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PERFECTIONNEMENTS AUX FILTRES POUR EXTRAIRE LES SOLIDES DES GAZo
Dans les procédés chimiques dans lesquels on utilise des parti- cules de catalyseur sous forme fluide pour catalyser une réaction gazeuse, il est nécessaire d'éliminer les particules de catalyseur du courant gazeux quit- tant la chambre de réaction pour empêcher leur perte. C'est pourquoi on doit donc faire passer les gaz à travers un filtre. Les conditions peuvent être ex- tremement rigoureuses. Par exemple, il peut tre nécessaire de séparer des particules de catalyseur ayant une dimension inférieure à 120 mailles par cen- timètre linéaire à partir d'un courant gazeux qui est à une température voi- sine de 4000C. ou supérieure.
On a constaté, à l'heure actuelle, que pratique- ment aucun des types de filtres existants ne conviento Les particules de cata- lyseur s'accumulent pour former un gâteau sur la surface du filtre et on doit les éliminer périodiquement par soufflage en sens inverse. A moins de souffler en retour très fréquemment le filtre,la résistance à l'écoulement peut être équivalente à une contre-pression d'environ 0,07 à 2,1 kg par cm . Les pres- sions à travers le filtre peuvent par conséquent être élevées et le filtre doit tre robuste. Si on utilise un filtre rigide en métal poreux ou en cérami- que, le gâteau des particules de catalyseur tend à adhérer à la surface au lieu de s'en détacher lorsqu'on souffle en sens inverse.
Si celui-ci ne se détache pas, la surface efficace du filtre est réduite jusqu'à ce que, dans le cours du fonctionnement, il devienne nécessaire d'arrêter toute l'opération pour permettre le nettoyage du filtre. Dans d.e nombreuses réactions catalytiques, un tel arrêt complet du procédé peut avoir pour conséquence l'arrêt pendant une semaine environ d'une installation coûteuse. En outre, un filtre en cérami- que ou en acier inoxydable est endommagé facilement et il doit ensuite être remplacé dans son ensemble, ce qui entraine des frais considérables.
Il existe une demande pour un filtre capable de fonctionner d'une façon satisfaisante dans les conditions précitées et capable d'être facilement et rapidement répa- ré en cas de dommages accidentels ; la présente invention a pour objet un tel
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filtre.
L'invention fait appel à du verre fibreux qui est connu en soi en tant que matière de filtration. Pour bien comprendre la nature de l'inven- tion, on doit réaliser clairement la différence existant entre les différentes sortes de verre fibreux.
Les fibres de verre sont produites habituellement en débitant du verre fondu par des tuyères ou des éléments analogues, en vue de produire des filaments. Si on désire obtenir du fil, le procédé est mis en oeuvre en vue de produire soit ce que l'on appelle un fil à filament continu, ce qui constitue une matière soyeuse et lisse, soit un fil floche qui est beaucoup plus épais et relativement rugueux et poilu. '
Un tissu de filament continu est tissé à partir d'un fil à fila- ment continu et il constitue une matière mince présentant de nombreux inters- tices non remplis. Le tissu floche est tissé à partir de fil floche et il est beaucoup plus épais que le tissu de filament continu.
La laine ou feutre de verre est constitué par une masse de fibres de verre, soit non comprimée dans le cas de la laine de verre, soit quelque peu comprimée et emmêlée dans le cas du feutre; ces deux produits sont constitués par une masse rugueuse et poilue.
Conformément à l'invention, un filtre convenant pour être uti- lisé dans les conditions précitées comprend une carcasse rigide creuse, dont l'une des extrémités est ouverte pour permettre le passage du gaz, et une en- veloppe flexible autour de la carcasse, cette enveloppe étant constituée par des fibres de verre ou d'une matière analogue, sous la forme de laine, de feu- tre ou de tissu floche, maintenues en position par une bande de verre ou d'un produit analogue grâce à laquelle l'enveloppe cède légèrement lors du souf- flage en retour. On utilise du tissu floche, de la laine ou du feutre, car cha- cun de ces produits constitue une masse volumineuse et, dans le cas du tissu floche, tous les interstices entre les fils individuels sont remplis par les extrémités des fibres faisant saillie qui s'effilochent ou se répandent hors du fil.
Ces produits présentent une nature différente de celle du tissu en filament continu et agissent comme filtre d'une manière que le tissu de fila- ment continu ne peut pas réaliser.
Lorsqu'on utilise du tissu floche, on peut en enrouler un élé- ment pour former trois ou quatre tours autour de la carcasse et le fixer par du ruban ou une bande de verre. Lorsque, comme il est préférable, on utilise de la laine ou du feutre de verre, il est désirable de l'enfermer dans des couches d'un tissu de verre ou de produit analogue tissé à partir d'un fil à filament continu.
L'utilisation d'une bande de verre est importante, étant donné qu'elle ne rend pas les structures rigides, c'est-à-dire qu'elle permet le mou- vement désiré lors du soufflage en sens inverse mais présente cependant une ré- sistance à la traction élevée. Par contre, un fil métallique tend à découper tous les éléments en verre s'il est mis sous une tension convenable pour les maintenir fermement en place. En outre, tout métal réduit la surface dispo- nible pour le passage du gaz, alors qu'un ruban de verre constitue en lui-mè- me un milieu filtrant et, qu'ainsi, son utilisation n'entraîne aucune réduc- tion de la surface totale du filtre.
La carcasse comporte de préférence des embouts ou autres extré- mités non perforées et l'enveloppe déborde ces embouts, les extrémités débor- dantes étant fixées chacune autour de l'extrémité non perforée. On peut uti- liser d'une manière avantageuse une corde ou un ruban de verre à cet effet.
En fonctionnement, les gaz s'écoulent radialement vers l'inté- rieur à travers l'enveloppe et la carcasse et quittent le filtre par l'extré- mité ouverte. Le gâteau de filtre s'accumule ainsi sur la partie externe du filtre et lorsqu'il doit être détaché, on souffle en sens inverse le filtre en forçant du gaz radialement vers l'extérieur à partir de l'intérieur. Lors du soufflage en sens inverse, il se produit un léger mouvement des couches for-
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mant l'enveloppe, ce mouvement favorisant, d'une manière sensible, la' sépa- ration du gâteau de filtre..
On a représenté le mode de réalisation préféré de l'invention sur le dessin schématique annexé, sur lequel : la figure 1 est une vue en élévation d'un filtre conforme à l'jn- vention ; la figure 2 est une coupe longitudinale à travers l'un des filtres à une échelle plus grande; la figure 3, enfin, représente une portion de la figure 2 à une échelle encore plus grande.
Le filtre représenté fait partie d'une série de filtres disposés en parallèle pour recevoir les gaz quittant une chambre.de réaction dans laquel- le on forme de l'anhydride phtalique en phase vapeur en utilisant de très fines particules de pentoxyde de vanadium comme catalyseur. On peut monter d'une ma- nière convenable les filtres verticalement dans des collecteurs au sommet de la chambre de réaction.
Chaque filtre comprend une carcasse cylindrique 1, réalisée en un métal (par exemple en acier) résistant aux gaz à filtrer, la carcasse com- portant un embout à chaque extrémité. L'embout 2 à l'extrémité supérieure est relié au collecteur et l'embout 3 de l'extrémité inférieure est fermé. Le corps de la carcasse 1 est constitué par un tube perforé dont les perforations consis- tent en des trous ronds ayant un diamètre de 4,76 mm dont les centres sont dis- tants verticalement de 6,35 mm. Le tube est enrobé par une série de couches cylindriques successives. Il y a d'abord'des couches alternantes de tissu de verre 4 tissé à partir d'un fil à filament continu et de feutre de verre 5, à savoir 3 couches de tissu et 2 couches de feutre, et ces couches sont main- tenues par un enroulement hélicoïdal lâche d'une bande de verre 6.
Il y a en- suite une seconde série de couches alternantes de tissu 7 et de feutre 8, à savoir 3 couches de tissu et 2 couches de feutre, et ces couches sont mainte- nues par deux enroulements hélicoïdaux supplémentaires de bandes de verre 9, 10, l'hélice 9 étant à spires lâches et l'hélice 10 à spires serrées, de fa- çon que les spires viennent en contact les unes contre les autres. On dispose finalement des bandes métalliques 11 autour de l'enveloppe, ces bandes étant maintenues par des pinces ou colliers.
Toutes les couches de tissu de verre sont suffisamment longues pour s'étendre sur les deux embouts 2 et 3, les couches de tissu étant fixées en position par une corde de verre 12 pour évi- ter la production d'une fuite à l'une ou l'autre extrémité entre la carcasse et le tissu sous l'effet d'un affaiblissement accidentel de la tension de la bande métallique.
Le filtre représenté donne d'excellents résultats dans la pra- tique. Il est robuste parce qu'il est monté sur une carcasse métallique com- portant des trous relativement petits, parce que le tissu et le feutre sont disposés en couches alternées et sont liés par un ruban de verre et parce que l'ensemble de l'enveloppe est maintenu par des bandes de métal. En même temps, le filtre est flexible et cède légèrement lors du soufflage en retour. Ce lé- ger mouvement présente une grande importance pour le détachement du gâteau de filtre. Si on laisse accumuler le gâteau de filtre, il existe un danger, à savoir que le gâteau amorce une réaction exothermique sur le filtre, ce qui a pour effet de produire un risque d'accroissement rapide et excessif de tem- pérature.
Cette élévation peut être tellement rapide et violente qu'elle pro- voque la destruction du filtre. Il n'est donc pas possible de trop souligner l'importance du fait que le gâteau de filtre est détaché lors du soufflage en retour.
A la place de fibres de verre, on peut utiliser des fibres de laine de laitier ou des fibres de silice, ou bien de silicate d'aluminium vi- treux, à la fois pour la fabrication du tissu et du feutre. On peut utiliser l'une quelconque de ces fibres pour des températures allant jusqu'à 450 C, a- lors que d'autres fibres minérales, par exemple l'amiante, se déshydrater)-)- et
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deviennent cassantes, même à des températures inférieures.
Enfin, s'il est nécessaire de remplacer un filtre, on peut facilement et à bon compte enrober de nouveau la carcasse en acier.
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IMPROVEMENTS TO FILTERS TO EXTRACT SOLIDS FROM GAS
In chemical processes in which catalyst particles in fluid form are used to catalyze a gas reaction, it is necessary to remove the catalyst particles from the gas stream leaving the reaction chamber to prevent their loss. This is why we must therefore pass the gases through a filter. Conditions can be extremely harsh. For example, it may be necessary to separate catalyst particles having a size of less than 120 meshes per linear centimeter from a gas stream which is at a temperature in the region of 4000C. or higher.
At the present time, it has been found that virtually none of the existing types of filters are suitable. Catalyst particles accumulate to form a cake on the surface of the filter and must be periodically blown away. reverse. Unless back-blowing the filter very frequently, the resistance to flow can be equivalent to a back pressure of about 0.07 to 2.1 kg per cm. The pressures across the filter can therefore be high and the filter must be robust. If a rigid porous metal or ceramic filter is used, the cake of catalyst particles will tend to adhere to the surface rather than loosen when blown in the reverse direction.
If this does not come off, the effective area of the filter is reduced until, in the course of operation, it becomes necessary to stop the whole operation to allow cleaning of the filter. In many catalytic reactions, such a complete shutdown of the process can result in the shutdown of an expensive plant for about a week. In addition, a ceramic or stainless steel filter is easily damaged and then has to be replaced as a whole, resulting in considerable expense.
There is a demand for a filter capable of functioning satisfactorily under the above conditions and capable of being easily and quickly repaired in the event of accidental damage; the present invention relates to such
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filtered.
The invention makes use of fibrous glass which is known per se as a filter material. In order to fully understand the nature of the invention, one should clearly realize the difference between the different kinds of fibrous glass.
Glass fibers are usually produced by delivering molten glass through nozzles or the like to produce filaments. If it is desired to obtain yarn, the process is carried out with a view to producing either what is called a continuous filament yarn, which constitutes a silky and smooth material, or a floche yarn which is much thicker and relatively rough and hairy. '
A continuous filament fabric is woven from a continuous filament yarn and is a thin material with many unfilled intersections. Floche fabric is woven from floche yarn and is much thicker than continuous filament fabric.
Glass wool or felt is formed by a mass of glass fibers, either uncompressed in the case of glass wool, or somewhat compressed and tangled in the case of felt; these two products consist of a rough and hairy mass.
According to the invention, a filter suitable for use under the aforementioned conditions comprises a hollow rigid carcass, one of the ends of which is open to allow the passage of gas, and a flexible envelope around the carcass, this envelope being constituted by fibers of glass or of a similar material, in the form of wool, felt or floche fabric, held in position by a strip of glass or of a similar product by means of which the envelope yields slightly during return blowing. Floche fabric, wool or felt is used, as each of these products constitutes a bulky mass and, in the case of floche fabric, all interstices between the individual threads are filled by the ends of the protruding fibers which fray or spill out of the wire.
These products are different in nature from continuous filament fabric and act as a filter in a way that continuous filament fabric cannot.
When using floche fabric, it can be wound up to form three or four turns around the carcass and secured with tape or glass tape. When, as is preferred, glass wool or felt is used, it is desirable to enclose it in layers of glass fabric or the like woven from continuous filament yarn.
The use of a glass strip is important, since it does not make the structures rigid, that is to say it allows the desired movement during the blowing in the opposite direction but nevertheless presents a high tensile strength. On the other hand, a metal wire tends to cut all the glass elements if it is put under a suitable tension to hold them firmly in place. In addition, any metal reduces the surface available for the passage of gas, while a ribbon of glass in itself constitutes a filter medium and, therefore, its use does not lead to any reduction in gas. the total surface of the filter.
The carcass preferably has end caps or other non-perforated ends and the casing extends beyond these end pieces, the protruding ends each being fixed around the non-perforated end. A cord or glass ribbon can advantageously be used for this purpose.
In operation, gases flow radially inwardly through the casing and casing and exit the filter through the open end. The filter cake thus accumulates on the outer part of the filter and when it has to be detached, the filter is blown in the reverse direction by forcing gas radially outward from the inside. When blowing in the opposite direction, a slight movement of the layers occurs.
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mant the envelope, this movement favoring, in a sensitive way, the separation of the filter cake.
The preferred embodiment of the invention has been shown in the accompanying schematic drawing, in which: FIG. 1 is an elevational view of a filter according to the invention; Figure 2 is a longitudinal section through one of the filters on a larger scale; FIG. 3, finally, represents a portion of FIG. 2 on an even larger scale.
The filter shown is one of a series of filters arranged in parallel to receive the gases leaving a reaction chamber in which phthalic anhydride is formed in the vapor phase using very fine particles of vanadium pentoxide as a catalyst. . The filters can conveniently be mounted vertically in manifolds at the top of the reaction chamber.
Each filter comprises a cylindrical carcass 1, made of a metal (for example steel) resistant to the gases to be filtered, the carcass comprising a tip at each end. The tip 2 at the upper end is connected to the manifold and the tip 3 of the lower end is closed. The body of the carcass 1 consists of a perforated tube the perforations of which consist of round holes having a diameter of 4.76 mm, the centers of which are vertically separated by 6.35 mm. The tube is coated with a series of successive cylindrical layers. First there are alternating layers of 4 glass fabric woven from continuous filament yarn and 5 glass felt, namely 3 layers of fabric and 2 layers of felt, and these layers are hand- held by a loose helical winding of a strip of glass 6.
There is then a second series of alternating layers of fabric 7 and felt 8, namely 3 layers of fabric and 2 layers of felt, and these layers are held together by two additional helical windings of glass strips 9, 10, the propeller 9 being loose turns and the propeller 10 tight turns, so that the turns come into contact with each other. Finally, metal bands 11 are placed around the casing, these bands being held by clamps or collars.
All the layers of glass fabric are long enough to extend over both end caps 2 and 3, the fabric layers being secured in position by a glass cord 12 to prevent the production of a leak at either end. or the other end between the carcass and the fabric under the effect of an accidental weakening of the tension of the metal strip.
The filter shown gives excellent results in practice. It is robust because it is mounted on a metal frame having relatively small holes, because the fabric and the felt are arranged in alternate layers and are linked by a glass ribbon and because the whole of the envelope is held by metal bands. At the same time, the filter is flexible and yields slightly when blowing back. This slight movement is of great importance for the detachment of the filter cake. If the filter cake is allowed to accumulate, there is a danger that the cake will initiate an exothermic reaction on the filter, which has the effect of creating a risk of rapid and excessive temperature rise.
This rise can be so rapid and violent that it destroys the filter. It is therefore not possible to overstate the importance of the fact that the filter cake is loosened during the back-blowing.
Instead of glass fibers, fibers of slag wool or silica fibers, or glassy aluminum silicate, can be used for both the manufacture of the fabric and the felt. Any of these fibers can be used for temperatures up to 450 ° C, a- while other mineral fibers, for example asbestos, dehydrate) -) - and
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become brittle even at lower temperatures.
Finally, if it is necessary to replace a filter, the steel casing can be easily and inexpensively re-coated.