FR2535621A1

FR2535621A1 - Ion exchanger with graft cellulose plates

Info

Publication number: FR2535621A1
Application number: FR8218647A
Authority: FR
Inventors: Jacques Boullard
Original assignee: Siebec SA Filtres
Current assignee: Siebec SA Filtres
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1984-05-11
Also published as: FR2535621B1; DE3339067A1

Abstract

Appts. comprises a stack of graft cellulose plates oriented transversely to the flow path between inlet chamber and outlet chamber. These plates alternate with header plates. The header plates form, on one side, a distributor chamber connected to the inlet chamber and, on the opposite side, a collecting chamber connected with the outlet chamber. The facing sides of two successive header plates thus constitute respectively the inlet or feed header chamber and the outlet collecting chamber for a stack of graft cellulose plates lying between them. Pref. the two faces of a header plate have a radial and hoop grooves acting as the header or collecting channels. Perforated plates cover these grooves so as to prevent the cellulose material passing into them and blocking them. These perforated plates may be of fine mesh material. As compared with a previous, similar arrangement, only one type of intermediate plate or header is required and blockage of the ducts when the cellulose expands is avoided.

Description

DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'ECHANGES D'IONS A CELLULOSE
GREFFEE.DEVICE FOR TREATING CELLULOSE ION EXCHANGES
GRAFT.

L'invention est relative à un dispositif de traitement d'échanges d'ions comprenant un empilage de plaques de- cel- lulose greffée, disposées transversalement sur le parcours de circulation du liquide traiter, ledit empilage étant intercalé entre deux enceintes respectivement d'amenée et d'évacuation du liquide et comprenant des plateaux intercalaires répartiteurs et collecteurs du liquide
Un dispositif du genre mentionné, décrit dans la demande de brevet français NO 81 06577 du 27-3-1981 de la demanderesse, permet une répartition uniforme-du-liquide à traiter dans les plaques de cellulose gre.ffée, par des éléments reparti- teurs et collecteurs de liquide intercalés alternativement dans l'empilage.Ce dispositif nécessite deux types d'éléments intercalaires et il ne donne pas entière satisfaction, l'entrée du liquide dans l'empilage étant entravé lors du gonflement des- celluloses greffées.The invention relates to an ion exchange treatment device comprising a stack of grafted cellulose plates, arranged transversely on the path for circulation of the liquid to be treated, said stack being interposed between two supply chambers respectively. and evacuation of the liquid and comprising intermediate plates distributing and collecting the liquid
A device of the type mentioned, described in French patent application NO 81 06577 of 27-3-1981 of the applicant, allows a uniform distribution-of the liquid to be treated in the gra.ffée cellulose plates, by distributed elements. liquid collectors and collectors alternately inserted in the stack. This device requires two types of intermediate elements and it is not entirely satisfactory, the entry of the liquid into the stack being hampered during the swelling of the grafted celluloses.

La présente invention a pour but de remédier a cet inconvénient et de réaliser un ensemble plus simple et plus fiable.The object of the present invention is to remedy this drawback and to provide a simpler and more reliable assembly.

Le dispositif selon la présente invention est caractérisé par le fait que chaque plateau présente sur l'une de ses faces une chambre de répartition du liquide communiquant avec ladite enceinte d'amenée et sur l'--autre de ses faces une chambre collectrice du liquide communiquant avec ladite enceinte d'évacuation, les faces en regard de deux plateaux successifs, entre lesquelles sont intercalées les plaques de cellulose, étant l'un-e de répartition et l'autre de collection dù liquide pour un écoulement du liquide de l'une des faces vers i'autre transversalementaà travers les plaques de cellulose greffée.The device according to the present invention is characterized in that each plate has on one of its faces a liquid distribution chamber communicating with said supply enclosure and on the - other of its faces a liquid collecting chamber communicating with said evacuation enclosure, the opposite faces of two successive plates, between which the cellulose plates are interposed, being one of distribution and the other of collection of liquid for a flow of liquid from the one of the faces transversely across the grafted cellulose plates.

Les faces des plateaux sont rainurées pour assurer une- répartition uniforme du liquide dans l'empilage t, de la manière décrite dans la demande de brevet précitée, un écoulement à perte de charge quasi-indépendantedu parcours du liquide dans l'empilage.The faces of the plates are grooved to ensure a uniform distribution of the liquid in the stack t, as described in the aforementioned patent application, a flow with almost constant pressure drop of the path of the liquid in the stack.

Selon un développement important de l'invention, les faces rain-urées sont recouvertes d'un grillage de support des plaques de cellulose greffée, qui évite toute pénétration de cellulose dans les rainures et de ce fait toute obstruction de ces rainures lors d'un gonflement de la cellulose.According to an important development of the invention, the grooved faces are covered with a mesh supporting the grafted cellulose plates, which prevents any penetration of cellulose into the grooves and therefore any obstruction of these grooves during a cellulose swelling.

Le grillage est avantageusement tissé à maille fine pour ne pas réduire notablement la section de passage du li quide. Le grillage peut être soit un disque indépendant intercalé entre les plaques de cellulose greffée et le plateau, soit une partie intégrante du plateau, éventuellement .en une ou plusieurs parties assembl-ées.The mesh is advantageously woven with a fine mesh so as not to significantly reduce the passage section of the liquid. The mesh may be either an independent disk interposed between the grafted cellulose plates and the tray, or an integral part of the tray, possibly in one or more assembled parts.

La partie rainurée de la face du plateau est ceinturée intérieurement et extérieurement par un rebord d'appui des plaques de cellulose greffée assurant 'étanchéité de l'em- pilage. L'ensemble est de préférence de forme cylindrique, les plateaux de forme annulaire étant bordés intérieurement et extérieurement par des bordures en forme de viroles cylindriques s'emboltant avec jeu pour permettre une variation de l'écartement des plateaux et une dilatation des plaques de cellulose greffée intercalées entre les plateaux. Les plateaux peuvent être en matière plastique moulée et sont tous identiques.The grooved part of the face of the plate is surrounded internally and externally by a support rim of the grafted cellulose plates ensuring the tightness of the stack. The assembly is preferably of cylindrical shape, the annular-shaped trays being bordered internally and externally by edges in the form of cylindrical ferrules interlocking with play to allow a variation of the spacing of the trays and an expansion of the cellulose plates grafted interposed between the plates. The trays can be molded plastic and are all identical.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront-plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple-non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation partiellement arrachée d'un dispositif.selon l'invention; la figure 2 est une demi-coupe., à échelle agrandie d'une partie de l'empilage de la figure 1; les figures 3 et 4 sont des coupes respectivement suivant les lignes III-III et IV-IV d'un secteur d'un plateau; la figure 5 est une coup d'un grillage de recouvrement des rainures d'un plateau..Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of non-limiting example and shown in the appended drawings, in which: FIG. 1 is a partially cutaway elevation view of a device according to the invention; Figure 2 is a half-section on an enlarged scale of part of the stack of Figure 1; Figures 3 and 4 are sections respectively along lines III-III and IV-IV of a sector of a tray; Figure 5 is a shot of a mesh covering the grooves of a tray.

Sur la fig. 1, une enveloppe cylin-drique 10 est obturée à sa base par un fond tronconique 12 et au sommet par un couvercle amovible 14. Le fond 12 est traversé axialement d'une manière étanche par une tubulure 16 pénétrant partiellement à l'intérieur de ltenveloppe 10. Par la suite, la tubulure 16 sera considérée comme étant un conduit d'évacuation du liquide à traiter, un orifice 18 se raccordant à une conduite 20 étant le conduit d'amenée du liquide, mais il est clair que la disposition inverse est possible. La tubulure 16 se raccorde à un canal axial ou enceinte d'évacuation 22 d'un empilage 24, en forme de cartouche amovible constituée par des disques annulaires 26 en celluloses greffées -échangeuses d'ions et des plateaux 28 interposés dans l'empilage.In fig. 1, a cylindrical casing 10 is closed at its base by a frustoconical bottom 12 and at the top by a removable cover 14. The bottom 12 is traversed axially in a leaktight manner by a tube 16 partially penetrating inside the envelope 10. Subsequently, the tubing 16 will be considered as a conduit for discharging the liquid to be treated, an orifice 18 connecting to a conduit 20 being the conduit for supplying the liquid, but it is clear that the reverse arrangement is possible. The tubing 16 is connected to an axial channel or evacuation enclosure 22 of a stack 24, in the form of a removable cartridge constituted by annular discs 26 of grafted cellulose-ion exchangers and plates 28 interposed in the stack.

Entre le pourtour externe de l'empilage 24 et l'enveloppe 10 est ménagée une enceinte 30 d'amenée de liquide en communication avec la conduite 20.Between the outer periphery of the stack 24 and the envelope 10 is formed a chamber 30 for supplying liquid in communication with the pipe 20.

Les plateaux 28 sont tous identiques et seule une paire de plateaux adjacents 28, 28' est décrite ci-de-ssous, plus particulièrement en référence aux figures 2 a 4. Les repères du-plateau supérieur 28', sur la figure 2, sont affectés d'un indice. Le plateau 28 comporte un corps en forme de disque annulaire 32, bordé extérieurement par une bordure externe 34 en forme de virole cylindrique et intérieurement par une bordure interne 36 faisant saillie des deux faces 38, 40 du disque 32 Le diamètre des bases 42, 44 des bordures 34, 36 est légèrement retréci pour permettre un embottement à faible jeu des plateaux successifs, la hauteur d'emboltement étant suffisante pour compenser les dilatations de l'empilage.Il est facile de voir qu'en position emboitée des plateaux 28, 28', les bordures 34, 36 et les disques 32, 32' des deux plateaux adjacents con finent un volume clos 46 en forme de tore. Le volume 46 communique avec le canal axial 22 par un orifice 48 ménagé dans la base 44 de la bordure interne 36 et avec l'enceinte externe 30 par un orifice 50' ménagé dans la base 42' de la bordure externe 34'. Les faces 38, 40 présentent un réseau de rainures radiales 52 et circulaires 54 communiquant entre elles pour répartir le liquide sur toute la surface des faces. Le réseau de la face inférieure 38' communique par l'orifice 50' avec l'enceinte externe 30 et celui de la face supérieure 40 par l'orifice 48 avec le canal axial 22.Un rebord plein 56, 58 ceinture extérieurement et intérieurement la partie rainurée des faces 38, 40, la hauteur de ces rebords étant légèrement supérieure à la profondeur des rainures 52, 54 pour venir faiblement en saillie. Le volume 46 est rempli par une pile 60 de plaques annulaires 26 de cellulose greffée dont les bords prennent appui sur les rebords 56, 58, des grillages 62 étant interposés entre cette pie 60 et les faces rainurées 38, 40 des plateaux 28. La hauteur de la pile de plaques de cellulose greffée est bien entendu adaptée à l'écartement des plateaux 28 et l'empilage 24 est maintenu assemblé ou comprimé, par exemple, par un ressort (non représenté) intercalé entre le couvercle 14 et l'empilage.The plates 28 are all identical and only a pair of adjacent plates 28, 28 ′ is described below, more particularly with reference to FIGS. 2 to 4. The references of the upper plate 28 ′, in FIG. 2, are affected by an index. The plate 28 comprises a body in the form of an annular disc 32, bordered externally by an external border 34 in the form of a cylindrical shell and internally by an internal border 36 projecting from the two faces 38, 40 of the disc 32 The diameter of the bases 42, 44 edges 34, 36 is slightly narrowed to allow a low clearance embedding successive trays, the height of embollement being sufficient to compensate for the expansion of the stack. It is easy to see that in the nested position of the trays 28, 28 ', the edges 34, 36 and the discs 32, 32' of the two adjacent plates cone a closed volume 46 in the form of a torus. The volume 46 communicates with the axial channel 22 through an orifice 48 formed in the base 44 of the internal border 36 and with the external enclosure 30 through an orifice 50 'formed in the base 42' of the external border 34 '. The faces 38, 40 have a network of radial 52 and circular grooves 54 communicating with one another to distribute the liquid over the entire surface of the faces. The network of the lower face 38 'communicates through the orifice 50' with the external enclosure 30 and that of the upper face 40 through the orifice 48 with the axial channel 22. A full rim 56, 58 surrounds the outside and inside the grooved part of the faces 38, 40, the height of these edges being slightly greater than the depth of the grooves 52, 54 to come slightly projecting. The volume 46 is filled with a stack 60 of annular plates 26 of grafted cellulose, the edges of which bear on the edges 56, 58, screens 62 being interposed between this magpie 60 and the grooved faces 38, 40 of the plates 28. The height of the stack of grafted cellulose plates is of course adapted to the spacing of the plates 28 and the stack 24 is kept assembled or compressed, for example, by a spring (not shown) interposed between the cover 14 and the stack.

Le fonctionnement du dispositif ressort de l'exposé précédent : le liquide à traiter est amené par la conduite 20, passe de l'enceinte 30 par les orifices 50 dans l'empilage 24, en particulier dans le réseau de rainures 52, 54 des faces inférieures 38 des plateaux 28 en se répartissant sur toute la surface. Le liquide traverse le.grillage 62 et les plaques 26 de cellulose greffée en s'écoulant axialement pour être collecté par le réseau des rainures 52, 54 des faces superieures 40 des plateaux 28 et être évacué par les orifices 48 et la tubulure 16. La longueur du parcours dans les piles 60 de cellulose greffée est indépendante du parcours suivi et le rendement de l'appareil est ainsi optimal. The operation of the device is apparent from the previous presentation: the liquid to be treated is brought in via line 20, passes from the enclosure 30 through the orifices 50 in the stack 24, in particular in the network of grooves 52, 54 of the faces. lower 38 of the plates 28 by being distributed over the entire surface. The liquid passes through the mesh 62 and the plates 26 of grafted cellulose, flowing axially to be collected by the network of grooves 52, 54 of the upper faces 40 of the plates 28 and to be discharged through the orifices 48 and the tube 16. The length of the course in the stacks 60 of grafted cellulose is independent of the course followed and the yield of the apparatus is thus optimal.

Les rebords 56, 58 empêchent tout shuntage et imposent le passage du liquide à travers les plaques 26 d-e cellulose greffée.The edges 56, 58 prevent any shunting and impose the passage of the liquid through the plates 26 of grafted cellulose.

Le grillage 62 évite une pénétration de la cellulose greffée dans les rainures 52, 54, notamment lors d'un gonflement de la cellulose et de ce fait toute obstruction empêchant ou gênant la circulation du liquide. Le passage du liquide à travers le grillage 62 est facilité par ltemploi d'un grillage tissé de la manière représentée à la fig. -5, présentant une surface ondulée d'appui. C'autres modes de réalisation d'une structure-perforée sont possibles.The mesh 62 prevents penetration of the grafted cellulose into the grooves 52, 54, in particular during the swelling of the cellulose and therefore any obstruction preventing or hindering the circulation of the liquid. The passage of the liquid through the screen 62 is facilitated by the use of a screen woven in the manner shown in FIG. -5, having a corrugated support surface. Other embodiments of a perforated structure are possible.

L'emboitement téléscopique des plateaux 28 autorise une dilatation de l'empi.lage 24, notamment lors d'un gonflement de la cellulose greffée, les bordures 34, 36 restant tou
Jours emboîtées pour maintenir rigidement l'ensemble. On peut concevoir un dispositif de maintien de l'ensemble de l'empilage 24, par exemple par une attache élastique ou clipsable, facilitant la mise en place ou l'échange de cet empilage.The telescopic fitting of the plates 28 allows expansion of the stack 24, in particular during swelling of the grafted cellulose, the borders 34, 36 still remaining
Nested days to rigidly maintain the whole. One can design a device for holding the entire stack 24, for example by an elastic or clip-on fastening, facilitating the installation or the exchange of this stack.

Les plateaux 28 ainsi que le grillage -62 sont en matière plastique, mais d'autres matériaux compatibles avec le -li- quide à traiter sont utilisables. Chaque plateau 28 est monobloc et il est possible d'incorporer la structure perforée ou grillage 62 au plateau.The plates 28 as well as the mesh -62 are made of plastic, but other materials compatible with the liquid to be treated can be used. Each plate 28 is in one piece and it is possible to incorporate the perforated structure or mesh 62 into the plate.

L'invention s'étend bien entendu à toute varianteode réalisation, notamment à celle dans laquelle les plateaux comporteraient des faces planes, le réseau de rainures etlou le grilla.ge étant ménagé dans une pièce séparée en appui de la face plane ou celle encore dans laquelle les bordures seraient constituées par une ou plusieurs pièces indépendantes. The invention of course extends to any variant embodiment, in particular to that in which the plates would have flat faces, the network of grooves etlou le grilla.ge being provided in a separate piece bearing on the flat face or that still in which the borders would be constituted by one or more independent parts.

Claims

1. An ion exchange treatment device comprising a stack (24) of plates (26) of grafted cellulose, arranged transversely on the circulation path of the liquid to be treated, said stack being interposed between two enclosures (30, 22 ) respectively for supplying and evacuating the liquid and comprising plates (28) interposed between distributing and collecting the liquid, characterized in that each plate (28) has on one (38) of its faces (38, 40) a liquid distribution chamber communicating with said supply enclosure (30) and on the other (40) of its faces a chamber, collecting the liquid communicating with said evacuation enclosure (22), the faces (38, 40) opposite two successive plates, between which the cellulose plates (26) are interposed, being one (38) of distribution. and the other (40) for collecting the liquid for a flow of the liquid from one of the faces towards the other transversely through the plates of grafted cellulose.

2. Device according to claim 1, characterized in that said faces (38, 40) have radial grooves (52) and circular grooves (54) for distributing or collecting the liquid, capped with a perforated structure (62) preventing any penetration of the cellulose into the grooves (52, 54) leaving a free passage of the liquid.

3. Device according to claim 2, characterized in that said perforated structure comprises a mesh (62) with fine mesh.

4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that each plate (28) has an internal border (36) and an external border (34) in the form of ferrules for holding the plates (26) of grafted cellulose. , orifices (48, 50) for passage of the liquid

being arranged in said edges to communicate the enclosure (3Q) for supplying liquid with the face (38) of distribution and the enclosure (22) for evacuation with the face (40) collecting the plate (28).

5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that each grooved face (38, 40) of the plate (28), is surrounded externally and internally by a flange (56, 58) in slight projection of the grooves (52 , 56) constituting a compression support surface for the plates (20) of grafted cellulose to ensure external and internal sealing of the stack.

6. Device according to claim 4 or 5, comprising circular trays (28), characterized in that said edges (34, 36) of successive trays (28) are telescopically embossed- to constitute a one-piece expandable stack.

7. Device according to claim 6, characterized in that it comprises a means for assembling said stack to constitute a removable cartridge in a single block.

8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that each plate (28) consists of a molded plastic part, the gratings (62) covering the grooves (52, 54-) being where appropriate integral with said part.

9. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the plate (28) and the two gratings (62) associated are each independent molded parts, said grooves (32, 34) being integral with said gratings.

10. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an outer casing (10) for housing said stack (28) having an orifice (20) for supplying the liquid and an orifice (16 ) evacuation of the liquid which communicate respectively with said corresponding enclosures (30, 22).