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Perfectionnements au séchage des gaz.
Cette invention est relative au séchage des gaz et elle concerne plus particulièrement le séchage des gaz protec- teurs pour le traitement thermique des métaux et alliages.
Il est souvent nécessaire que l'humidité soit com- plètement ou en substance complètement éliminée des gaz appe- lés à constituer une atmosphère protectrice autour des arti- cles métalliques durant leur traitement thermique. Il est con- nu de sécher les gaz à cet effet au moyen d'agents adsorbants comme le gel de silice ou l'alumine activée, d'ou on chasse subséquemment l'humidité adsorbée, les agents de séchage régé-
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nérés étant réemployé:;;! pour le sechage de nouvelles quantités de gaz.
La régénération des agents de séchage est habituelle- ment exécutée à l'aide de gaz chauds exempts d'oxygène. L'air ne peut être employé pour la régénération ou le refroidisse- ment des agents de séchage vu,que ceux-ci recueillent l'oxy- gène qui pourrait se dégager par aprèsdans l'atmosphère protectrice à l'intérieur de l'appareil de traitement ther- mique. Jusqu'à présent on refroidissait les agents de séchage régénérés en envoyant à travers eux les gaz protecteurs arri- vaut d'un gazogène, les gaz passant subséquemment par un séchoir actif à 1-'appareil de traitement thermique. Toutefois ce procédé n'est pas entièrement satisfaisant au point de vue du degré de séchage, de la sûreté et de la vitesse de séchage.
Le principal but de la présente invention est de procurer un procédé pour refroidir l'agent de séchage régénéré, qui permette d'améliorer le rendement du séchoir.
Suivant la présente invention, afin de procurer un procédé perfectionné pour sécher des gaz protecteurs pour appareils de traitement thermique des métaux au moyen de deux ou plusieurs séchoirs, contenant des agents adsorbant l'humidité, alternativement employés pour le séchage et sou- mis à la régénération, on refroidit le ou les séchoirs chauds, âpres la régénération, au moins partiellement, en y faisant passer des gaz protecteurs refroidis pris soit à un ou plu- sieurs séchoirs actifs; soit à l'appareil de traitement thermique (appelé four ci-après).
La régénération des séchoirs épuisés peut 'être opérée par.les gaz arrivant directement du gazogène ou du four ou par des gaz-.arrivant d'un séchoir actif. Quand les
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gaz employés pour la régénération ne sont pas suffisamment chauds, il est clair qu'on les chauffe de manière appropriée ou qu'on fournit de la chaleur à l'agent de séchage épuisé; il est clair aussi qu'après avoir traversé le séchoir épui- sé les gaz ne doivent pas être envoyés au four. Toutefois, on peut les ramener au gazogène. Quand on emploie des gaz arrivant directement du gazogène, on peut soit les ramener directement au gazogène, soit les faire passer par un re- froidisseur pour condenser l'humidité et les envoyer ensuite à travers un séchoir actif au four.
Toutefois il est pré- fér.able d'employer pour la régénération les gaz quittant le four.
La chaleur requise pour la régénération d'un sé- choir épuisé peut être fournie par la chaleur sensible des gaz arrivant du four, avec' ou sans le concours d'une source de chaleur distincte. Quand la régénération est effectuée, il faut refroidir le séchoir avant de le commuter pour la fonction de séchage. On peut atteindre ce but en refroidis- sant dans un refroidisseur les gaz arrivant du four et en leur faisant traverser ensuite le séchoir régénéré. Eventuel- lement, des dispositifs de refroidissement distincts peuvent être associés au séchoir.
On pourrait s'attendre à ce que l'emploi des gaz de four pour la régénération ainsi que pour le refroidisse- ment du séchoir régénéré soit impossible en raison de la contamination par l'oxygène des gaz retirés du four, cet oxy- gène s'infiltrant par les extrémités ouvertes dans le cas des fours continus ou durant le défournement dans le cas des fours intermittents. Contrairement à ces prévisions, on a constaté que l'adsorption d'oxygène durant la régénération @
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et le refroidissement est négligeable, si bien que lorsqu'on emploie pour le séchage le séchoir régénéré, les gaz passant au four ne subissent pas de contamination par l'oxygène.
Dans certains systèmes de fours, où les gaz passent en cycle fermé et .où les gaz protecteurs sont engendrés par la décomposition thermique ou la combustion partielle de certains gaz, par exemple d'ammoniac, on ajoute délibérément de l'oxygène aux gaz avant leur retour au gazogène afin de maintenir dans celui-ci la température nécessaire pour la décomposition ou la combustion. Il a été trouvé que même quand on élève ainsi jusque 1,5 à 2% la teneur en oxygène, la quan- tité d'oxygène adsorbée durant la régénération et le refroidis- sement subséquents par le séchoir épuisé est négligeable.
Toutefois il est recommandable de purger de gaz contaminés par l'oxygène le séchoir régénéré et refroidi, en faisant passer par le séchoir, pendant une courte durée, un peu du gaz non contaminé quittant le séchoir actif, avant de lecom- muter pour la fonction de séchage. Il est clair que sensible- ment tout l'oxygène libre est consommé dans le gazogène. Les gaz quittant le four regénèrent les séchoirs de manière plus satisfaisante que les gaz arrivant directement- du gazogène et leur emploi est préférable à l'emploi de gaz du séchoir actif, étant donné qu'on peut ainsi employer celui-ci exclu- sivement pour le traitement de gaz passant au four.
- Une autre caractéristique de la présente invention consiste en ce qu'on fait passer les gaz par le séchoir, du- rant la régénération de celui-ci, en sens inverse des gaz le traversant pendant son fonctionnement en séchoir. De cette façon, la partie de l'agent de séchage qui entre la dernière en contact avec les gaz pendant le séchage et, par conséquent, détermine le degré de sécheresse des gaz, est portée pendant @
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la phase de régénération à la température maximum et traitée au moyen de gaz qui n'ont pas encore recueilli de grandes quantités d'humidité.
Diverses formes d'exécution de l'invention sont représentées à titre d'exemple sur le dessin annexé où Figs.
1, 2 et 3 sont des schémas de circulation.
Sur la Fig. 1, les gaz protecteurs produits dans le gazogène 1 traversent le refroidisseur 2 et un récolteur 3 qui recueille l'humidité condensée, puis vont par la vanne 4 au séchoir actif 5. Les séchoirs 5 et 6 contiennent des calorifères électriques (non représentés) qu'on peut mettre en circuit pendant la régénération pour fournir la chaleur nécessaire. Les gaz séchés passent par la vanne 7 du four de traitement thermique 8. On circulateur de gaz 9 aspire du gaz du four et le fait passer par un récolteur d'huile 10, puis par la vanne 7 au séchoir épuisé 6, pendant la phase de ré- génération de celui-ci. Le gaz retourne ensuite par la vanne 4 au gazogène 1 où l'oxygène en est éliminé et où une nouvelle quantité de gaz protecteurs s'y mélange pour compenser les pertes.
Quand la teneur en oxygène des gaz, nécessaire pour maintenir l'autonomie thermique dans le gazogène, n'est pas fournie par la contamination des gaz du four par l'air, on peut ajouter de l'air délibérément aux gaz retournant au ga- zogène du four de traitement thermique. On peut opérer cette addition soit en amont du séchoir épuisé 6, par le tuyau 11, soit en aval par le tuyau 12.
Quand le séchoir 6 est régénéré et refroidi, on com- mute les vannes 4 et 7, dont les tiges de commande sont de préférence accouplées l'une à l'autre, de sorte que le séchoir 6 fonctionne pour le séchage, tandis que le séchoir 5 subit
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la'régénération et .le refroidissement. On voit sur la Fig.l que lorsqu'on passe de la régénération au séchage ou du sécha- ge à la régénération le sens de la circulation de gaz à tra- vers les séchoirs est interverti. A condition que les cycles de séchage et de régénération s'exécutent à une cadence cor- recte, on réussit .à débarrasser presque complètement de l'hu- midité les gaz quittant le séchoir actif.
Il peut être prévu des dispositifs, non représentés sur la Fig. l, à l'aide desquels on puisse purger des gaz contaminés par l'oxygène le séchoir régénéré et refroidi, . en y faisant passer pendant une courte durée un peu du gaz non contaminé arrivant du séchoir actif, avant de procéder à la commutation.
Sur la Fig. 2, le gaz du gazogène 1 passe par le refroidisseur 2 et par le récolteur 3 à la vanne 4, puis au séchoir 5 ou 6 selon la position de la vanne 4. Ces séchoirs sont équipés de calorifères (non représentés). Le gaz séché passe par la vanne 7 au four 8 d'où la maj eure partie ou la totalité du gaz est aspirée par la soufflerie à gaz 9 et ra- menée par le récolteur 10 au gazogène 1.
Un système de circulation auxiliaire, dont le vo- lume est'petit en comparaison de celui du système principal, est employé pour régénérer et refroidir le séchoir épuisé 6.
Le circulateur de gaz 11 fait circuler le gaz par le récol- teur 12 et la vanne 7 vers le séchoir 6 par lequel le gaz passe à la vanne 4 et, par delà celle-ci, par le refroidis- seur 15, au côté aspiration du circulateur de gaz 11. De ce système de circulation distinct part vers le côté aspiration de la soufflerie à gaz 9 une communication de purge commandée, constituée par le tuyau 14. Il est aussi prévu une communi- cation d'appoint de gaz correspondante constituée par le @
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tuyau 15 allant de l'aval du séchoir 5 au côté aspiration du circulateur de gaz 11. Le volume total du gaz évacuédu sys- tème de circulation auxiliaire durant la régénération et le refroidissement est de nombreuses fois plus grand que le vo- lume du système auxiliaire.
Il est à noter que par une légère modification de cette disposition on rend le système applicable à des pro- cédés où on ne fait pas recirculer l'atmosphère protectrice.
Pour ces procédés on n'emploie pas la soufflerie 9, le récol- teur 10 et le tuyau les reliant au gazogène, et on peut soit lâcher à l'extérieur, soit ramener au gazogène les gaz de purge circulant par le tuyau 14.
Sur la Fig. 3, le gaz du gazogène 1 passe par le refroidisseur 2 et le récolteur 3 à la vanne 4, puis au séchoir 5 ou 6 selon la position de la vanne 4. Le gaz séché passe par la vanne 7 au four 8 d'où sa majeure partie est aspirée par la soufflerie 9 pour 'être envoyée successivement à travers l'intercepteur 10, les vannes 11 et 7, le séchoir 6 en voie de régénération et les vannes 4 et 12 d'où le gaz est ramené au gazogène 1. Le séchoir régénéré est refroidi par un sys- tème de circulation auxiliaire dans lequel on peut envoyer du gaz à l'aide du circulateur 13, à travers le récolteur 14, à la vanne 11 d'où il retourne par la vanne 12 et le refroi- disseur 15 au circulateur 13.
Pendant la régénération d'un séchoir ce système de circulation distinct peut être arrêté ou maintenu en circulation comme le montre la Fig.3.
Quand on a chassé l'humidité contenue dans le séchoir 6, on commute les vannes 11 et 12 de manière que le gaz retour- nant du four 9, qui précédemment traversait le séchoir 6 soit dérivé par les vannes 11 et 12 et retourne directement
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au gazogène 1. Dans le système de circulation distinct employé pour refroidir le séchoir régénéré, le gaz' passe alors par le circulateur 13, le récolteur 14 et les vannes 11 et 7 au sé- choir 6 d'où il retourne par les vannes 4 et 12 et le re- froidisseur 15 au circulateur 13. Du côté refoulement du cir- culateur 13 il y a une communication de purge, par la ligne de tuyaux 16, avec le côté aspiration de la soufflerie 9, et il y a du côté aspiration du circulateur 13 une communication d'appoint, par la ligne de tuyaux 17, prélevant en aval du séchoir 5 des gaz séchés.
Quand le séchoir 6 est suffisamment refroidi, on commute les vannes 4, 7 et 11, 12, et le séchoir 5 entre dans sa phase de régénération suivie de refroidisse- ment, tandis que -le séchoir 6 commence sa phase de séchage.
Si on le désire, on peut employer trois séchoirs ou davantage en permutation tournante par groupes de trois, de manière que lorsqu'un groupe sèche les gaz protecteurs un autre groupe soit en voie de régénération et le groupe restant soit en voie de refroidissement.
EXEMPLE
Dans le système décrit avec référence à la Fig.l, où dispose de deux séchoirs à gel de silice contenant cha- cun environ 25 kgs. de gel. Le gel est contenu dans des ré- cipients cylindriques verticaux ayant une hauteur deux fois et demi plus grande que leur diamètre. On fait passer le gaz à travers les séchoirs à une vitesse spatiale correspondant à 310 volumes de gaz par heure par unité de volume du séchoir et on règle le cycle d'opérations selon les températures d'entrée et de sortie des gaz du séchoir soumis à la régéné- ration et au refroidissement. Le gaz chauffé entre à, une température ne dépassant pas environ 250 C. dans le gel de
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silice à régénérer et à sécher, et on continue le chauffage jusqu'à ce que le gaz quittant le gel soit porté à une tem- pérature de 50 à 60 C.
Puis on met hors circuit le calorifère, tandis qu'on maintient la circulation de gaz. Grâce à la chaleur résiduelle contenue dans le séchoir, la température du gaz sortant s'élève encore à un maximum de 100 C. et tom- be ensuite à la température atmosphérique; on commute alors les séchoirs. Le cycle de régénération et de séchage occupent cinq heures et demi, et pour une teneur en humidité du gaz entrant dans le séchoir actif comprise entre 0,0128 et 0,0176 kilogrammes par litre, la proportion de cette humidité élimi- née du gaz est comprise en substance entre 98, 5 et 100%.
Parmi les avantages de l'invention on peut citer le fait qu'après la régénération et le refroidissement exécu- tés de la manière décrite l'adsorbant est dans un état par- faitement sec, de sorte que lorsqu'on envoie à travers le sé- choir le gaz arrivant du gazogène, les gaz sortants sont par- faitement secs ou ne contiennent que des quantités négligea- bles de vapeur d'eau.
Avec le procédé connu précédemment, suivant lequel on refroidissait au moyen d'une fraction des gaz à sécher le séchoir régénéré, l'adsorbant contenait tou- jours une petite quantité d'eau adsorbée qui empêchait de por- ter les gaz à un état parfaitement sec et qui en outre rac- courcissait la durée de séchage efficace de l'adsorbant.Grâce au plus grand rendement du séchoir dû au procédé conforme à l'invention, on peut employer un plus petit séchoir pour une production donnée, ou on n'est pas obligé de régénérer l'ad- sorbant aussi souvent que selon l'ancien procédé. On peut aussi régénérer à une température moins élevée que ce n'est faisable selon l'ancien procédé.