le compartiment de melange (2),
parallelement au plan des boucles, se trouvent incorporees des parois
de guidage.
70) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 a 6,
caracterise en ce que le compartiment de melange (9) est realise, par
incorporation de deux corps de guidage (10, 11) paralleles, et que la
disposition appropriee des organes d'alimentation (12) et d evacuation
(13), est realisee sous forme de reacteur en double boucle.
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