FR2473489A1 - Recovery of atmospheric moisture - by passing cooled night air through silica adsorbent and desorbing water with hot day time air - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé et une installation d'obtention d'eau à partir de l'air dans les pays tropicaux, spécialement dans les zones désertiques subtropicales, en profitant alternativement du fait que l'air est frais la nuit pour le déshumidifier par adsorption et qu'il est très chaud le jour pour extraire, c'est-à-dire désadsorber, l'eau extraite de l'air pendant la nuit et emmagasinée dans un adsorbant. Un procédé de ce genre est déjà connu, mais il n'a jamais pu etre mis en pratique parez qu'on ne disposait pas d'un adsorbant approprié et que, soit la quantité d'eau obtenue était beaucoup trop faible, soit la dépense d'énergie nécessaire était beaucoup trop importante.The subject of the present invention is a method and an installation for obtaining water from the air in tropical countries, especially in the subtropical desert zones, by taking advantage alternately of the fact that the air is cool at night for the dehumidify by adsorption and it is very hot during the day to extract, that is to say desorb, the water extracted from the air during the night and stored in an adsorbent. A process of this kind is already known, but it has never been able to be put into practice because there was not an appropriate adsorbent and either the amount of water obtained was much too low, or the expense too much energy was needed.
En outre, au total, les coûts d'investissements et d'exploitation n'étaient pas acceptables par rapport au résultat obtenu.Furthermore, in total, the investment and operating costs were not acceptable in relation to the result obtained.
Le but de la présente invention est de créer un procédé et une instailation produisant eux-mmes, d'une manière largement indépendante de l'énergie extérieure, l'énergie né- cessaire au fonctionnement, et permettant, & des coûts acceptables, d'obtenir des quantites d'eau telles qu'elle peut être utilisée non seulement comme eau potable, mais aussi, a grande échelle, pour l'irrigation dans des déserts.The object of the present invention is to create a process and an installation producing themselves, in a manner largely independent of external energy, the energy necessary for operation, and allowing, and at acceptable costs, obtain quantities of water such that it can be used not only as potable water, but also, on a large scale, for irrigation in deserts.
Cette tache est accomplie gracie à de nombreuses mesures dont l'ensemble, seul, permet d'obtenir de l'eau rationnellement, et qui, par conséquent, prises dans leur ensemble, sont un élément essentiel de cette invention. La solution du problème est fournie, en particulier, par l'emploi de gels de silice nouveaux, formés, possédant des propriétés nouvelles particulières. Ces gels de silice se distinguent par le fait que, en raison des grandes dimensions de leurs pores, allant par exemple jusgu' & 60 angstroms, ils ont un fort pouvoir d'adsorption de l'eau, par exemple, en tout, 80 | de leur propre poids, et ce dans un domaine de températures allant de moins de 0 a 20, 30 ou 400 C.En outre, ils ont un large domaine de températures pour céder l'eau a une température également basse, à savoir de 30 à 50, 40 a 60 ou 50 à 700 C. Ces deux domaines de températures sont précisément les températures qu'on a, dans les zones desertiques, pendant environ dix heures pour chacun des cas, la nuit et le jour. Du fait que le rayonnement terrestre est plus important dans les zones désertiques, allant jusqu'a 90 % alors qu'il atteint jusqu'a 50 % seulement dans d'autres régions, on a souvent des différences de température allant jusqu'a 40 degrés C entre le jour et la nuit.This task is accomplished thanks to numerous measures, the whole of which alone makes it possible to obtain water rationally, and which, therefore, taken as a whole, are an essential element of this invention. The solution to the problem is provided, in particular, by the use of new, formed silica gels, having particular new properties. These silica gels are distinguished by the fact that, because of the large dimensions of their pores, ranging for example up to 60 angstroms, they have a strong power of adsorption of water, for example, in all, 80 | of their own weight, in a range of temperatures from less than 0 to 20, 30 or 400 C. In addition, they have a wide range of temperatures for yielding water at an equally low temperature, namely 30 at 50, 40 to 60 or 50 to 700 C. These two temperature ranges are precisely the temperatures that we have, in the desert zones, for about ten hours for each of the cases, night and day. Because the terrestrial radiation is more important in the desert zones, going up to 90% whereas it reaches up to 50% only in other regions, we often have temperature differences going up to 40 degrees C between day and night.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication de ces gels nouveaux, car eux seuls permettent d'obtenir de l'eau dans le désert, pour l'essentiel, uniquement en tirant parti des différences de température entre le jour et la nuit. A cela s'ajoute l'exploitation des dénivellations du terrain pour produire, en des lieux situés plus bas, de l'énergie au moyen de l'eau obtenue sur des montagnes ou sur des soulèvements du sol
Cette invention part du fait qu'une grande quantité d'eau, sous forme de vapeur, se trouve en permanence dans l'atmosphare terrestre. Elle est soumise en permanence à des condensations, à des précipitations et à des évaporations de la surface de la terre et de la mer. Cela se fait par cycles de douze jours chacun, et il y en a environ trente par an.The present invention also relates to a process for manufacturing these new gels, because they alone make it possible to obtain water in the desert, for the most part, only by taking advantage of the temperature differences between day and night. . To this is added the exploitation of the unevenness of the ground to produce, in places located lower, energy by means of the water obtained on mountains or on uplifts of the ground
This invention starts from the fact that a large quantity of water, in the form of vapor, is permanently in the terrestrial atmosphere. It is constantly subjected to condensation, precipitation and evaporation from the surface of the earth and the sea. This is done in cycles of twelve days each, and there are about thirty a year.
La présente invention tire parti du fait que les vents apportent toujours une grande quantité d'eau m#rne dans les déserts, de sorte que, même dans ces renions, il y a 10 a 20 g d'eau dans un mètre cube d'air, en particulier la nuit.The present invention takes advantage of the fact that the winds always bring a large amount of fresh water to the deserts, so that, even in these renions, there are 10 to 20 g of water in a cubic meter of air, especially at night.
Nous considérons que l'invention réside tout d'abord dans le fait que, avec un procédé qui a été mentionné au début de ce texte, on fait passer l'air, la nuit, d'abord a travers des pierres qu'il doit refroidir, puis a travers une couche de gels de silice formés a grands pores, à gros grains, en particulier sphériques et de 8 a 12 mn de diamètre. Ces gels ont un domaine optimal d'adsorption situé entre zéro et 20, 30 ou 400 C et un domaine optimal de désorption allant de 30 a #oc C.De plus, l'air tres chaud du jour passe, dans lorére inverse, d'abord à travers la couche de gel cie silice naintenant humide, puis à travers les pierres, de sorte que l'eau prise à l'air par la couche de gel de silice pendant la nuit lui est retirée par l'air du jour dans le processus de régénération et qu'elle se condense sur les pierres refroidies pendant la nuit; elle est ensuite évacuée. We consider that the invention resides first of all in the fact that, with a process which was mentioned at the beginning of this text, the air is passed, at night, first through stones which it must cool, then through a layer of silica gels formed with large pores, with large grains, in particular spherical and 8 to 12 min in diameter. These gels have an optimal adsorption range between zero and 20, 30 or 400 C and an optimal desorption range ranging from 30 to #oc C. In addition, the very hot air of the day passes, in the reverse region, from first through the now wet layer of silica gel, then through the stones, so that the water taken in by the layer of silica gel overnight is removed from it by the air of the day in the regeneration process and that it condenses on the stones cooled overnight; it is then evacuated.
L'avantage des nouveaux gels sphériques mis en oeuvre ici est, d'une part, qu'ils ont un pouvoir d'adsorption d'eau élevé, allant jusqu'à 70 % de leur propre poids, et, d'autre part, que, en raison de leur structure et de leur taille, ils subissent très peu d'abrasion et ont donc une longue durée de vie, de sorte qu'il est possible de les employer pendant des dizaines d'années. En outre, ils n'opposent qu'une faible résistance au passage de l'air, si bien qu'il ne se produit, dans la couche d'adsorption de 300 å 400 mm d'épaisseur, qu'une perte de charge de 1 à 2 mm d'eau (chute de pression) et que, au total, la perte de charge dans l'installation ne dépasse pas 3 à 8 mm d'eau suivant les conditions, la couche de pierres ayant de 3 à 5 m d'épaisseur et le diamètre de ces pierres étant de 100 à 200 mn. The advantage of the new spherical gels used here is, on the one hand, that they have a high water adsorption capacity, up to 70% of their own weight, and, on the other hand, that, due to their structure and size, they undergo very little abrasion and therefore have a long service life, so that it is possible to use them for decades. In addition, they only offer a low resistance to the passage of air, so that in the adsorption layer 300 to 400 mm thick, there is only a pressure drop of 1 to 2 mm of water (pressure drop) and that, in total, the pressure drop in the installation does not exceed 3 to 8 mm of water depending on the conditions, the layer of stones having 3 to 5 m of thickness and the diameter of these stones being from 100 to 200 min.
Pour créer la possibilité de production d'énergie, cette invention prévoit la mise en place de l'installation de fourniture d'eau sur une montagne ou sur un soulèvement de terrain. L'eau obtenue et évacuée sera alors envoyée dans une turbine avec alternateur, située au moins 200 m plus bas, de préférence davantage, jusqu'à 1 000 m. Ici, on produit donc, avec liteau obtenue, l'énergie servant en particulier & faire tourner les ventilateurs, avant que cette eau serve à son rôle proprement dit, qui est l'irrigation ou l'emploi comme eau potable ou industrielle.To create the possibility of energy production, this invention provides for the installation of the water supply installation on a mountain or on an uplift. The water obtained and discharged will then be sent to a turbine with an alternator, located at least 200 m below, preferably more, up to 1000 m. Here, we therefore produce, with the resulting strip, the energy used in particular to run the fans, before this water is used for its proper role, which is irrigation or use as drinking or industrial water.
La consommation d'énergie de l'installation est particulièrement basse du fait que, suivant la présente invention, le passage de l'air à travers les pierres et la couche de gel de silice se fait,grâce à de nombreux ventilateurs de faible puissance placés les uns à cdt8 des autres du c8té de l'entrée de l'air et du catie de sa sortie, de telle manière que cet air soit divise en différents courants et qu'on travaille avec de faibles vitesses de passage de l'air. Cela augmente la durée de son contact avec les surfaces des gels sphériques. Ceux-ci ont seulement une aire plus faible que les gels connus, qui sont plus petits. Comme l'aire est determinante pour l'é- change d'eau, cela est compensé par l'augmentation du temps de contact. The energy consumption of the installation is particularly low because, according to the present invention, the passage of air through the stones and the layer of silica gel takes place, thanks to numerous low-power fans placed one to cdt8 of the other from the side of the air inlet and the catie of its outlet, in such a way that this air is divided into different currents and that one works with low air passage speeds. This increases the duration of its contact with the surfaces of the spherical gels. These only have a smaller area than the known gels, which are smaller. As the area is decisive for the water exchange, this is compensated by the increase in contact time.
Pour profiter des différences de température dans les zones désertiques, la présente invention prévoit de faire passer de l'air, alternativement dans un sens et dans l'autre, à travers les pierres et la couche de gels, par périodes de dix heures suivies chacune de deux heures d'interruption.To take advantage of the temperature differences in desert areas, the present invention provides for air to pass, alternately in one direction and in the other, through the stones and the layer of gels, in periods of ten hours each followed two hours of interruption.
On a alors, lors de l'humidification des gels pendant la nuit, des températures moyennes de: l'air extérieur de 5 à 150 C et, lors de leur déshumidification pendant le jour, de 30 a 600 C.There are then, during the humidification of the gels at night, average temperatures of: the outside air of 5 to 150 C and, during their dehumidification during the day, of 30 to 600 C.
Ce sont précisément ces basses terpératures nocturnes qui favorisent les propretés des gels employés ici. Plus la température d'adsorption est basse, plus le gel pout adsorber d'eau. Durant la nuit, la température de l'air ex térieur baisse et son humidité relative augmente; Elle atteint 70 a 95 %, et parfois même le-point de rosée.It is precisely these low nocturnal temperatures that promote the cleanliness of the gels used here. The lower the adsorption temperature, the more water the gel will adsorb. During the night, the outside air temperature drops and its relative humidity increases; It reaches 70 to 95%, and sometimes even the dew point.
Mais meme les températures diurnes allant jusqu'à 600 C sont suffisantes pour la déshumidification du nouveau gel à larges pores, car il atteint déjà 95 à 98 % de son effet désorbant à des températures de 50 à 550 C, c'est-à-dire qu'il est parfaitement adapté à la production d'eau à ces températures.But even the daytime temperatures up to 600 C are sufficient for the dehumidification of the new gel with large pores, because it already reaches 95 to 98% of its desorbing effect at temperatures of 50 to 550 C, that is to say say that it is perfectly suited to the production of water at these temperatures.
Comme c'est au voisinage du sol que la température de l'air extérieur tombe le plus bas, l'air est toujours amené, pour l'adsorption, d'un point situé au voisinage du sol De pré férence, pour l'adsorption, le passage de l'air se fait de bas en haut à travers les pierres et la couche de gel de silice et, pour la désorption, de haut en bas. L'eau qui se condense sur les pierres froides peut alors s'écouler vers le bas et être recueillie et évacuée d'une manière simple. Du fait de la baisse de la température de l'air extérieur pendant la nuit, l'élévation de température du gel de 2,2 degrés C par g d'eau adsorbée, élévation qui se produit lors de cette adsorption, est supprimée dans une proportion allant jusqu'à environ 90 %, ce qui améliore également le pouvoir d'adsorption d'eau.As it is near the ground that the outside air temperature drops the lowest, the air is always brought, for the adsorption, from a point located near the ground Preferably, for the adsorption , the air is passed from bottom to top through the stones and the layer of silica gel and, for desorption, from top to bottom. The water which condenses on the cold stones can then flow downwards and be collected and discharged in a simple manner. Due to the drop in the temperature of the outside air during the night, the rise in temperature of the gel of 2.2 degrees C per g of adsorbed water, rise which occurs during this adsorption, is suppressed in a proportion up to about 90%, which also improves the water adsorption capacity.
On peut obtenir une amélioration supplémentaire en divisant la couche de gel de silice en couches élémentaires de gels de différentes grandeurs de pores, et ce de manière que leur température optimale d'adsdrption croisse dans le sens du passage de l'air tandis que la température optimale de régénération a des valeurs décroissantes. En effet, l'air passe, le jour, pour la régénération, en sens inverse à travers les différentes couches élémentaires. De cette manière, les différentes sortes de gels ont une activité optimale à des températures différentes. Cela s'obtient, lors de leur fabrication, en faisant varier le pH du liquide de lavage et en l'amenant jusqu'à 14. En outre, on utilise un liquide de lavage très chaud.On obtient un gel à pores encore plus grands, allant jusqu'au domaine de 60 angstrms, qui a des températures optimales d'adsorption allant jus qu'à-un peu au-dessus de 200 C et des températures optimales de désorption commençant déjà un peu au-dessous de 25* C. Donc, on peut déjà procéder à l'inversion faisant passer de l'adsorption à la désorption même si les différences de température entre le jour et la nuit sont très faibles.An additional improvement can be obtained by dividing the layer of silica gel into elementary layers of gels of different pore sizes, so that their optimum absorption temperature increases in the direction of the air flow while the temperature optimal regeneration has decreasing values. Indeed, the air passes, during the day, for regeneration, in the opposite direction through the different elementary layers. In this way, the different kinds of gels have optimal activity at different temperatures. This is obtained, during their manufacture, by varying the pH of the washing liquid and bringing it up to 14. In addition, a very hot washing liquid is used. An gel with even larger pores is obtained. , up to the 60 angstrm range, which has optimal adsorption temperatures up to a little above 200 C and optimal desorption temperatures already starting a little below 25 * C. Therefore, it is already possible to carry out the inversion passing from adsorption to desorption even if the temperature differences between day and night are very small.
L'emploi des gels à pores extrêmement grands pour la production d'eau a un autre avantage, par rapport à leur emploi pour le séchage de l'air ou de gaz, qui réside dans le fait que, dans la production d'eau, on peut aller au-delà de la charge de percée pour laquelle on a de nouveau des traces de vapeur d'eau dans l'air qui ressort.te gel de silice n'est alors pas encore saturé mais peut continuer à adsorber de l'eau jusqu'à ce que soit atteinte la fixation d'équilibre. Cela allonge la durée possible de l'adscrption, la portant au rythme de dix heures dont il est question ici
Pour la fixation a l'équilibre, la pression partielle de la vapeur d'eau dans le gel de silice est égale à sa pression partielle dans l'air en mouvement.On obtient donc une extraction d'humidité d'autant plus forte que humidité relative de l'air à sécher est élevée. Cette dernière est d'autant plus élevée que l'air est plus frais. C'est aussi pour cette raison que, la nuit, l'introduction de l'air se fait au voisinage du sol.The use of extremely large pore gels for the production of water has another advantage, compared to their use for the drying of air or gas, which resides in the fact that, in the production of water, we can go beyond the breakthrough charge for which there are again traces of water vapor in the air which emerges. the silica gel is not yet saturated but can continue to adsorb water until equilibrium fixation is reached. This lengthens the possible duration of the subscription, bringing it to the rhythm of ten hours which we are talking about here
For equilibrium fixation, the partial pressure of the water vapor in the silica gel is equal to its partial pressure in the moving air. relative air to be dried is high. The latter is higher the fresher the air. It is also for this reason that, at night, the introduction of air takes place near the ground.
L'utilisation des nouveaux gels de grand diamètre a larges pores fait que, à volume constant, la surface du gel est plus petite. Cela réduit l'abrasion et, ainsi, le risque de saleté. Cela fait que l'installation n'a besoin que de peu d'entretien et que sa durée de vie augmente.The use of the new large diameter large pore gels means that, at constant volume, the surface of the gel is smaller. This reduces abrasion and, thus, the risk of dirt. This means that the installation requires little maintenance and that its service life increases.
L'installation de production d'eau extraite de l'air sera constituée de préférence d'un ouvrage ayant par exemple 100 à 200 m de largeur et jusqu'à 15 km de longueur. Dans cet ouvrage, la couche de pierres et, au-dessus d'elle, la couche de gel de silice seront disposées sur un plancher intermédiaire perméable à l'air. Des ouvertures de passage de l'air situées les unes a côte des autres, donnant sur les espaces d'arrivée et de sortie de l'air sous les pierres et au-dessus de la couche de gel, sont obturées par des t filtres derrière lesquels sont disposés les ventilateurs.The installation for producing water extracted from the air will preferably consist of a structure, for example 100 to 200 m in width and up to 15 km in length. In this work, the layer of stones and, above it, the layer of silica gel will be placed on an intermediate floor permeable to air. Air passage openings located next to each other, overlooking the air inlet and outlet spaces under the stones and above the gel layer, are closed by t filters behind which are arranged the fans.
De cette manière, l'installation est protégée de la fine poussière du désert, au'il y a toujours dans l'air. Pour la couche de pierres, on pourrait utiliser des sphères de bé j ton. Comme elles sont encore trop chères, on emploie de pré ference du basalte ou du silicate, par exemple des silex ayant une masse volumique aussi élevée que possible et une porosite aussi faible que possible. Leur diamètre est de 100 à 250 mm. Si les pierres sont trop poreuses, on peut les enduire d'une mince couche de silicone Pour profiter davantage du soleil lors de la régénération, on peut réaliser la couverture de l'ouvrage, au-dessus de la couche de gel de silice, sous la forme d'un toit laissant passer le rayonnement solaire, par exemple en verre, en verre polyacrylique ou en polyester.Grâce au supplément de rayonnement solaire qui atteint la couche de gel de silice, on parvient, pour une température moyenne diurne de l'air extérieur de 400 C, & porter la température de l'air de régénération jusqu'à 520 C. Cela permet d'obtenir un taux de désorption du gel de silice de près de 100 %. En modifiant le toit, par exemple en choisissant des coupoles ou des surfaces obliques au lieu d'un toit en appentis/ en matière laissant passer le rayonnement solaire, on peut accroitre encore le profit tiré des rayons du soleil. On peut aussi utiliser des collecteurs solaires, par exemple des t8les d'aluminium recouvertes d'oxyde d'aluminium pour les noircir. In this way, the installation is protected from the fine dust of the desert, which is always in the air. For the layer of stones, we could use concrete spheres. As they are still too expensive, basalt or silicate are preferably used, for example flints having a density as high as possible and a porosity as low as possible. Their diameter is from 100 to 250 mm. If the stones are too porous, they can be coated with a thin layer of silicone To benefit more from the sun during regeneration, you can make the cover of the structure, above the layer of silica gel, under the shape of a roof letting through the solar radiation, for example glass, polyacrylic glass or polyester. Thanks to the additional solar radiation which reaches the layer of silica gel, we reach, for an average daytime temperature of the outdoor air of 400 C, & bring the temperature of the regeneration air up to 520 C. This makes it possible to obtain a desorption rate of the silica gel of almost 100%. By modifying the roof, for example by choosing domes or oblique surfaces instead of a shed / material roof allowing solar radiation to pass, the profit obtained from the sun's rays can be further increased. It is also possible to use solar collectors, for example aluminum sheets coated with aluminum oxide to blacken them.
Pour le toit, on peut aussi utiliser, à la place de verre ou,,dans le cas de collecteurs solaires, à la place de tle d'aluminium noircie par anodisation, un tissu de polyester noir enduit de PVC des deux côtés. Il résiste beaucoup mieux à l'abrasion et il est beaucoup plus résistant que le verre, l'aluminium ou les plaques de polyester, qui sont déjà rayés et rendus opaques, au bout d'un temps relativement court, par le sable qui est toujours entrarné par le vent. Le tissu de polyester peut être maintenu tendu par une surpression intérieure d'environ 5 mm d'eau, comme cela se fait pour les halles gonflables.En gonflant et en réduisant la tension alternativement, aux intervalles prévus pour le processus, on peut aisément débarrasser le tissu de la pous sière et du sable. L'emploi du tissu permet d'avoir une charpente porteuse plus légère pour le toit, constituée par des pannes en acier ou en béton qui supportent les bandes de tissu avec un ancrage élastique et uneétanchéification. For the roof, it is also possible to use, instead of glass or, in the case of solar collectors, instead of aluminum sheet blackened by anodization, a black polyester fabric coated with PVC on both sides. It is much more resistant to abrasion and it is much more resistant than glass, aluminum or polyester sheets, which are already scratched and made opaque, after a relatively short time, by the sand which is always stunned by the wind. The polyester fabric can be kept stretched by an internal overpressure of about 5 mm of water, as is done for inflatable halls. By inflating and reducing the tension alternately, at the intervals provided for the process, one can easily get rid the fabric of dust and sand. The use of fabric makes it possible to have a lighter load-bearing structure for the roof, constituted by steel or concrete purlins which support the strips of fabric with elastic anchoring and sealing.
Pour tenir compte des conditions d'ordre géologique dans diverses régions, on peut réaliser l'installation avec ~ des éléments constitutifs similaires entre lesquels on laisse, le cas échéant, des passages pour la circulation du personnel et l'entretien. Mais ces éléments constitutifs, qui sont autonomes, peuvent aussi être installés loin les uns des autres, & des endroits différents où l'on a besoin d'eau. Les dépenses de réalisation des seaux de distribution sont alors faibles. To take account of the geological conditions in various regions, the installation can be carried out with ~ similar component elements between which, if necessary, passages are allowed for the movement of personnel and maintenance. But these constituent elements, which are autonomous, can also be installed far from each other, & from different places where water is needed. The costs of producing distribution buckets are therefore low.
Comme il faut nettoyer souvent les filtres a cause du sable véhiculé par l'air, et particulièrement a cause des vents de sable, il faut prévoir pour cela des dispositifs mobiles simples de brossage équipés de brosses rotatives pouvant couvrir la surface de filtrage. Quand on a besoin d'eux, ils peuvent être déplacés d'un élément à l'autre. Pour faciliter le nettoyage, les filtres, constitués par des bandes de tissu filtrant, peuvent être disposés de manière a pouvoir pivoter. Le nettoyage se fait alors durant les pauses pendant lesquelles il n'y a pas de passage d'air
Ainsi que nous l'avons dit au début, un fondement essentiel du nouveau procédé de production d'eau est le fait que des gels a larges pores, ayant les propriétés exigées ici, existent et soient disponibles en quantité suffisante.As the filters must be cleaned often because of the sand conveyed by the air, and particularly because of the sand winds, it is necessary to provide for this simple mobile brushing devices equipped with rotary brushes which can cover the filtering surface. When they are needed, they can be moved from item to item. To facilitate cleaning, the filters, constituted by strips of filter cloth, can be arranged so as to be able to pivot. Cleaning is then done during breaks during which there is no air passage
As we said at the beginning, an essential foundation of the new water production process is the fact that large-pore gels, having the properties required here, exist and are available in sufficient quantity.
On contact déjà des procédés et des installations de production de gel de silice à partir de matières premières comportant de l'acide silicique, par exemple le verre solubie, et d'acide chlorhydrique ou sulfurique. On provoque une précipitation avec formation intermédiaire d'un sol instable contenant de l'acide silicique, suivie de gélification, d'élimination des sels par lavage et séchage des gels.Dans la pratique et aussi dans la littérature, on se base sur des solutions de verre soluble à 13-15 % de Sida, quiWper- mettent d'obtenir un sol à environ 10 % de SiC2. Il serait souhaitable d'obtenir des concentrations plus élevées, car elles permettraient de réduire les frais de vaporisation de l'eau et les frais d'énergie et, ainsi, rendraient le procédé de fabrication plus rentable. Jusqu'à présent, on n'a pas pu les obtenir en exploitation industrielle parce qu'il se produit une précipitation tout a fait indésirable de l'acide silicique ou même une gélification prématurée qui paralyse le fonctionnement des installations ou donne, avec les flocons, un gel de silice de moindre qualité.En outre, les gels de silice produits selon des procédés connus ne présentent pas la dureté, et donc la résistance à l'abrasion, nécessaire à un emploi prolongé, et
leur pouvoir d'adsorption est limité. We already contact processes and installations for the production of silica gel from raw materials comprising silicic acid, for example solubilized glass, and hydrochloric or sulfuric acid. Precipitation is caused with an intermediate formation of an unstable soil containing silicic acid, followed by gelling, elimination of the salts by washing and drying the gels. In practice and also in the literature, solutions are used. 13-15% Aids soluble glass, which results in approximately 10% SiC2 sol. It would be desirable to obtain higher concentrations, since these would reduce the costs of spraying water and energy costs and, thus, would make the manufacturing process more profitable. Until now, they have not been able to be obtained in industrial exploitation because there is an absolutely undesirable precipitation of silicic acid or even a premature gelation which paralyzes the functioning of the installations or gives, with the flakes , a lower quality silica gel. In addition, the silica gels produced according to known methods do not have the hardness, and therefore the abrasion resistance, necessary for prolonged use, and
their adsorption power is limited.
C'est pourquoi l'un des buts de la présente invention est de rendre la fabrication des gels plus économique tout en produisant dos gels ayant des propriétés nouvelles et plus intéressantes, donnant des possibilités d'emploi améliorées et nouvelles.This is why one of the aims of the present invention is to make the manufacture of gels more economical while producing dos gels having new and more advantageous properties, giving improved and new employment possibilities.
Cette invention est basée sur le fait qu'on s'est aperçu que la réaction de précipitation de l'acide silicique peut être évitée s# l'injection du verre soluble à plus forte proportion de SiO2 que la proportion habituelle jusqu'ici se fait avec un effet d'agitation si rapide, avec un ou plusieurs agitateurs dans le récipient de précipitation, avec une telle vitesse de sortie et, en même temps, avec une division si fine, que la réaction de mélange de la matière pre mière. avec l'acide à environ 20 8 se fasse en quelques secondes ou fractions de seconde. De cette manière, il ne peut pas se produire de prépondérance de la composante alcaline (verre soluble).Avec le nouveau procédé, cette pré pondérance peut être évitée, pour une concentration de SiO2 augmentée, jusqu'a ce que le pH atteigne 1,8.This invention is based on the fact that it has been found that the precipitation reaction of silicic acid can be avoided if the injection of water glass with a higher proportion of SiO2 than the usual proportion hitherto takes place. with such a rapid stirring effect, with one or more agitators in the precipitating vessel, with such an exit speed and, at the same time, with such a fine division, that the mixing reaction of the raw material. with about 20 8 acid is done in seconds or fractions of a second. In this way, there cannot be a preponderance of the alkaline component (water glass). With the new process, this preponderance can be avoided, for an increased concentration of SiO2, until the pH reaches 1, 8.
Grâce au procédé conforme a cette invention, il devient possible de partir, lors de la précipitation, de verres so- lubles comportant de 20 A 32 z dé sic2 et, ainsi, donnant des sols présentant des teneurs de 14 à 18 t en SiO2, c'est & dire qu'ils permettent d'économiser de 40 a 80 t des frais ultérieurs de vaporisation de l'eau et d'énergie. En même temps, le taux d'utilisation de l'installation de production s'améliore dans la meme mesure, et il y a une réduction considérable des frais de production, y compris les salaires.Thanks to the process according to this invention, it becomes possible to start, during precipitation, from soluble glasses comprising from 20 to 32 z de sic2 and, thus, giving soils having contents of 14 to 18 t of SiO2, that is to say, they save 40 to 80 t of subsequent water vaporization and energy costs. At the same time, the utilization rate of the production facility is improving to the same extent, and there is a considerable reduction in production costs, including wages.
Gracie à la transformation de verre soluble ayant une teneur en SiO2#augmentée et grâce à d'autres particularités nouvelles du procédé, on obtient, outre une augmentation de la dureté et de la résistance à l'abrasion, et un accroissement du pouvoir d'adsorption, des gels présentant différentes températures d'adsorption et de désorption. Ces gels ont donc une activité optimale à des températures différentes, et ils ouvrent ainsi des applications nouvelles. Thanks to the transformation of soluble glass with an increased SiO2 # content and thanks to other new features of the process, we obtain, in addition to an increase in hardness and abrasion resistance, and an increase in the power of adsorption, gels with different adsorption and desorption temperatures. These gels therefore have optimal activity at different temperatures, and they thus open up new applications.
C'est pourquoi cette invention concerne aussi un procédé de fabrication de gel de silice à partir d'une matière pre mière comportant de l'acide silicique et d'un acide, par précipitation, avec formation intermédiaire d'un sol instable comportant de l'acide silicique, suivie de la gélification, de l'élimination des sels par lavage et du séchage du gel.This is why this invention also relates to a process for manufacturing silica gel from a raw material comprising silicic acid and an acid, by precipitation, with intermediate formation of an unstable sol comprising silicic acid, followed by gelation, removal of salts by washing and drying of the gel.
Selon l'invention, la précipitation se fait en deux paliers de telle manière que, au moins dans le premier palier, jus qu'a ce que soit atteint un pH de 1,5 à 1,8 pour le mélange initial d'acide et de matière première, la matière premiere comportant de 20 a 32 8 de SiO2 soit amenée si finement divisée, par exemple par pulvérisation au moyen de buses placées au fond des récipients de précipitation, et sous une pression si élevée et donc à une vitesse d'écoulement si grande, a l'arrivée dans le mélange initial d'acide et de matière première, ou il y a en permanence une agitation à vitesse appropriée, qu'il en résulte ce qui suit.Il se produit immédiatement une réaction dudit-acS6e, en évitant la précipitation d'acide silicique en flocons, au deuxième palier, la proportion do Si02 dans la matière première est abaissée à 8 à 14 % jusqu'à l'obtention d'un pH de 2,6 à 3,5. Après cela, le sol ayant 14 à 18 % de SiO2 est transféré dans un récipient de gélification pouvant servir en~meme temps au lavage et au séchage, et on procède, avant le séchage, à l'élimination des sels par lavage avec un liquide de lavage dont le pH est compris entre 1,8 et 12.According to the invention, the precipitation is carried out in two stages so that, at least in the first stage, until a pH of 1.5 to 1.8 is reached for the initial mixture of acid and raw material, the raw material comprising from 20 to 32 8 of SiO2 is brought so finely divided, for example by spraying by means of nozzles placed at the bottom of the precipitation containers, and under such a high pressure and therefore at a speed of such a large flow, upon arrival in the initial mixture of acid and raw material, or there is constantly stirring at an appropriate speed, that the following results therefrom: a reaction of said acS6e immediately takes place , by avoiding the precipitation of silicic acid in flakes, at the second stage, the proportion of SiO2 in the raw material is lowered to 8 to 14% until a pH of 2.6 to 3.5 is obtained. After that, the soil having 14 to 18% of SiO2 is transferred to a gelling container which can be used at the same time for washing and drying, and the salts are removed before drying by washing with a liquid. washing with a pH between 1.8 and 12.
Si l'on prend pour base, lors de la précipitation, un verre soluble comportant jusqu'a 32 % de Si02, on peut diluer jusqu'au taux de 10 a 12 % de H2S04 l'acide sulfurique à 95 % utilisé pour le mélange initial d'acide et de matiere première.If we take as a base, during precipitation, a soluble glass containing up to 32% of Si02, we can dilute to the rate of 10 to 12% of H2SO4 the 95% sulfuric acid used for the mixture initial acid and raw material.
Maissi l'on prend pour base un verre soluble voisin
de 20 % de SiO2, on n'a besoin de diluer l'acide sulfu
rique qu'à 20 - 30 % de H2SO4 pour obtenir la concentration
élevée de SiO2 dans le sol, allant jusqu'à 18 %. However, we take as a base a neighboring soluble glass
20% SiO2, no need to dilute sulfu acid
risk only 20 - 30% H2SO4 to obtain the concentration
high of SiO2 in the soil, up to 18%.
Grâce à la modification du pH du liquide de lavage pour ob
tenir des gels ayant des propriétés différentes, procédé
qui est certes connu, avec ici l'emploi de pH étagés
beaucoup plus fortement, on obtient, par exemple, les qua
lités de gels indiquées dans le tableau ci-dessous. Les
abréviations ont les significations suivantes:
EE: à pores très petits E : à pores étroits
W : à grands pores M : à pores moyens
WW: à pores moyennement grands WWX: à pores extrêmement
grands.By modifying the pH of the washing liquid for ob
hold gels with different properties, process
which is certainly known, with the use of stepped pH here
much more strongly, we obtain, for example, the qua
gels indicated in the table below. The
abbreviations have the following meanings:
EE: very small pore E: narrow pore
W: with large pores M: with medium pores
WW: medium pore WWX: extremely pore
great.
Genre Liquide Grandeur des Chaleur de Masse Tempéra- Tempéra- de de lavage pores mouillage volumique ture d'ad- ture de
apparente sorption désorp- gel (pH) (angstroms) (cal/g) (g/cm ) ( C) tion
( C)
EE 1,8-2,5 20-25 32-35 720-770 à 100 150-200
E 2,5-3,5 25-30 26-30 680-720 " 80 120-150
M 5,0-6,0 30-40 18-22 560-680 " 60 80-100
W 7,0-8,0 40-50 15-18 460-520 " 40 50-70 WW 8,0-10,0 50-60 12-15 300-460 " 30 40-60
WWX 10,0-12,0 60-70 10-12 250-350 " 20 30-50
On obtient une amélioration supplémentaire des propriétés
du gel de silice en se basant, lors de la précipitation,
sur un verre soluble ayant un rapport moléculaire entre
Na20 et Si02 de 1/3,5 a 1/5.Les rapports moléculaires habi
tuels des verres solubles du commerce sont au maximum de
1/3,33, mais le plus souvent seulement de 1/2,1 ou moins.Type Liquid Size of the Heat of Mass Tempera- Washing temperature for pore volume wetting adure ture
apparent desorptive sorption (pH) (angstroms) (cal / g) (g / cm) (C) tion
( VS)
EE 1.8-2.5 20-25 32-35 720-770 to 100 150-200
E 2.5-3.5 25-30 26-30 680-720 "80 120-150
M 5.0-6.0 30-40 18-22 560-680 "60 80-100
W 7.0-8.0 40-50 15-18 460-520 "40 50-70 WW 8.0-10.0 50-60 12-15 300-460" 30 40-60
WWX 10.0-12.0 60-70 10-12 250-350 "20 30-50
Additional improvement in properties is obtained
based on silica gel, during precipitation,
on a soluble glass having a molecular ratio between
Na20 and Si02 from 1 / 3.5 to 1/5.
of commercially soluble glasses are at most
1 / 3.33, but most often only 1 / 2.1 or less.
Il fallait donc trouver un nouveau moyen de produire un
verre soluble ayant le rapport moléculaire désiré.So we had to find a new way to produce a
water glass with the desired molecular ratio.
Selon la présente invention, la précipitation est,
par conséquent, précédée d'un traitement de la
matière première, d'une manière telle qu'une
mise en réaction de sable de quartz avec une lessive
de soude à au moins 50 % ait lieu à une température de 130 à 180D C et sous une pression de 4 à 12 atm off. . Cela se fait-avec une proportion telle qu'une solution de verre soluble ayant un rapport de 1/3,5 à 1/5 entre Na2O et Si02 soit obtenue.According to the present invention, the precipitation is,
therefore, preceded by treatment of the
raw material, in such a way that
reacting quartz sand with detergent
soda at least 50% takes place at a temperature of 130 to 180D C and under a pressure of 4 to 12 atm off. . This is done with such a proportion that a solution of water glass having a ratio of 1 / 3.5 to 1/5 between Na2O and SiO2 is obtained.
Ici, on obtient la solution de verre soluble sans le détour par le verre soluble en morceaux, qui était nécessaire jusqu'a présent. Cela est possible par une réaction directe de quartz, sous forme de sable pur, avec de la soude, donnant du Na2SiO3. La réaction a lieu dans des autoclaves rotatifs en acier au chrome-nickel d'une haute résistance aux produits alcalins, équipés d'un système intérieur de pales. Au lieu d'être chauffé à la vapeur comme pour la dissolution de verre soluble en morceaux, l'autoclave doit être chauffé de l'extérieur, car la concentration initiale de la soude doit être maintenue pendant tout le processus de dissolution.Here, the solution of water glass is obtained without detour by the water glass pieces, which was necessary until now. This is possible by a direct reaction of quartz, in the form of pure sand, with sodium hydroxide, giving Na2SiO3. The reaction takes place in rotary autoclaves in chromium-nickel steel with high resistance to alkaline products, equipped with an internal blade system. Instead of being steam heated as for dissolving water glass into pieces, the autoclave should be heated from the outside, as the initial concentration of soda should be maintained throughout the dissolving process.
La proportion de sable ou de quartz et de lessive de soude est un facteur décisif, de même que, en particulier, la concentration de cette lessive. Pour 4 portions de sable, il faut avoir 2 portions de lessive de soude a 50-60 8 si l'on veut obtenir, par exemple, un rapport moléculaire de 1/3,8 à 1/4 entre Na2H et SiO2. Il faut faire régner pendant deux à quatre heures des températures de 130 a 1800 C et des pressions de 4 à 12 atm off.The proportion of sand or quartz and lye is a decisive factor, as well as, in particular, the concentration of this lye. For 4 portions of sand, you must have 2 portions of sodium hydroxide solution at 50-60 8 if you want to obtain, for example, a molecular ratio of 1 / 3.8 to 1/4 between Na2H and SiO2. Temperatures of 130 to 1800 C and pressures of 4 to 12 atm off must be maintained for two to four hours.
Lors du processus de dissolution, il se forme une masse dont la consistance va du semi-solide au semi-liquide. Elle ne perd sa forme pâteuse que par dilution a l'eau ou, ce qui s'est révélé être une procédure encore meilleure, par dilution avec les solutions de décantation ou de filtrage provenant de la boue des solutions de verre soluble extraites des autoclaves et devant être éclaircies On obtient ainsi la concentration nécessaire à la précipitation. Il est intéres- sant de savoir qu'on s'est alors aperçu que de petites quantités d'aluminium ou de magnésium, ou des deux, peuvent provoquer des variations de la qualité des gels, variations qui présentent des avantages. During the dissolution process, a mass is formed, the consistency of which ranges from semi-solid to semi-liquid. It loses its pasty form only by dilution with water or, which has proved to be an even better procedure, by dilution with the settling or filtering solutions coming from the mud of the solutions of soluble glass extracted from the autoclaves and to be clarified This gives the concentration necessary for precipitation. It is interesting to know that it has been realized that small amounts of aluminum or magnesium, or both, can cause variations in the quality of the gels, variations which have advantages.
En évitant le processus de fusion du verre et la dissolution du verre soluble en morceaux qui la suit, ces opéra tions consommant de grandes quantités de chaleur et d'énergie, on économise en tout presque 70 % de la chaleur et de l'énergie cinétique dépensées auparavant et plus de 50 % des frais d'investissements correspondants et des autres colts de production. Cela donne une économie d'environ 10 centimes suisses par kg de gel de silice, soit environ 200 000 francs suisses pour une production annuelle de 2 000 t.By avoiding the glass melting process and the dissolving of the soluble glass into pieces which follows it, these operations consuming large amounts of heat and energy, in all, almost 70% of the heat and kinetic energy are saved. spent previously and more than 50% of the corresponding investment costs and other production costs. This gives a saving of around 10 Swiss cents per kg of silica gel, or around 200,000 Swiss francs for an annual production of 2,000 t.
Pour éviter avec certitude une précipitation d'acide salicique lors de la précipitation qui suit et afin d'obtenir un gel de structure plus solide, permettant une plus longue durée d'emploi, la présente invention permet de n'exécuter le deuxième palier de la précipitation que jusqu'au pH de 2.To avoid with certainty a precipitation of salicic acid during the following precipitation and in order to obtain a gel of more solid structure, allowing a longer duration of use, the present invention makes it possible to carry out the second stage of the precipitation only up to pH 2.
Après cela, dans un troisième palier, la proportion de SiO2 dans la matière première peut entre ramenée à une valeur comprise entre 5 et 8 0 jusqu'à ce que le pH désiré soit obtenu, par exemple 3,2 en marche discontinue. Dans les deu axiome et troisième paliers, l'addition de matière première peut se faire, avec un débit plus faible, par les mêmes buses, ou bien par des buses de plus faible section.After that, in a third stage, the proportion of SiO2 in the raw material can between reduced to a value between 5 and 80 until the desired pH is obtained, for example 3.2 in discontinuous operation. In the two axioms and third stages, the addition of raw material can be done, with a lower flow rate, by the same nozzles, or by nozzles of smaller section.
Le refroidissement, nécessaire en marche continue, du mélange initial d'acide et matière première à moins de 200 C dans le récipient de précipitation, pour éviter un début prématuré de la gélification et, ainsi, une solidification, peut se faire de préférence en pompant le contenu du ré- servoir de manière qu'il passe par un réfrigérant. Le nouveau procédé permet d'obtenir la précipitation en 20 à 40 minutes, alors qu'il faut beaucoup plus longtemps avec les procédés déjà connus.Cooling, necessary in continuous operation, of the initial mixture of acid and raw material to less than 200 C in the precipitation container, to avoid a premature start of gelation and, thus, solidification, can preferably be done by pumping the contents of the container so that it passes through a coolant. The new process achieves precipitation in 20 to 40 minutes, while it takes much longer with already known processes.
Si la précipitation se fait en marche continue, on peut se passer de refroidir le récipient de précipitation et obtenir une accélération importante de cette précipitation si celle-ci, conformément a la présente invention, a lieu de façon continue dans des rigoles montées l'une à la suite de l'autre. Le mélange acide-matière première ne reste pas plus d'une à trois minutes dans la première rigole, pour le premier palier de la précipitation; il ne reste pas plus de deux minutes dans la deuxième rigole, pour le deuxième palier.If the precipitation takes place in continuous operation, it is possible to dispense with cooling the precipitation container and obtain a significant acceleration of this precipitation if the latter, in accordance with the present invention, takes place continuously in channels mounted one on the other. following each other. The acid-raw material mixture does not remain more than one to three minutes in the first channel, for the first level of precipitation; there are no more than two minutes left in the second channel, for the second level.
Avec la présente invention, on peut aussi réduire le temps de gélification en exécutant la gélification en même temps qu'un séchage préliminaire, par exemple en continu en faisant passer le sol en couche mince, et ce par exemple dans un séchoir à bande, de préférence à plusieurs bandes.With the present invention, it is also possible to reduce the gelation time by carrying out the gelation at the same time as a preliminary drying, for example continuously by passing the soil in a thin layer, and this for example in a belt dryer, preferably several bands.
Selon la présente invention, on emploie, pour l'exécution du nouveau procédé, une installation dans laquelle un récipient de précipitation est suivi d'un autre récipient divisé en deux compartiments et pourvu d'une soupape montée dans un fond intermédiaire. Le compartiment supérieur est réalisé comme récipient de gélification, le compartiment in férieur comme récipient de lavage et de séchage. Le récipient peut être un récipient rond en acier au chrome-nickel ou en polyester, sa partie supérieure bombée étant pourvue d'une ouverture centrée ayant par exemple 200 a 500 mm de diamètre. De manière analogue à une fermeture à soupape, cette ouverture est commandée par un tube conique ferme de tous les ctes, pourvu d'un joint de maintien en caoutchouc monté par pression.Le tube conique sert aussi de soupape de fond pour le fond intermédiaire, car il pénètre dans son ouverture centrée. Quand le tube est tiré vers le haut, l'ou- verture du fond intermédiaire est dégagée et le passage du gel dans le compartiment inférieur du récipient peut avoir lieu. Les récipients peuvent avoir de i à 5 m de diamètre.According to the present invention, an installation is used for carrying out the new method in which a precipitation container is followed by another container divided into two compartments and provided with a valve mounted in an intermediate bottom. The upper compartment is designed as a gelation container, the lower compartment as a washing and drying container. The container can be a round container made of chromium-nickel steel or polyester, its convex upper part being provided with a centered opening having for example 200 to 500 mm in diameter. In the same way as a valve closure, this opening is controlled by a conical tube closed on all sides, provided with a rubber retaining gasket mounted by pressure. The conical tube also serves as a bottom valve for the intermediate bottom, as it enters its centered opening. When the tube is pulled upwards, the opening of the intermediate bottom is cleared and the passage of the gel in the lower compartment of the container can take place. Containers can be from i to 5 m in diameter.
Le séchage simultané dans la partie inférieure des récipients pourvus d'un fond intermédiaire, commençant a environ 600 C et avec un gaz de sechaye comportant au moins 80 à 90 8 humidité relative, facilite la pénétration de la température aussi bien pour la gélification que pour le lavage. En outre, pour des épaisseurs de couches de 500 à 1 500 mn, le lavage peut être fait avec montage en batterie, si bien qu'on peut obtenir du sulfate ou du chlorure de sodium.
Selon cette invention, le récipient de précipitation peut etre réalisé, pour la marche en continu, sous. forme de rigole & deux paliers.Comme récipient de gélification, on peut utiliser un séchoir à bande réalisé spécialement, de préférence A plusieurs bandes. Il est équipé de bandes en acier au chrome-nickel pourvues de nervures transversales et latérales en matière plastique. Le sol est versé dans les espaces compris entre ces nervures, qui le maintiennent en place.The simultaneous drying in the lower part of the containers provided with an intermediate bottom, starting at about 600 C and with a dry gas comprising at least 80 to 90 8 relative humidity, facilitates the penetration of the temperature as well for gelling as for washing. In addition, for layer thicknesses of 500 to 1,500 minutes, the washing can be done with battery mounting, so that one can obtain sulfate or sodium chloride.
According to this invention, the precipitation container can be made, for continuous operation, under. channel shape & two bearings. As a gelation container, a specially designed band dryer can be used, preferably with several bands. It is fitted with chrome-nickel steel strips provided with plastic transverse and lateral ribs. The soil is poured into the spaces between these ribs, which hold it in place.
Le séchoir bande(s) peut être suivi d'un réservoir sinilaire celui du procédé discontinu, pourvu d'une soupape de fond dans un fond intermédiaire le divisant en deux compartiments. Ce réservoir sert au lavage à sa partie supérieure et au séchage à sa partie inférieure. On peut aussi choisir une variante avec laquelle le lavage et le séchage se font dans le mEme récipient. Le procédé continu s'emplolet de préférence, de la manière suivante: on a une cuve, autant que possible fermée, ou bien ouverte en haut et ne produisant pas de projections.Elle est faite d'une matière résistant & la corrosion, de préférence du polyester, son diamètre est de 300 a 500 mm, sa longueur de 3 6 m, et elle est équipée d'un arbre d'agitateur avec agitateur éner gique. La rigole de l'agitateur est faiblement inclinée. A l'extrémité supérieure, après qu'on a versé une première quantité d'acide à faible concentration, une pompe de dosage fournit de façon continue l'acide à la concentration nécessaire la précipitation. En même temps, des buses placées sur le fond de la cuve injectent une solution de verre soluble de concentration élevée, envoyée elle aussi par une pompe de dosage. Cette solution a la concentration voulue pour obtenir la concentration élevée souhaitée dans le gel, par exemple 24 z de SiO2. La duréedeséjour, et donc de réaction, du sol dans la cuve ne doit pas dépasser 20 & 180 secondes.The strip drier (s) can be followed by a sinilary tank, that of the discontinuous process, provided with a bottom valve in an intermediate bottom dividing it into two compartments. This tank is used for washing at its upper part and for drying at its lower part. You can also choose a variant with which washing and drying are done in the same container. The continuous process is preferably carried out in the following manner: there is a tank, as far as possible closed, or else open at the top and producing no projections. It is made of a material resistant to corrosion, preferably polyester, its diameter is 300 to 500 mm, its length 366 m, and it is equipped with an agitator shaft with energetic agitator. The agitator channel is slightly inclined. At the upper end, after a first quantity of acid has been poured in at low concentration, a metering pump continuously supplies the acid at the concentration necessary for precipitation. At the same time, nozzles placed on the bottom of the tank inject a solution of high concentration soluble glass, also sent by a dosing pump. This solution has the desired concentration to obtain the desired high concentration in the gel, for example 24% of SiO2. The duration of stay, and therefore reaction, of the soil in the tank must not exceed 20 & 180 seconds.
Le pH à atteindre lors de la précipitation ne devrait pas dépasser 1,8 à 2. On travaille de préférence avec des pH de 1,2 à 1,5. Le mélange (sol) chauffé par la chaleur de ré- action lors de la précipitation s 'écoule en permanence, à l'extrdmitd inférieure de la cuve, dans une deuxième rigole de réaction plus petite, également inclinée Des buses, également montées dans le fond, injectent une solution de verre soluble moins concentrée, comportant environ 8 a 10 % de Six2. Cette injection se fait sous une pression très élevée, de préférence au moyen d'un autoclave donnant une pression d'air de 30 atm eff., ou au moyen de pompes haute pression.Cela se fait jusqu'à ce que le pH désiré, par exemple compris entre 2,8 et 3, soit atteint. La reaction dans la deuxième rigole doit se dérouler de telle manière que le temps de séjour ne dépasse pas une à deux minutes.The pH to be reached during precipitation should not exceed 1.8 to 2. It is preferable to work with pH of 1.2 to 1.5. The mixture (soil) heated by the heat of reaction during precipitation flows continuously, at the lower end of the tank, into a second smaller reaction channel, also inclined Nozzles, also mounted in the bottom, inject a less concentrated solution of soluble glass, comprising approximately 8 to 10% of Six2. This injection is carried out under very high pressure, preferably by means of an autoclave giving an air pressure of 30 atm eff., Or by means of high pressure pumps. This is done until the desired pH, for example between 2.8 and 3, is reached. The reaction in the second channel must take place in such a way that the residence time does not exceed one to two minutes.
En effet, quelques minutes plus tard, le sol, qui s'écoule à une température fortement élevée, commence à se gélifier.Indeed, a few minutes later, the soil, which flows at a high temperature, begins to gel.
La gélification, également continue, se fait dans le séchoir à plusieurs bandes. Les nervures latérales et les nervures transversales peuvent avoir 50 à 100 mm de hauteur et entre en polyuréthane élastique ou en caoutchouc de silicone. Quand les bandes passent sur des rouleaux de renvoi ayant par exemple 300 mm de diamètre, ces nervures se courbent avec la bande et le gel solidifié tombe automatiquement sur la bande suivante, ou de la dernière bande sur une bande transporteuse ou une goulotte qui l'amène dans le récipient de lavage venant ensuite.The gelling, also continuous, is done in the dryer with several bands. The side ribs and the transverse ribs can be 50 to 100 mm high and come in elastic polyurethane or silicone rubber. When the bands pass over idler rollers having for example 300 mm in diameter, these ribs bend with the band and the solidified gel automatically falls on the next band, or from the last band on a conveyor belt or a chute which brings into the washing container next.
Comme liquide de lavage, on utilise de l'acide chlorhydrique ou sulfurique dilué de façon appropriée. Pour obtenir une structure plus serrée des pores, il est indiqué de partir, dès la précipitation, d'un rapport de poids moléculaires, entre le Na2O et le SiO2, de 1 : 3,5 a 1 : 5 éventuellement, alors que, jusqu'à présent, des rapport de 1 : 3,33 au maximum étaient habituels.On obtient des le départ une plus faible teneur en sels, ce qui favorise la formation d'un gel à pores serrés, de dureté élevée. Pour obtenir des gels à larges pores, il peut être judicieux d'ajouter des sels des le stade de la précipitation, par exemple des sels qui se forment lors du processus de lavage ultérieur ou de la synérèse (c'est-à-dire la diminution de volume lors du séchage), donc, par exemple, du chlorure ou du sulfate de sodium.As the washing liquid, hydrochloric or sulfuric acid is used which is suitably diluted. To obtain a tighter structure of the pores, it is advisable to start, as of precipitation, of a molecular weight ratio, between Na2O and SiO2, of 1: 3.5 to 1: 5 possibly, while, until Now, ratios of up to 1: 3.33 were usual. A lower salt content is obtained from the start, which favors the formation of a tight pore gel of high hardness. To obtain large pore gels, it may be advisable to add salts from the precipitation stage, for example salts which form during the subsequent washing process or syneresis (i.e. volume reduction during drying), therefore, for example, sodium chloride or sulphate.
Lors de la fabrication de gels à pores serrés, la tempé- rature du liquide de lavage peut monter jusqu'à 600 C durant la dernière phase du lavage. Son pH, qui doit normalement tre maintenu à 1,8-2,5, peut passer temporairement & 5-7. Lors de la fabrication de gels à larges pores, la température du liquide de lavage peut passer par paliers successifs A 900 C.During the manufacture of tight-pore gels, the temperature of the washing liquid can rise up to 600 C during the last washing phase. Its pH, which should normally be maintained at 1.8-2.5, may temporarily drop to 5-7. During the manufacture of large-pore gels, the temperature of the washing liquid can pass in successive stages at 900 C.
Il est indiqué d'effectuer le séchage suivant le lavage dans le mime récipient afin de ne plus modifier la structure du gel, qui se présente sous forme de gélatine. On travaille de préfêrence,,pour un premier palier de séchage, avec circulation d'air, a environ 800 C et avec une humidité relative de 70 & 80 5. Pour le deuxième palier, on travaille de préférence & une température de 120 à 1400 C.It is advisable to carry out drying after washing in the same container so as not to modify the structure of the gel, which is in the form of gelatin. We preferably work for a first drying stage, with air circulation, at around 800 C and with a relative humidity of 70 & 80 5. For the second stage, we preferably work at a temperature of 120 to 1400 vs.
Les différentes températures d'adsorption des nouveaux types de gels permettent une utilisation nouvelle, pour le séchage de gaz. Suivant la présente invention, on place dans le courant de gaz à sécher plusieurs garnitures, les unes derriere les autres, comportant des gels ayant différents diamètres de pores. Leurs températures optimales d'adsorption vont en croissant, tandis que leurs températures optimales de régénération vont en diminuant. Pour la régénération, on fait passer le gaz à travers ces garnitures en sens inverse de celui du séchage de gaz.The different adsorption temperatures of the new types of gels allow a new use, for gas drying. According to the present invention, several linings are placed in the stream of gas to be dried, one behind the other, comprising gels having different pore diameters. Their optimal adsorption temperatures are increasing, while their optimal regeneration temperatures are decreasing. For regeneration, the gas is passed through these linings in the opposite direction to that of the gas drying.
En employant les différents types de gels dans plusieurs garnitures placées les unes derrière les autres, avec les températures d'adsorption indiquées dans le tableau de la page 11, on obtient que le séchage du gaz puisse avoir lieu pendant plus longtemps que cela n'était possible jusqu'ici, avec une activité optimale du gel, car la température du gaz à sécher augmente de garniture en garniture. Inversement, la température du gaz de régénération qu'on fait passer à travers les garnitures dans l'ordre inverse diminue. La dépense de chaleur pour la régénération diminue donc aussi, et l'économie réalisée atteint jusqu'à 50 % des dépenses de chaleur et d'énergie. Cela signifie que, pour la désorption, il faut seulement 750 à 800 kcal au lieu de 1 500. By using the different types of gels in several packings placed one behind the other, with the adsorption temperatures indicated in the table on page 11, it is obtained that the drying of the gas can take place for longer than it was possible so far, with optimal gel activity, because the temperature of the gas to be dried increases from pad to pad. Conversely, the temperature of the regeneration gas which is passed through the linings in the reverse order decreases. The expenditure of heat for regeneration therefore also decreases, and the savings achieved reach up to 50% of expenditure on heat and energy. This means that, for desorption, only 750 to 800 kcal are needed instead of 1500.
On a donc un effet analogue à celui obtenu avec l'evapo- ration sous vide multiple.We therefore have an effect analogous to that obtained with multiple vacuum evaporation.
Conformément à la présente invention, nous recherchons donc aussi la protection du brevet pour de nouveaux types de gels ayant des pores de différentes tailles et différents pouvoirs d'adsorption et présentant, par rapport aux gels déjà connus, une dureté, une résistance à l'abrasion et une résistance à l'usure augmentées (voir le tableau de la page 11 > . In accordance with the present invention, we therefore also seek patent protection for new types of gels having pores of different sizes and different adsorption powers and having, compared to already known gels, hardness, resistance to increased abrasion and wear resistance (see table on page 11>.
En résumé, on peut dire ce qui suit au sujet du nouveau procédé: le fait que non seulement la taille des pores des gels, mais aussi leurs autres propriétés, dépendent dans une large mesure du pH des solutions de lavage, est connu en soi. Malgré son importance, ce n'est pas tant la variation apportée à ce fait connu par la présente invention, qui a donné les gels de silice offrant une amélioration surprenante de leurs qualités, que l'action combinée de toute une série de nouveaux traits caractéristiques du procédé, comme la précipitation à concentration élevée, la modification du rapport entre les poids moléculaires, l'accélération de la gélification avec préséchage et l'exécution pratiqUe, sur le plan du procédé et du matériel, de l'opération de séchage avec des épaisseurs de couches de 500 a 1 500 mm, ce qui donne aussi, au début du séchage, les taux eleés de saturation de l'air en humidité qui sont importants pour avoir un séchage ménageant le produit. Cela s'applique au gel formé aussi bien qu'au gel non formé.In summary, the following can be said about the new process: the fact that not only the pore size of the gels, but also their other properties, depend to a large extent on the pH of the washing solutions, is known per se. Despite its importance, it is not so much the variation brought to this fact known by the present invention, which gave the silica gels offering a surprising improvement in their qualities, as the combined action of a whole series of new characteristic features. of the process, such as precipitation at high concentration, the modification of the ratio between the molecular weights, the acceleration of gelling with pre-drying and the practical execution, in terms of process and equipment, of the drying operation with layer thicknesses of 500 to 1,500 mm, which also gives, at the start of drying, the high rates of air saturation with humidity which are important for drying which is gentle on the product. This applies to the formed gel as well as to the untrained gel.
Avec ce nouveau procédé, on commence donc par former un sol instable comportant de 11 acide silicique, et dans lequel la proportion de Si02 est de 14 a 18 %. le gel qui se forme ensuite est amené à des teneurs en Si02 de 16 à24 8 par la gélification rapide continue ou discontinue - sur des sechoirs à bandes ou dans des récipients ronds suivant le mode de réalisation.#Ici, il se produit nor seulement une syné- ruse, mais aussi un préséchage qui, jusqu'à ces limites, ne présente pas encore d'inconvénients dus à la plus forte concentration de sels et, ainsi, ne présente pas non plus de risque de rupture, et ce mAme sans tenir compte du fait que le décalage du poids moléculaire au profit du Si02 ne permet pratiquement pas à ce risque de prendre naissance. Un séchoir à plusieurs bandes en acier au chrome-nickel ou en acier normal caoutchouté des deux cavés, pourvues de recouvrements latéraux en caoutchouc de silicone ou en polyuréthane fixées aux bandes de manière fixe mais qui sont élastiques, s'est révélé idéal comme outil de gélification accélérée, continue ou discontinue. La hauteur idéale de ces recouvrements est de 5 à 8 cm. Pour le formage simultant, dans la direction transversale aussi, on a réalisé un système de bandes de silicone, de polyester ou de poly uréthanne collées, dont la hauteur est inférieure do quelques millimètres à celle des recouvrements latéraux.Une répartition régulière est ainsi assurée lors du versement de la solution de sol. With this new process, we therefore start by forming an unstable soil containing 11 silicic acid, and in which the proportion of SiO 2 is from 14 to 18%. the gel which then forms is brought to SiO 2 contents from 16 to 24 8 by rapid continuous or discontinuous gelation - on band dryers or in round containers according to the embodiment. # Here, only one occurs synereus, but also a pre-drying which, up to these limits, does not yet present any disadvantages due to the higher concentration of salts and, thus, does not present either the risk of rupture, and this same without taking account of the fact that the shift in molecular weight in favor of Si02 practically does not allow this risk to arise. A dryer with several bands in chromium-nickel steel or in normalized rubberized steel of the two cavities, provided with lateral covers of silicone rubber or polyurethane fixedly fixed to the bands but which are elastic, has proved to be ideal as a tool for accelerated, continuous or discontinuous gelation. The ideal height for these covers is 5 to 8 cm. For the simultaneous forming, also in the transverse direction, a system of glued silicone, polyester or polyurethane bands has been produced, the height of which is less than a few millimeters than that of the lateral overlaps, thus ensuring a uniform distribution during the pouring of the soil solution.
Les cloisons transversales en question assurent un formage vertical en barres ayant non seulement la meme épaisseur, mais aussi la même largeur, à n'importe quelle épaisseur désirée. Les coins inférieurs, arrondis, facilitent encore le démoulage et donnent une surface encore plus lisse.The transverse partitions in question provide vertical forming into bars having not only the same thickness, but also the same width, at any desired thickness. The rounded lower corners further facilitate demolding and give an even smoother surface.
Lors du passage sur les rouleaux de renvoi, les barres de gel, qui ont déjà subi une contraction de 10 à 20 % suivant le degré de préséchage, tombent sur une goulotte et dans un bac contenant ou non de l'eau, ou bien elles sont amenées directement à la batterie de lavage et de séchage par des bandes transporteuses. Pour éviter jusqu'au bout la production de morceaux irréguliers de ces barres, des nervures transversales montées à l'intérieur des bacs peuvent permettre le formage de différents morceaux de gel.When passing over the deflection rollers, the gel bars, which have already undergone a contraction of 10 to 20% depending on the degree of pre-drying, fall on a chute and in a tank containing or not water, or else are brought directly to the washing and drying battery by conveyor belts. To prevent the production of irregular pieces of these bars until the end, transverse ribs mounted inside the tanks can allow the formation of different pieces of gel.
Un pas essentiel sur la voie permettant d'obtenir des demisphères ou des morceaux en forme de deux tiers de sphères peut être accompli en disposant sur les bandes en acier au chrome-nickel, ou directement sur une bande en caoutchouc (caoutchouc de -silicone ou polyuréthane) des coquilles he- misphériques ou en forme de trois quarts de sphères, d'un diamètre d'au moins 20 min et de 30 a 35 mm au maximum. Après le processus de lavage et de contraction, le gel est en forme d'hémisphères et de trois quarts de sphères d'un diamètre diminué de 20 %. Après le séchage, le diamètre a diminus d'environ 80 % et il est donc d'environ s a 12 mm.An essential step on the way to obtain hemispheres or pieces in the form of two thirds of spheres can be accomplished by placing on the chrome-nickel steel strips, or directly on a rubber strip (silicone rubber or polyurethane) hemispherical shells or in the form of three quarters of spheres, with a diameter of at least 20 min and from 30 to 35 mm maximum. After the washing and contraction process, the gel is in the form of hemispheres and three-quarters of spheres with a diameter reduced by 20%. After drying, the diameter has decreased by about 80% and is therefore about 12 to 12 mm.
Pour la forme en trois quarts de sphère, le démoulage lors du passage sur les rouleaux de renvoi est rendu possible, outre la contraction du gel, par l'emploi de saillies sur les rouleaux de renvoi, dans le cas où l'on utilise des bandes en caoutchouc. Ces saillies permettent ùn certain écarte- ment du bord supérieur et la sortie du produit hémisphérique ou spheroidal,
On peut obtenir des gels sphériques en adjoignant à chaque bande transporteuse du séchoir à plusieurs bandes une bande de recouvrement, de préférence décalée latéralement par rapport à la bande transportouse. La bande transporteuse a des cavités hémisphériques de 22 a 25 mm de diamètre ouvertes, a sa face supérieure, la bande de recouvrement a des cavités identiques, ouvertes vers le bas, a sa face inférieure. Les bandes sont en caoutchouc ou en polyéthylène rigide ou semi-rigide ou faites d'autres matières plastiques, par exemple des élastomères qui ne sont pas attaqués par l'eau ou par les acides. Les bandes sont placées de telle manière que les ouvertures des aeux bandes situées sur des rangées transversales se trouvent les unes au-dessus des autres,' de sorte que deuxcavites placées l'une au-dessus de l'autre forment une cavité spheriqus.La bande transporteuse pos soude des bandes de guidage latérales qui, d'une part, maintiennent le sol, et, d'autre part, peuvent servir aussi à guider la bande de recouvrement Afin que les cavités sphériques puissent se remplir lors du versement continu du sol, les cavités de la bande de recouvrement ont, en haut, des petits trous pour l'échappement de l'air. Si nécessaire, les bandes peuvent entre maintenues par des bandes porteuses qui absorbent les efforts de traction et d'allongement. For the three-quarter-sphere shape, demolding when passing over the deflection rollers is made possible, in addition to the contraction of the gel, by the use of projections on the deflection rollers, in the case where rubber bands. These projections allow a certain separation from the upper edge and the exit of the hemispherical or spheroidal product,
Spherical gels can be obtained by adding to each conveyor belt of the multi-band dryer a covering band, preferably offset laterally with respect to the conveyor belt. The conveyor belt has hemispherical cavities from 22 to 25 mm in diameter open, on its upper face, the cover belt has identical cavities, open downwards, on its lower face. The bands are made of rubber or rigid or semi-rigid polyethylene or made of other plastics, for example elastomers which are not attacked by water or by acids. The bands are placed in such a way that the openings of the two bands situated in transverse rows lie one above the other, so that two cavities placed one above the other form a spherical cavity. conveyor belt pos welds lateral guide bands which, on the one hand, hold the ground, and, on the other hand, can also be used to guide the covering band So that the spherical cavities can be filled during the continuous pouring of the ground , the cavities of the cover strip have, at the top, small holes for the air to escape. If necessary, the bands can be held in place by load-bearing bands which absorb the tensile and elongation forces.
La gélification rapide dvec présêcheqe dans le séchoir à bandes peut être commandée de telle manière, entre 50 et 700 C, que la synérèse (c'est-aZire la contraction des morceaux de gel) commence à l'extrémité de la bande transporteuse. Lorsque la bande transporteuse et la bande de recouvrement se séparent au point de renvoi, les sphères de gel tombent automatiquement, du fait du changement de direc thon des bandes, dans des bacs à eau disposés à cette extrémité du séchoir. De ces bacs, elles sont amenées par flottage aux dispositifs de lavage et de séchage qui suivent.The rapid gelation with pre-drying in the belt drier can be controlled in such a way, between 50 and 700 C, that the syneresis (that is to say the contraction of the pieces of gel) begins at the end of the conveyor belt. When the conveyor belt and the cover band separate at the point of return, the gel spheres fall automatically, due to the change in direction of the belts, in water tanks placed at this end of the dryer. From these tanks, they are floated to the following washing and drying devices.
Les blocs de gel ainsi formés , dont la structure n'est plùs granulée, présentent toute une série d'avantages par rapport aux gels dits gels sphériques, mais, atteignant des points de rosée allant jusqu'à - 800 C, ils se rapprochent des tamis moléculaires plus que ne le font les gels normaux et les gels sphériques. En ce qui concerne les isothermes d'adsorption, celles-ci sont de 10 8 meilleures que celles des gels de silice normaux. Elles présentent donc des températures optimales d'adsorption plus élevées et des températures théoriques optimales dc désorption plus basses.The gel blocks thus formed, the structure of which is not more granulated, have a whole series of advantages compared to the so-called spherical gels, but, reaching dew points of up to -800 ° C., they approach the molecular sieves more than normal and spherical gels do. As regards the adsorption isotherms, these are 10 8 better than those of normal silica gels. They therefore have higher optimal adsorption temperatures and lower theoretical optimal desorption temperatures.
Il faut prendre les mesures suivantes pour fabriquer des gels de silice ayant des pores de diamètres extremement importants, qui soient en mesure de fixer une quantité d'eau allant jusqu'à 80 3 de leur propre poids à des températures de + 20 à moins de 0 C, tandis que l'adsorption commence à des températures voisines de 300 C, et qui ont un rendement de la désorption de 95 à 98 8 dès une température de 50 à 550 Cl (1) Les produits de départ de la réaction doivent présenter une concentration très élevé en sol, obtenue gr ce à une concentration élevée en silicate de sodium et en acide. On ajoute de préférence I à 5 % de sulfate de sodium si l'on emploie de l'acide sulfurique pour la précipitation, et le même pourcentage de chlorure de sodium si l'on emploie de l'acide chlorhydrique. The following steps must be taken to manufacture silica gels with extremely large pore diameters, which are able to fix an amount of water up to 80 3 of their own weight at temperatures from + 20 to less than 0 C, while adsorption begins at temperatures close to 300 C, and which have a desorption yield of 95 to 98 8 from a temperature of 50 to 550 Cl (1) The starting materials of the reaction must have a very high concentration of soil, obtained thanks to a high concentration of sodium silicate and acid. I preferably add 1 to 5% sodium sulfate if sulfuric acid is used for precipitation, and the same percentage of sodium chloride if hydrochloric acid is used.
(2) La formation du gel est accélérée par un chauffage si multané, et le préséchage des gels augmente. Cette formation de gel avec préséchage simultané devrait etre effectuée jusqu'a ce que le poids restant soit de 15 % du gel humide. (2) The formation of the gel is accelerated by such a simultaneous heating, and the pre-drying of the gels increases. This gel formation with simultaneous pre-drying should be done until the remaining weight is 15% of the wet gel.
(3) Le lavage est effectué à un pH compris entre 7,0 et 11,0, 141 La température du liquide de lavage doit être d'au moins 150 C et monter à 500.(3) Washing is carried out at a pH between 7.0 and 11.0, 141 The temperature of the washing liquid must be at least 150 C and rise to 500.
(5) En ajoutant à l'eau de lavage des sels de fer, de ma gnésium et/ou d'aluminium, on peut augmenter encore le pouvoir d'adsorption d'eau. De telles additions ne doivent naturellement pas être faites si l'on fabrique des gels à pores de faible diamètre. (5) By adding iron, magnesium and / or aluminum salts to the washing water, the water adsorption capacity can be further increased. Naturally, such additions should not be made if gels with small pores are made.
(6) Le gel est séché par un procédé à plusieurs paliers, en couches ayant jusqu'à 1,5 m d'épaisseur, avec une température initiale ne dépassant pas 600 C et une humidité relative de l'air d'au moins 80 à 90 8.(6) The gel is dried by a multi-stage process, in layers up to 1.5 m thick, with an initial temperature not exceeding 600 C and a relative air humidity of at least 80 to 90 8.
On applique de préférence le système des batteries a contrecourant à l'opération de séchage.Preferably the countercurrent battery system is applied to the drying operation.
Une grande installation devant produire 100 000 m3,donc 108 kg d'eau en 24 h, a besoin d'une surface de base de deux fois 10 m2. Elle' est légèrement inclinée vers l'un des côtés en raison de l'écoulement de l'eau, et a des murs latéraux de 6 n de haut en béton armé. La hauteur totale est de 11 m d'un côté, de 8 m de l'autre côté. La surface de base peut entre de 20 000 x 100 m, 15 000 x 135 in ou 10 G00 x 200 m. A environ 2 m de hauteur, l'ouvrage possède une grille en béton armé, qui doit recevoir 8 fois 106m3 de pierres.Cette garniture de pierres absorbe, avec les masses de béton de 1'ouvragez qui jouent le rôle d'échangeur de chaleur, 6 fois 1010 kcal pour le refroidissement. On a besoin de ces calories, dans le cycle quotidien, pour la désorption, soit 108 fois 600 kcal. A large installation that must produce 100,000 m3, therefore 108 kg of water in 24 hours, needs a base area of twice 10 m2. It is slightly inclined towards one of the sides due to the flow of water, and has side walls 6 n high in reinforced concrete. The total height is 11 m on one side, 8 m on the other side. The base surface can be between 20,000 x 100 m, 15,000 x 135 in or 10 G00 x 200 m. At about 2 m in height, the structure has a reinforced concrete grid, which must receive 8 times 106m3 of stones. This stone lining absorbs, with the concrete masses of the structure which act as heat exchangers , 6 times 1010 kcal for cooling. These calories are needed in the daily cycle for desorption, 108 times 600 kcal.
Suivant la teneur en eau de l'air pendant la nuit, on a be 93 soin de 7 å 10 fois 10 m d'air en 10 heures nocturnes environ. Le poids de la couche supérieure de gel de silice doit être de 15 à 16 fois 107 kgp.Depending on the water content of the air during the night, care should be taken to take 7 to 10 times 10 m of air in about 10 hours at night. The weight of the top layer of silica gel should be 15 to 16 times 107 kgp.
Les applications et les avantages de la présente invention ressortent, pour les personnes ayant l'expérience de la technique, des dessins joints.The applications and advantages of the present invention appear, for persons having experience in the art, from the accompanying drawings.
On a:
Fig. 1: schéma de marche du nouveau procédé de production d'eau.We have:
Fig. 1: diagram of the new water production process.
Fig. 2: coupe de l'installation de production d'eau.Fig. 2: section of the water production installation.
Fig. 3: coupe d'un récipient de fabrication de gel de silice, servant soit de récipient de gélification, de lavage et de séchage, soit seulement de récipient de lavage et de séchage.Fig. 3: section of a silica gel manufacturing container, serving either as a gelling, washing and drying container, or only as a washing and drying container.
Fig. 4: coupe d'une installation de gélification pour gels sphériques.Fig. 4: section of a gelling installation for spherical gels.
Fig. 5 et 6: coupe d'une partie de la bande transporteuse et de la bande de recouvrement de l'installation de gélification de la figure 4, à plus petite échelle.Fig. 5 and 6: section of a portion of the conveyor belt and of the covering band of the gelling installation of FIG. 4, on a smaller scale.
Le schéma de marche de la figure 1 représente schématiquement la couche adsorbante 2 du nouveau procédé, par exemple du gel de silice, l'échangeur de chaleur 1 régénérateur en matériau non adsorbant, par exemple en pierres, les ventilateurs 3 et un collecteur 4 de rayons solaires. Les flèches de gau-he représentent l'écoulement d'air nocturne frais, entrant à la température de 50 C et sortant à 80 C.The operating diagram in FIG. 1 schematically represents the adsorbent layer 2 of the new process, for example silica gel, the regenerative heat exchanger 1 made of non-adsorbent material, for example stone, the fans 3 and a collector 4 of solar rays. The arrows on the left represent the flow of fresh night air, entering at the temperature of 50 C and leaving at 80 C.
Les flèches de droite représentent le passage de l'air chaud du jour, qui entre à 450 C et sort a 100 C. Ainsi, la nuit, l'air aspiré près du sol passe, sous l'action des ventilateurs 3, à travers la garniture de pierres 1, puis à tra vers la couche de gel de silice 2. Les pierres sont donc refroidies et le gel de silice recueille. l'humidité de l'air.The arrows on the right represent the passage of the hot air of the day, which enters at 450 C and leaves at 100 C. Thus, at night, the air sucked close to the ground passes, under the action of the fans 3, through the lining of stones 1, then through to the layer of silica gel 2. The stones are therefore cooled and the silica gel collects. humidity.
Le jour, on fait passer l'air chaud, venant d'en haut, d'abord à travers la couche de gel de silice 2, où il se charge d'humidité. Ensuite, cet air est aspiré a travers la couche de pierres 2, sur lesquelles l'eau de l'air se condense.During the day, hot air is passed from above, first through the layer of silica gel 2, where it is charged with moisture. Then, this air is sucked through the layer of stones 2, on which the water in the air condenses.
Elle s'écoule par le conduit de sortie 5.It flows through the outlet pipe 5.
La figure 2 montre l'installation avec des murs latéraux, hauts par exemple de 6 mètres d'un côté et de 8 mètres de l'autre coté. Le fond 18 de l'installation est réalisé sous la forme d'une cuve plate, de sorte que l'eau qui s'y rassemble peut être évacuée par le tuyau d'écoulement 16. Ltins- tallation est réalisée suivant le schéma de la figure 1. La garniture Se pierres 15 repose sur une grille en béton 9, la couche de gel de silice 14 repose sur une grille 10 située au-dessus. Les ventilateurs 7 et 19 font passer l'air alternativement dans un sens et dans l'autre, comme le montrent les flèches, à travers la couche de gel de silice 14 et la garniture de pierres 15, et ce au rythme de dix heures qui a été décrit. Des filtres 8 et 13 sont placés devant les ventilateurs 7 et 19.Le toit-est constitué par un collecteur de rayons solaires 17, exposé auxdits rayons, figurés ici par les flèches 11.Figure 2 shows the installation with side walls, for example 6 meters high on one side and 8 meters on the other side. The bottom 18 of the installation is made in the form of a flat tank, so that the water which collects therein can be evacuated by the drain pipe 16. The installation is carried out according to the diagram of the Figure 1. The packing Se stones 15 rests on a concrete grid 9, the layer of silica gel 14 rests on a grid 10 located above. The fans 7 and 19 pass the air alternately in one direction and in the other, as the arrows show, through the layer of silica gel 14 and the lining of stones 15, and this at the rate of ten hours which has been described. Filters 8 and 13 are placed in front of the fans 7 and 19. The roof consists of a collector of solar rays 17, exposed to said rays, represented here by the arrows 11.
Le récipient 51 de la figure 1 est divisé en deux compartiments séparés 63 et 64 par la cloison 52. Dans le com partiment superieur, il y a une soupape pour conduite 53, qui forme les ouvertures 65 et 70 pratiquées au milieu du fond intermédiaire 52 et du dessus. Si ce récipient est utilisé pour la gélification, lé lavage et le séchage, le sol 54 se trouve au-dessus du fond intermédiaire 52, le gel 55 se trouve dans le compartiment inférieur. Si le récipient est utilisé pour le lavage et le séchage, on met du gel dans le compartiMent supérieur 63, ou il est lavé, Ensuite, on le fait passer dans le compartiment inférieur 64 pour le sécher. The container 51 of Figure 1 is divided into two separate compartments 63 and 64 by the partition 52. In the upper compartment, there is a valve for pipe 53, which forms the openings 65 and 70 made in the middle of the intermediate bottom 52 and from above. If this container is used for gelation, washing and drying, the soil 54 is located above the intermediate bottom 52, the gel 55 is located in the lower compartment. If the container is used for washing and drying, gel is placed in the upper compartment 63, or it is washed. Then it is passed into the lower compartment 64 to dry it.
L'installation de gélificztion 56 des figures 4 à 6 possède une bande transporteuse 57 et une bande de couverture 58 qui se déplace au-dessus. Ces deux bandes ont des cavités 61 et 62 en forme de coquilles hémisphériques qui, lors du déplacement des bandes, sont les unes au-dessus des autres, de telle manière que, entre les coquilles 61 ouvertes vers le bas de la bande de recouvrement 58 et les coquilles 62 ouvertes vers le haut de la bande transporteuse 57, on obtienne des cavités sphériques dans lesquelles le sol est introduit par le canal 59. Pour que le sol puisse pénétrer dans les coquilles du haut, celles-ci ont des trous 69 pour l'échappement de l'air. En outre, comme le montre la figure 6, la bande transporteuse 57 possède des cloisons 67 afin que les coquilles 61 et 62 placées les unes au-dessus des autres et constituant des sphères puissent être remplies jusqu'en haut.The gelification installation 56 of FIGS. 4 to 6 has a conveyor belt 57 and a cover band 58 which moves over it. These two strips have cavities 61 and 62 in the form of hemispherical shells which, when the strips move, are one above the other, so that, between the shells 61 open towards the bottom of the covering strip 58 and the shells 62 open towards the top of the conveyor belt 57, spherical cavities are obtained in which the soil is introduced through the channel 59. So that the soil can penetrate into the shells from the top, these have holes 69 for air exhaust. In addition, as shown in Figure 6, the conveyor belt 57 has partitions 67 so that the shells 61 and 62 placed one above the other and constituting spheres can be filled to the top.
Si de l'eau déborde de la bande transporteuse, elle est évacuée par une ouverture 65 (fig. 4). Pour combiner la gélification à un preséchage, on introduit de l'air chaud à, environ 55 à 600 C, dans la zone 66 de la figure 4. Un tube 70 conduit conduit le gel du récipient de 'gélification 56 au séchoir. If water overflows from the conveyor belt, it is discharged through an opening 65 (fig. 4). To combine the gelation with a pre-drying, hot air is introduced at around 55 to 600 ° C. in the zone 66 of FIG. 4. A tube 70 leads the gel from the gelation container 56 to the dryer.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7919302A FR2473489A1 (en) | 1979-07-26 | 1979-07-26 | Recovery of atmospheric moisture - by passing cooled night air through silica adsorbent and desorbing water with hot day time air |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR7919302A FR2473489A1 (en) | 1979-07-26 | 1979-07-26 | Recovery of atmospheric moisture - by passing cooled night air through silica adsorbent and desorbing water with hot day time air |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2473489A1 true FR2473489A1 (en) | 1981-07-17 |
Family
ID=9228328
Family Applications (1)
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| FR7919302A Withdrawn FR2473489A1 (en) | 1979-07-26 | 1979-07-26 | Recovery of atmospheric moisture - by passing cooled night air through silica adsorbent and desorbing water with hot day time air |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2473489A1 (en) |
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