CA2589625C - Process for separating particulates from an effluent gas - Google Patents
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Abstract
La présente invention vise un procédé pour séparer des particules d'un effluent gazeux les contenant, comprenant l'étape de faire passer lesdits effluents gazeux à travers au moins un passage droit, complètement libre, non obturé, ouvert à ses deux extrémités, dans une direction donnée dans une enveloppe dans laquelle il n'y a pas d'écoulement direct et qui communique avec l'effluent gazeux. Le procédé comprend aussi l'étape de disposer une pluralité de surfaces transversalement à la direction de l'écoulement de l'effluent gazeu x, lesdites surfaces s'étendant depuis les passages et étant mutuellement espac és de façon à définir lesdites sous-régions interconnectées formant ensemble la région non turbulente communiquant librement avec lesdits passages, chaque sous-région occupant substantiellement tout l'espace entre lesdites surfaces - adjacentes de telle sorte que les courants turbulents de l'effluent gazeux entrent dans lesdits espaces entre les surfaces puis décroissent dans lesdites sous- régions.The present invention provides a method for separating particles from a gaseous effluent containing them, comprising the step of passing said gaseous effluents through at least one straight passage, completely free, unobstructed, open at both ends, in a direction given in an envelope in which there is no direct flow and which communicates with the effluent gas. The method also includes the step of arranging a plurality of surfaces transverse to the flow direction of the gaseous effluent, said surfaces extending from the passages and being mutually spaced to define said interconnected subregions. together forming the non-turbulent region freely communicating with said passages, each subregion occupying substantially all the space between said adjacent surfaces so that the turbulent streams of the gaseous effluent enter said gaps between the surfaces and then decrease in said subregions.
Description
PROCÉDÉ POUR SÉPARER DES PARTICULES D'UN EFFLUENT GAZEUX
La présente invention concerne le domaine des séparateurs et plus spécifiquement des moyens destinés à séparer des gouttelettes ou des particules d'un courant gazeux, dont la taille est inférieure ou de l'ordre d'un micromètre.
De nombreuses méthodes et dispositifs ont déjà été divulgués à cet effet.
Le brevet US 5 626 651 décrit un procédé et un système de ce type selon lequel le courant gazeux turbulent s'écoule au-dessus d'une série de plaques définissant des zones non turbulentes dans lesquelles les particules sont capturées. Plus précisément les plaques sont parallèles entre elles et verticales.
Un moyen de filtration constitué de fibres peut en outre être prévu entre lesdites plaques afin d'améliorer la filtration notamment des particules les plus fines.
La demande de brevet internationale WO 95/28217 décrit un dispositif qui repose sur le même fondement mais selon lequel les plaques sont munies de fentes ou bien sont remplacées par des grilles. Des carcasses grillagées enserrant un matelas fibreux sont en outre utilisées dans cet art antérieur.
Par ailleurs la demande de brevet WO 97/00102 concerne un séparateur placé à l'échappement de moteurs diesel afin de recueillir les particules contenues dans les gaz d'échappement. Une structure en nid d'abeille percée de canaux perpendiculaires à l'ouverture des cellules en nid d'abeille est préférentiellement prévue. La porosité d'une telle structure est de l'ordre de 70%. Cependant ce dispositif ne peut être utilisé pour des brouillards car les gouttelettes capturées dans les cellules ne peuvent être éliminées par drainage. PROCESS FOR SEPARATING PARTICLES FROM A GASEOUS EFFLUENT
The present invention relates to the field of separators and more specifically means for separating droplets or particles of a gaseous stream, whose size is smaller or order a micrometer.
Many methods and devices have already been disclosed for this purpose.
US Patent 5,626,651 discloses a method and system of this type according to where the turbulent gas stream flows over a series of plates defining non-turbulent zones in which the particles are captured. More precisely, the plates are parallel to each other and vertical.
Fiber filtration means may further be provided between said plates to improve the filtration especially of the most particles fines.
International Patent Application WO 95/28217 describes a device which based on the same basis but that the plates are equipped with slots or are replaced by grids. Mesh carcasses enclosing a fibrous mat are further used in this prior art.
Furthermore, the patent application WO 97/00102 relates to a separator placed in the exhaust of diesel engines to collect particles contained in the exhaust. A honeycomb breakthrough structure of channels perpendicular to the opening of the honeycomb cells is preferentially planned. The porosity of such a structure is of the order of 70%. However, this device can not be used for fog droplets captured in the cells can not be removed by drainage.
2 On connaît aussi la demande de brevet internationale publié le 26 octobre 1995 sous le no. WO 95/28217, concernant un séparateur ayant un ou plusieurs canaux d'écoulement verticaux latéralement délimités par des éléments plissés fibreux. Un agglomérateur est en outre nécessairement placé
en amont du séparateur afin d'avoir des particules de plus grosses taille susceptibles d'être séparées au niveau du séparateur. Ceci est donc relativement coûteux et implique des pertes de pression non négligeables.
Ces moyens connus ne permettent cependant pas de capturer et d'éliminer efficacement des particules et/ou gouttelettes de taille inférieure à
environ un micromètre: dans le brevet US 5 626 651, les particules captées s'accumulent sur les parois puis tombent par gravité au fond du dispositif.
Des moyens destinés à secouer les parois sont souvent nécessaires pour faire tomber les particules accumulées sur les parois. Ce dispositif pose problème lorsqu'il s'agit de séparer des particules très fines, de taille inférieure au micromètre. Dans ce cas en effet, la hauteur du canai d'écoulement doit être très petite donc la hauteur des plaques très grande de sorte que l'équipement est très encombrant pour une section d'écoulement très faible. Le même problème existe dans le dispositif selon le document WO 95/28217.
Dans la demande de brevet WO 97/00102, les particules capturées sont oxydées.
La présente invention prévoit de résoudre le problème de l'élimination des particules et/ou des gouttelettes d'une façon originale et inattendue, telle qu'expliquée ci-après.
De façon avantageuse, la présente invention évite toute perte de charge due à un encrassement d'une zone du dispositif; la chute de pression reste constante tout au long de la vie du séparateur selon l'invention. 2 Also known is the international patent application published on the 26th October 1995 under no. WO 95/28217, concerning a separator having one or several vertical flow channels laterally delimited by fibrous pleated elements. An agglomerator is also necessarily placed upstream of the separator to have larger particles likely to be separated at the separator. This is so relatively expensive and involves significant pressure losses.
These known means, however, do not allow capturing and effectively remove smaller particles and / or droplets at approximately one micrometer: in US Pat. No. 5,626,651, the particles captured accumulate on the walls and fall by gravity to the bottom of the device.
of the means intended to shake the walls are often necessary to make drop the particles accumulated on the walls. This device is problematic when it comes to separating very fine particles, smaller than micrometer. In this case, in fact, the height of the flow channel must be very small so the height of the plates very large so the equipment is very bulky for a very small flow section. The same problem exists in the device according to WO 95/28217.
In the patent application WO 97/00102, the captured particles are oxidized.
The present invention provides for solving the problem of elimination particles and / or droplets in an original and unexpected way, such as explained below.
Advantageously, the present invention avoids any loss of load due to fouling of an area of the device; the pressure drop remains constant throughout the life of the separator according to the invention.
3 Par ailleurs, la présente invention permet d'obtenir un très fort taux de séparation grâce à un équipement de petite taille, ayant une faible perte de pression et un fonctionnement continu.
Ainsi la présente invention vise un séparateur de type spongieux destiné
à traiter des effluents gazeux contenant des particules liquides ou solides de taille sensiblement inférieure à un micromètre, voire de l'ordre du micromètre.
Selon l'invention, le séparateur est formé d'une mousse réticulée percée de canaux destinés à l'écoulement en état turbulent des effluents gazeux, lesdits canaux étant tels que les effluents gazeux traversent ladite mousse d'une extrémité à l'autre des canaux.
De façon spécifique, la porosité de ladite mousse est comprise entre 90 % et 98 %, de préférence autour de 97%.
En outre, la taille des cellules formant ladite mousse est comprise entre environ 0,5 mm et environ 5 mm.
De façon particulière, le diamètre des filaments formant ladite mousse est compris entre 50 pm et 1000 pm. 3 Moreover, the present invention makes it possible to obtain a very high rate of separation thanks to a small equipment, with a small loss of pressure and continuous operation.
Thus, the present invention aims at a separator of spongy type intended to treat gaseous effluents containing liquid or solid particles of size substantially less than one micrometer, or even of the order of micrometer.
According to the invention, the separator is formed of a pierced cross-linked foam channels for turbulent flow of gaseous effluents, said channels being such that the gaseous effluents pass through said foam of a end to the other of the channels.
Specifically, the porosity of said foam is between 90 % and 98%, preferably around 97%.
In addition, the size of the cells forming said foam is between about 0.5 mm and about 5 mm.
In particular, the diameter of the filaments forming said foam is between 50 pm and 1000 pm.
4 Conformément à l'invention, le diamètre des canaux transperçant ladite mousse est compris entre 3 et 100 mm.
Selon un aspect de l'invention, ladite mousse est constituée d'un polyuréthanne réticulé.
Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, ladite mousse réticulée est constituée d'un carbone vitreux. ; ladite mousse peut aussi être constituée d'un métal tel que l'aluminium, le nickel ou le plomb.
Selon une utilisation préférée de l'invention, le séparateur peut être utilisé pour éliminer les gouttelettes de liquide tel que les gouttelettes d'huile contenues initialement dans des brouillards ; ladite mousse assure alors un drainage régulier des gouttelettes capturées.
Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif peut ëtre utilisé pour séparer des particules solides en suspension dans un gaz.
Le dispositif peut comprendre en outre un moyen pour secouer ladite mousse afin de faire tomber les particules retenues à l'intérieur de cette mousse.
En d'autres termes, la présente invention concerne un appareil destiné à séparer des particules contenues dans un effluent gazeux, comprenant une enveloppe ayant une entrée et une sortie, au moins un passage droit, complètement libre, non obturé ouvert à ses deux extrémités destiné à laisser passer ledit effluent gazeux en état turbulent de l'entrée vers la sortie, un matériau en mousse réticulée qui définit les parois desdits passages et remplit tout l'espace entre lesdits passages, ledit matériau en mousse étant constitué de fils qui forment des pores ou cellules interconnectées qui communiquent librement avec lesdits passages afin de créer des zones stagnantes non turbulentes qui s'étendent à partir desdits passages.
Selon l'invention, lesdites particules sont capturées et déposées sur les surfaces de fils formant le matériau en mousse réticulée, lesdits fils étant mu?,.:e!!emer,t esGacés de icliC laçon que ies cellules qu'ils définissent permettent au courant turbulent d'entrer sur une distance de quelques cellules (à partir desdits passages), et empêchent un courant gazeux direct de l'entrée vers la sortie, les cellules forçant les turbulences à décroître dans les zones non turbulentes occupant substantiellement tout l'espace entre les passages.
Selon une caractéristique, lesdits passages sont tous de même dimensions.
De façon plus spécifique, les passages présentent un diamètre compris entre environ 10 cm et environ 200 cm.
Avantageusement, les fils adjacents sont espacés les uns des autres d'une distance d'environ 0,5 mm à environ 5 mm dans chaque direction de l'espace, les fils périphériques et les espaces entre lesdits fils définissant les parois desdits passages; les particules sont déposées sur les surfaces des fils par impact intertiel et par des phénomènes de diffusion Brownienne.
?0 Par ailleurs, lesdits fils présentent un diamètre compris entre environ 50 um et environ 1000 m et en ce que la mousse réticulée présente une porosité comprise entre environ 90 et environ 98 o, préférentiellement d'environ 97 %.
En outre, ladite mousse réticulée est constituée d'un polyuréthane ou d'un polyuréthane recouvert de PVC.
Selon une autre possibilité, ladite mousse réticulée est constituée d'un carbone vitreux.
Conformément à l'invention, ladite mousse réticulée est constituée d'un métal tel que l'aluminium, le nickel ou le plomb.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, ladite mousse réticulée est constituée d'un matériau céramique.
Conformément à encore un autre mode de réalisation de l'invention, lesdits passages sont réalisés par assemblage de feuilles de mousse réticulée qui forment des canaux de section carrée ou rectangulaire.
De façon particulière, lesdits passages sont orientés horizontalement, et l'appareil permet d'éliminer des gouttelettes de liquide telles que des gôuttelettes contenues dans un brouillard d'huile ou d'eau, le liquide formé
après déposition des gouttelettes étant drainé par ladite mousse et étant continuellement déchargé de l'enveloppe dans des moyens appropriés disposés au bas de ladite enceinte.
Les passages pour l'effluent gazeux peuvent être orientés horizontalement ou verticalement et les particules sont séparées de l'effluent gazeux.
La présente invention vise aussi un procédé pour séparer des particules d'un effluent gazeux les contenant, comprenant les étapes suivantes:
- faire passer ledit effluent gazeux en état turbulent à travers au moins un canal droit, complètement libre, non obturé, ouvert à ses deux extrémités, dans une direction donnée dans une enveloppe, - disposer une mousse réticulée qui entoure lesdits canaux et qui comprend une pluralité de régions non turbulentes mutuellement espacées, transversalement à la direction de l'écoulement de l'effluent gazeux, lesdites régions communiquant librement avec lesdits canaux, - à transporter les particules par les courants gazeux de l'effluent gazeux à
l'intérieur desdites régions, et - à piégées et à déposer mécaniquement lesdites particules sur les surfaces des régions non turbulentes.
De préférence, de façon plus détaillée, lesdites sous-régions stagnantes et non turbulentes sont constituées par les cellules formées par des fils adjacents d'une mousse réticulée qui entoure lesdits passages, les particules sont transportées par les courants gazeux de l'effluent gazeux à l'intérieur des cellules entre les fils et sont déposées sur les surfaces des fils par impact inertiel et par des mécanismes de diffusion Brownienne.
De préférence, l'invention vise les particules présentant un diamètre compris entre environ 0,01 pm et environ 100 pm et en ce que l'effluent gazeux présente une vitesse dans les passages comprise entre environ 3 et environ 20 m/s.
Selon une particularité de l'invention, lesdits passages sont réalisés par perforation ou par forage de trous à travers des feuilles ou des blocs d'un matériau en mousse réticulée.
De préférence, en outre, l'on secoue ou l'on fait vibrer périodiquement ladite enveloppe de façon à faire tomber la poussière déposée sur lesdits fils de la mousse dans des moyens appropriés disposés au-dessous de la mousse réticulée.
D'autres avantages, caractéristiques et améliorations selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre IIIuStratif et n uiiciTl -u ni i cil i~icre ricc nu>~ i~gu fcS diinéXees 5clon lesquelles :
- La figure 1 est une perspective d'une partie d'un séparateur selon l'invention;
- La figure 2 est une coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation de l'invention; et - La figure 3 est une perspective simplifiée d'un autre mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre un bloc réalisé en un matériau spongieux 1 selon l'invention. Le matériau peut avantageusement être une mousse réticulée de polyuréthanne, ou de polyuréthane recouvert de PVC, une mousse réticulée de carbone vitreux ou encore une mousse réticulée d'un métal tel que l'aluminium, le nickel ou le plomb. Une mousse réticulée d'un matériau céramique peut aussi être utilisée sans sortir du cadre de l'invention.
Les matériaux visés par l'invention sont constitués de petites cellules par exemple dodécaédriques formés de fils, filaments ou ligaments fins entremêlés. La porosité est couramment comprise entre 90 et 98 %. La taille des cellules varie entre environ 0,5 mm et environ 5 mm et le diamètre des fils est compris entre 50 um et 1000 um. Un diamètre de fils compris entre 50 et 100 um peut parfois être préféré.
Par ailleurs, des canaux 2, préférentiellement parallèles entre eux, sont percés ou forés dans le matériau spongieux 1. Ces canaux permettent l'écoulement du fluide selon les flèches A de la figure 1. Les canaux 2 présentent ici un diamètre compris entre 3 et 100 mm. La distance entre deux canaux peut être comprise entre environ 2 mm jusqu'à environ 20 La section transversale occupée par les canaux d'écoulement 2 représente entre 30 et 70 ô de la section transversale totale de ladite mousse.
La section des canaux est préférentiellement circulaire, comme illustré
sur la figure 1. Cependant les sections des canaux peuvent présenter une autre forme sans sortir du cadre de l'invention.
La disposition générale des canaux peut être telle qu'un réseau quadrillé de canaux parallèles est formé. Cependant un réseau de canaux ordonnés différemment peut ètre envisagé sans sortir du cadre de l'invention.
A titre illustratif, un essai a été effectué sur la base d'un bloc en mousse réticulée de polyuréthanne, percé de 63 canaux de circulation ayant chacun un diamètre d'environ 6 mm et une longueur de 18 cm ; la distance centre à centre des canaux est de 12 mm ; le taux de captation de particules d'environ 1,5 m de diamètre est alors de 95 %. Le débit des effluents est d'environ 30 m'/h et la perte de pression dans le dispositif est de l'ordre de 0,75 kPa. Cette perte de pression peut être plus faible encore en augmentant la longueur des canaux et leur diamètre d'un mème facteur, tout en maintenant le même taux de captation.
Un autré exemple relatif à l'invention concerne la séparation d'un brouillard d'eau ayant des particules d'environ 30 m de diamètre, dans un courant d'air. Une mousse réticulée de polyuréthanne dont la taille des cellules est d'environ 0,5 mm est utilisée. Cette mousse est percée de 162 canaux horizontaux circulaires d'environ 1 cm de diamètre (distance centre à
centre de 1 cm), 34 cm de long. La vitesse de l'air dans les canaux est d'environ 7 m/s avec une chute de pression d'environ 0,3 Kpa. Un taux de ~ captation d'environ 99, 98 'O a ainsi été obtenu.
Dans le domaine de la séparation des gouttelettes formant un brouillard, la présente invention présente l'avantage de drainer les gouttelettes qui forment ainsi un liquide qui s'écoule par gravité à travers le matériau spongieux réticulé.
10 Un exemple d'application est illustré par la figure 2 qui concerne un séparateur de brouillard visqueux en coupe longitudinale.
Un mélange de gaz et de brouillard huileux arrive selon la flèche B de la figure 2 dans une enceinte 10 qui contient le matériau spongieux.
La mélange traverse l'ensemble des canaux 2 percés à travers le matériau spongieux et ressort de l'enceinte 10 selon la flèche C à l'autre extrémité des canaux 2. Le drainage obtenu selon l'invention permet à l'huile d'être collectée au fond de l'enceinte 10. Cette huile peut elle-même être évacuée et stockée dans un réservoir ou tout autre moyen spécifique tel que 3. Ainsi l'huile capturée par les fils formant le matériau spongieux s'écoule au fond du dispositif sensiblement au même débit qu'elle est absorbée.
En d'autres termes, le matériel spongieux est saturé de liquide sur une hauteur limitée, correspondant au taux d'absorption des fils du matériel spongieux, limitée par le débit d'évacuation prévu.
Une séparation relative à un brouillard huileux ayant des particules d'environ 1 um de diamètre dans un courant d'air a été réalisée : une mousse réticulée de polyuréthanne dont la taille des cellules est d'environ 0,5 mm est utilisée. Cette mousse est percée de 1 ô2 canaux horizontaux, d'environ 1 cm de diamètre (distance centre à centre 1 cm), de 68 cm de longueur. La vitesse de l'air dans les canaux est d'environ 10 m/s. Une chute de pression de l'ordre de 1,8 kPa est mesurée et un taux de captation de 96 O est ainsi réalisé.
Vis-à-vis des séparateurs constitués de matelas fibreux ou autres, la présente invention permet de se passer de carcasse ou autre élément de rnaintien du matelas, puisque le matériau spongieux selon l'invention est suffisamment rigide à l'origine pour être perforé par tout moyen connu en soi.
De plus une grande précision dans le forage peut être obtenue.
Le dispositif selon l'invention est adapté à la séparation de fumées d'effluents gazeux. Les dépôts se font alors sur les fils de la mousse réticulée, où ils forment une couche solide ou bitumineuse.
Les particules étant présentes dans de faib!es concentrations, le nettoyage et/ou le remplacement de la mousse est très peu fréquent.
En outre, sans sortir du cadre de l'invention, la mousse réticulée selon l'invention peut être lavée lorsqu'elle est sale, puis elle est remise en place une fois propre.
Le dispositif selon l'invention est en outre adapté à la séparation de poussières industrielles. Dans ce cas, les canaux d'écoulement, seront préférentiellement orientés verticalement de sorte que la poussière déposée sur les fils peut en être dégagée en faisant vibrer le dispositif. Ainsi la poussière tombe par gravité dans les canaux dans lesquels l'écoulement est arrêté pendant le nettoyage.
Un autre exemple, concernant les fumées issues d'un catalyseur de FCC est donné : les particules ont un diamètre d'environ 6 m. La mousse est en céramique réticulé ayant des cellules d'environ 2 mm. 88 canaux circulaires soit horizontaux soit verticaux, ayant un diamètre d'environ 1,3 cm traversent de part en part ladite mousse. La distance centre à centre des canaux est d'environ 1,3 cm. Trois portions de mousse mesurant chacune environ 23 cm. sont disposées en série (longueur totale environ 70 cm). La vitesse de l'air dans les canaux est d'environ 7 m/s et une chute de pression d'environ 0,25 kPa a été mesurée. Un taux de captation d'environ 94 % a ainsi pu être obtenu selori cet exerriple.
Sans sortir du cadre de l'invention, un dispositif tel que présenté
l0 schématiquement sur la figure 3 peut être prévu.
Le séparateur est ici constitué d'un assemblage de feuilles ou plaques 4 de mousse réticulée qui forment un quadrillage à travers lequel passent les effluents à traiter. Les plaques sont contenues dans une enveloppe 5.
Comme dans les précédents mode de réalisation de l'invention, les effluents à traiter arrivent selon la flèche B, traversent les canaux 2 de part en part puis ressortent selon la flèche C.
Selon un exemple d'application, les carrés du quadrillage ont un coté
égal à 1,25 cm ; l'épaisseur des plaques de mousse est de l'ordre de 3 mm la mousse est une mousse de Nickel ayant 30 et 40 cellules (ou pores) par ?0 inch. La taille des cellules est de l'ordre de 0,75 mm avec des fils d'environ 50 m de diamètre.
Le quadrillage peut aussi être constitué de rectangles ou autres formes géométriques obtenues à partir d'un enchevêtrement de plaques 4 en mousse réticulée.
La longueur des canaux est selon cet exemple de 18 cm ; la hauteur du séparateur est de 11,5 cm et sa longueur (vue de face) de 49,5 cm. La figure 3 illustre globalement cette géométrie. 4 According to the invention, the diameter of the piercing channels said foam is between 3 and 100 mm.
According to one aspect of the invention, said foam consists of a crosslinked polyurethane.
According to another embodiment of the invention, said Reticulated foam is made of a vitreous carbon. ; said foam can also be made of a metal such as aluminum, nickel or lead.
According to a preferred use of the invention, the separator can be used to remove droplets of liquid such as droplets oil initially contained in fogs; said foam then ensures regular drainage of captured droplets.
According to another embodiment of the invention, the device can be used to separate suspended solid particles in a gas.
The device may further comprise means for shaking said foam in order to drop the particles retained inside this foam.
In other words, the present invention relates to an apparatus for separating particles contained in a gaseous effluent, comprising an envelope having an input and an output, at least one straight passage, completely free, unobstructed open at both ends for passing said gaseous effluent in a turbulent state of the inlet towards the exit, a cross-linked foam material which defines the walls of said passages and fills the entire space between said passages, said material being foam consisting of threads that form pores or cells interconnected which freely communicate with said passages in order to create non-turbulent stagnant areas that extend from said passages.
According to the invention, said particles are captured and deposited on the wire surfaces forming the crosslinked foam material, said wires being mu?,.: e !! emer, you are free from this lesson that the cells they define allow the turbulent current to enter a distance of a few cells (from said passages), and prevent a direct gas stream from the entrance to the exit, the cells forcing the turbulences to decrease in non-turbulent areas occupying substantially all the space between passages.
According to one characteristic, said passages are all the same dimensions.
More specifically, the passages have a diameter from about 10 cm to about 200 cm.
Advantageously, the adjacent wires are spaced from each other from a distance of about 0.5 mm to about 5 mm in each direction of the space, the peripheral wires and the spaces between said wires defining the walls of said passages; the particles are deposited on the surfaces of son by intertiel impact and by Brownian diffusion phenomena.
Moreover, said wires have a diameter of between approximately 50 μm and about 1000 μm and in that the cross-linked foam has a porosity between about 90 and about 98 o, preferably about 97%.
In addition, said crosslinked foam consists of a polyurethane or a polyurethane covered with PVC.
According to another possibility, said reticulated foam consists of a vitreous carbon.
According to the invention, said reticulated foam is constituted a metal such as aluminum, nickel or lead.
According to another embodiment of the invention, said foam reticulated is made of a ceramic material.
According to yet another embodiment of the invention, said passages are made by assembling foam sheets reticulate which form channels of square or rectangular section.
In particular, said passages are oriented horizontally, and the apparatus makes it possible to eliminate liquid droplets such as cutlets contained in a mist of oil or water, the formed liquid after deposition of the droplets being drained by said foam and being continuously discharged from the envelope in appropriate means disposed at the bottom of said enclosure.
The passages for the gaseous effluent can be oriented horizontally or vertically and the particles are separated from the effluent gaseous.
The present invention also provides a method for separating particles a gaseous effluent containing them, comprising the following steps:
- passing said gaseous effluent in a turbulent state through at least one straight channel, completely free, unobstructed, open at both ends, in a given direction in an envelope, - having a reticulated foam that surrounds said channels and which comprises a plurality of mutually spaced non-turbulent regions, transversely to the direction of flow of the gaseous effluent, the said regions freely communicating with said channels, to transport the particles by the gaseous streams of the gaseous effluent to within said regions, and trapping and mechanically depositing said particles on the surfaces non-turbulent regions.
Preferably, in more detail, said stagnant subregions and non-turbulent are formed by cells formed by wires adjacent to a reticulated foam which surrounds said passages, the particles are carried by the gaseous streams of the gaseous effluent inside of the cells between the wires and are deposited on the surfaces of the wires by impact inertial and by Brownian diffusion mechanisms.
Preferably, the invention is directed at particles having a diameter between about 0.01 μm and about 100 μm and that the gaseous effluent has a velocity in the passages of between about 3 and about 20 m / s.
According to a feature of the invention, said passages are made by perforation or by drilling holes through sheets or blocks of a crosslinked foam material.
Preferably, moreover, one shakes or vibrates periodically said envelope so as to bring down the dust deposited on said wires of the foam in suitable means disposed below the foam crosslinked.
Other advantages, features and improvements according to the invention will appear better on reading the description which will follow, made as IIIuStrative and nccnlnctlnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn which:
- Figure 1 is a perspective of a part of a separator according to the invention;
FIG. 2 is a schematic longitudinal section of a mode of embodiment of the invention; and FIG. 3 is a simplified perspective of another embodiment of the invention.
FIG. 1 shows a block made of a spongy material 1 according to the invention. The material may advantageously be a reticulated foam of polyurethane, or polyurethane covered with PVC, a reticulated foam of vitreous carbon or a reticulated foam of a metal such as aluminum, nickel or lead. A reticulated foam of a material ceramic can also be used without departing from the scope of the invention.
The materials targeted by the invention consist of small cells for example dodecahedra made of fine threads, filaments or ligaments intertwined. The porosity is commonly between 90 and 98%. Size cells ranges from about 0.5 mm to about 5 mm and the diameter of son is between 50 um and 1000 um. A wire diameter of between 50 and 100 μm may sometimes be preferred.
Moreover, channels 2, preferably parallel to each other, are drilled or drilled in the spongy material 1. These channels allow the flow of the fluid according to the arrows A of Figure 1. The channels 2 present here a diameter of between 3 and 100 mm. The distance between two channels can be from about 2 mm up to about 20 The cross section occupied by the flow channels 2 represents between 30 and 70 δ of the total cross section of said foam.
The section of the channels is preferably circular, as illustrated Figure 1. However, the sections of the channels may have a other form without departing from the scope of the invention.
The general layout of the channels may be such that a network grid of parallel channels is formed. However a network of channels ordered differently may be considered without departing from the the invention.
As an illustration, a test was carried out on the basis of a block in reticulated polyurethane foam, pierced with 63 circulation channels having each a diameter of about 6 mm and a length of 18 cm; the distance center to center of the channels is 12 mm; particle capture rate about 1.5 m in diameter is then 95%. The effluent flow is approximately 30 m 2 / h and the pressure loss in the device is of the order of 0.75 kPa. This pressure loss can be even lower in increasing the length of the canals and their diameter by the same factor, all by maintaining the same capture rate.
Another example relating to the invention relates to the separation of a water mist having particles approximately 30 m in diameter, in a air flow. A reticulated polyurethane foam the size of which cells is about 0.5 mm is used. This foam is pierced with 162 Circular horizontal channels about 1 cm in diameter (center distance to center of 1 cm), 34 cm long. The speed of the air in the channels is about 7 m / s with a pressure drop of about 0.3 Kpa. A rate of ~ uptake of approximately 99, 98'W was thus obtained.
In the field of droplet separation forming a fog, the present invention has the advantage of draining the droplets that form a liquid that flows by gravity through the crosslinked sponge material.
An example of an application is illustrated in FIG.
viscous fog separator in longitudinal section.
A mixture of gas and oily mist arrives according to the arrow B of Figure 2 in an enclosure 10 which contains the spongy material.
The mixture passes through all the channels 2 pierced through the sponge material and spring of the enclosure 10 according to the arrow C to the other end of the channels 2. The drainage obtained according to the invention allows the oil to be collected at the bottom of the enclosure 10. This oil can itself be evacuated and stored in a tank or any other specific means such as 3. Thus the oil captured by the threads forming the spongy material flows at bottom of the device at substantially the same rate that it is absorbed.
In other words, the spongy material is saturated with liquid on a limited height, corresponding to the absorption rate of the material wires spongy, limited by the anticipated evacuation rate.
A separation relating to an oily mist having particles about 1 μm in diameter in a stream of air was made: a reticulated polyurethane foam whose cell size is approximately 0.5 mm is used. This foam is pierced with 1 ô 2 horizontal channels, about 1 cm in diameter (center-to-center distance 1 cm), 68 cm length. The air velocity in the channels is about 10 m / s. A fall pressure of the order of 1.8 kPa is measured and a capture rate of It is thus realized.
With respect to separators consisting of fibrous or other mattresses, the present invention makes it possible to dispense with a carcass or other element of maintaining the mattress, since the spongy material according to the invention is initially rigid enough to be perforated by any means known per se.
In addition, great precision in the drilling can be obtained.
The device according to the invention is suitable for the separation of fumes gaseous effluents. The deposits are then on the son of the foam reticulated, where they form a solid or bituminous layer.
Since the particles are present in low concentrations, the Cleaning and / or replacement of the foam is very infrequent.
In addition, without departing from the scope of the invention, the crosslinked foam according to the invention can be washed when it is dirty, then it is put back into square once clean.
The device according to the invention is furthermore suited to the separation of industrial dust. In this case, the flow channels, will be preferentially oriented vertically so that the deposited dust on the wires can be released by vibrating the device. So the dust falls by gravity into the channels in which the flow is stopped during cleaning.
Another example, concerning the fumes coming from a catalyst of FCC is given: the particles have a diameter of about 6 m. The foam is crosslinked ceramic having cells of about 2 mm. 88 channels circular, either horizontal or vertical, having a diameter of approximately 1.3 cm cross right through said foam. The center-to-center distance channels is about 1.3 cm. Three portions of foam each measuring about 23 cm. are arranged in series (total length about 70 cm). The air velocity in the channels is about 7 m / s and a pressure drop about 0.25 kPa was measured. A capture rate of around 94% has thus could be obtained selori this exerriple.
Without departing from the scope of the invention, a device as presented 10 schematically in Figure 3 can be provided.
The separator here consists of an assembly of sheets or plates 4 of cross-linked foam that form a grid through which pass the effluents to be treated. The plates are contained in an envelope 5.
As in the previous embodiment of the invention, the effluents to be treated arrive according to the arrow B, pass through the channels 2 of go apart then stand out according to the arrow C.
According to an application example, the squares of the grid have one side equal to 1.25 cm; the thickness of the foam plates is of the order of 3 mm the foam is a nickel foam having 30 and 40 cells (or pores) per 0 inches. The size of the cells is of the order of 0.75 mm with wires about 50 m in diameter.
The grid may also consist of rectangles or other geometric shapes obtained from an entanglement of plates 4 crosslinked foam.
The length of the channels is according to this example of 18 cm; the height of the separator is 11.5 cm and its length (front view) of 49.5 cm. The Figure 3 illustrates this geometry globally.
Claims (5)
- faire passer ledit effluent gazeux en état turbulent à travers au moins un canal (2) droit, complètement libre, non obturé, ouvert à ses deux extrémités, dans une direction donnée dans une enveloppe (5; 10), - disposer une mousse réticulée qui entoure lesdits canaux (2) et qui comprend une pluralité de régions non turbulentes mutuellement espacées, transversalement à la direction de l'écoulement de l'effluent gazeux, lesdites régions communiquant librement avec lesdits canaux (2), - à transporter les particules par les courants gazeux de l'effluent gazeux à
l'intérieur desdites régions, et - à piégées et à déposer mécaniquement lesdites particules sur les surfaces des régions non turbulentes. 1. Process for separating particles from a gaseous effluent container, comprising the following steps:
- passing said gaseous effluent in a turbulent state through at least one channel (2) straight, completely free, unobstructed, open at both ends, in a given direction in an envelope (5; 10), - have a reticulated foam which surrounds said channels (2) and which comprises a plurality of mutually spaced non-turbulent regions, transversely to the direction of the flow of the gaseous effluent, said regions communicating freely with said channels (2), - transporting the particles by the gaseous streams of the gaseous effluent to within said regions, and - to trap and mechanically deposit said particles on the surfaces non-turbulent regions.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR97/12867 | 1997-10-13 | ||
| FR9712867A FR2769517B1 (en) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | CROSSLINKED FOAM SPONGIOUS TYPE SEPARATOR |
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Related Parent Applications (1)
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Publications (2)
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Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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-
1998
- 1998-10-08 CA CA002589625A patent/CA2589625C/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2589625A1 (en) | 1999-04-22 |
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