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Il est connu de faire sécher les matières finement divisées ou pulvérulentes en faisant évaporer le liquide adhérent au moyen de ce qu'on appelle le séchage d'un courant de ces matières. Dans cette manière d'opé- rer, qui a particulièrement donné satisfaction par comparaison avec d'autres procédés de séchage, le produit humide est mélangé à un courant de gaz ré- chauffé au préalable ou de vapeur surchauffée, et on le fait passer de bas en haut à travers un long tube avec ce courant. La chaleur nécessaire au' séchage en vue de l'évaporation du liquide et de la mise en température de la matière solide est fournie en général par la chaleur sensible du gaz préalablement réchauffé.
Toutefois, ce procédé présente des défauts techniques non négli- geables. C'est ainsi qu'il faut appliquer une vitesse relativement élevée aux gaz pour assurer également le transport pneumatique même des particules relativement grosses, et pour parer au risque, qui existe particulièrement lorsque la vitesse de circulation est faible, du dépôt de croûtes sur les parois des tubes, comme cela se produit le plus souvent avec les poudres humides. La vitesse élevée de circulation demande des tubes d'une longueur correspondante pour assurer la durée de séjour nécessaire au séchage.
Le transport pneumatique et sensiblement rectiligne des matières solides signifie d'autre part qu'une transmission éventuelle de la chaleur de la paroi du tube à la matière solide doit s'effectuer principalement par l'intermédiaire du gaz porteur, ce qui conduit à des coefficients relative- ment faibles de transmission de la chaleur. La quantité de chaleur qu'il faut amener par la paroi du tube est par conséquent faible, et la vitesse de séchage est très différente pour les différentes particules suivant que ces dernières circulent à l'intérieur du tube ou sur le bord, de sorte que, dans de nombreux cas, l'importance des moyens à mettre en oeuvre ne se jus- tifie pas économiquement.
Cela constitue un inconvénient surtout pour les matières sensibles à la chaleur, parce que, pour éviter une détérioration du produit, il faut que les températures de séchage et par conséquent la puissance de séchage par unité de quantité du gaz restent limitées avec ces matières sensibles. Un autre inconvénient consiste d'autre part en ce que, dans le transport pneumatique usuel, plus ou moins rectiligne, la matière solide s'écoule à l'intérieur de la masse du gaz porteur sous la forme de faisceaux nettement caractérisés et souvent groupés d'une manière très inten- se. Cela constitue une gêne pour le déroulement et entraîneaussi bien un prolongement du temps nécessaire au séchage que le risque de sur- chauffe des particules séchées en premier.
On évite par la présente invention les inconvénients ci-dessus dé- crits des dispositifs connus de séchage avec circulation de la matière en mettant le procédé de traitement, en particulier de séchage des matières solides finement divisées, à l'aide d'un courant gazeux, en oeuvre dans un tube de séchage dans lequel on fait suivie au mélange de matière solide et de gaz des trajectoires en hélice.
De cette façon, on obtient que, malgré une vitesse des gaz qui est suffisante pour éviter le dépôt de croûtes et pour assurer le transport certain même des particules relativement grosses, on peut utiliser un tube relativement court, de sorte que même avec des longueurs de tube faibles, il est possible de réaliser des performances considérables de séchage, D'autre part, dans cette manière d'opérer, les particules de matière solide sont poussées contre la paroi par suite de la force centrifuge et elles se déplacent dans le tube sous la forme d'un voile le long de la paroi. Il est donc possible, en faisant chauffer les parois au tube pendant x1 opération ae secnage, de faire un apport constant de chaleur.
Du fait que le produit glisse le long de la paroi à une vites- se relativement grande bien que la quantité totale d'air soit faible et
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que la vitesse linéaire de circulation dans le sens de l'axe soit faible, on obtient, par comparaison avec le procédé connu, des conditions extrême- ment avantageuses de transmission de la chaleur. Ces conditions sont en- core améliorées par le fait que, par comparaison avec le séchage usuel sous la forme d'un courant, et par suite du frottement de la matière soli- de contre la paroi, on obtient des vitesses relatives du gaz de séchage et de la matière solide qui sont élevées.
Il est également possible de subdi- viser le chauffage du tube sur sa longueur et de régler la température à des valeurs différentes; pour obtenir ainsi des capacités de séchage aussi élevées que possible en même temps qu'un traitement qui ménage le produit.
Un autre avantage résulte de ce que, bien que les quantités de gaz de séchage soient faibles, on peut, en adoptant une pente correspondan- te pour l'hélice, avoir une vitesse de glissement du produit le long de la paroi pour laquelle la tendance de la poudre à s'agglomérer contre les parois, et qui dépend de la vitesse'de circulation, est réduite au minimum.
Il est vrai qu'il est connu d'assurer des réactions gazeuses exo- thermiques en présence de masses de contact pulvérulentes en faisant passer les masses de gaz et de contact suivant un mouvement de rotation à travers le tube de contacte Mais il ne s'agit pas en l'espèce de faire arriver de la chaleur par les gaz de réaction et éventuellement à travers les parois du tube, comme dans le séchage des masses solides finement divisées, mais de l'évacuation de la chaleur de réaction qui se produit dans les procédés catalytiques de ce genre.
Dans le séchage, par contre, il faut que la cha- leur nécessaire au séchage en vue de la vaporisation du liquide et du ré- chauffage de la matière solide soit fournie par la chaleur sensible du gaz chauffé au préalableo Par conséquent, dans ce cas, par les gaz on fait ap- port de chaleur, tandis que dans les procédés catalytiques elle se forme d'elle-même par les réactions gazeuses et elle est évacuée par l'intermédiai- re de la masse du catalyseur vers la paroi du récipient.
Ce qui est très important également ci est que, dans le procédé de séchage au sens de la présente invention, on introduit dans le tube de séchage des particules solides humideso Dans les réactions gazeuses catalytiques, on introduit les gaz et la masse du catalyseur dans le tube de réaction sous la forme d'une poudre et à l'état sec, de sorte que dans ce tube il ne se produit guère de dépôts éventuels formant des croûtes.
Il est également possible de faire arriver de la chaleur supplé- mentaire pour le séchage dans la manière d'opérer selon la présente inven- tion en disposant à l'intérieur du tube de séchage un tube intérieur exé- cuté de façon à pouvoir être chauffé. Par ce moyen, on obtient en outre qu'avec des dimensions extérieures identiques pour le tube de séchage, la puissance de séchage soit augmentée et qu'on puisse réduire la quantité de gaz nécessaire.
Le mouvement de rotation du courant gazeux et par conséquent du courant de matière peut s'obtenir de différentes façons dans le mode opéra- toire selon l'invention. La manière la plus simple consiste à laisser le gaz de séchage et la matière solide pénétrer dans le tube suivant une di- rection tangentielle. La composante tangentielle, ainsi produite, du mou- vement du produit diminue il est vrai progressivement au cours de la circu- lation à travers le tube, mais elle se conserve sur une longueur considéra- ble de ce dernier. L'effet est particulièrement efficace lorsqu'on utilise un système de guidage sur toute la longueur du tube ou encore sur certaines parties de cette longueur, seul- ou en combinaison avec une introduction tan- gentielle de l'air.
De cette manière,on peut imposer sur toute la longueur du tube les conditions de circulation désirées, avec la mise en oeuvre d'u-
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ne pression relativement faible.
Les tôles de guidage peuvent être disposées sur une tige ou un tube disposé au centre ou encore sur la paroi du tube même de séchage. Il est également possible de disposer les tôles de guidage sur un tube intérieur agencé de façon à pouvoir être chauffé.
Les organes de guidage peuvent être exécutés par exemple sous la forme d'hélices continues. Toutefois, il est particulièrement avantageux d'exécuter ces dernières sous la forme d'ailettes disposées à une certaine distance les unes des autres et pouvant être exécutées sous la forme de morceaux découpés dans des hélices ou encore sous la forme de tôles planes de guidage. A l'aide d'organes de guidage de ce genre disposés à une cer- taine distance les uns des autres, on divise sans cesse le courant de gaz et de produit et on pare de façon efficace à la tendance, qui existe en gé- néral, de donner naissance à des faisceaux, étant donné qu'on réalise un voile continu et régulier et qu'on utilise toute la surface de séchage.
Dans le cas des matières qui ont une tendance particulièrement gran- de à se fixer à la paroi, on peut éviter ce dépôt en faisant tourner les ailettes de guidage par rapport à la paroi, de telle sorte que les dépôts éventuels soient constamment enlevés par les ailettes qui frottent sur la paroi du tube. Dans ce cas, on peut exécuter les ailettes de façon qu'elles cèdent élastiquement et on peut les disposer de manière que, dans leur mou- vement, elles balaient toute la paroi inférieure du tube. En outre, la vi- tesse de rotation de l'organe de guidage et de balayage peut être très faible. On peut, naturellement, disposer les tôles de guidage de façon fixe et faire tourner le tube.
Il se produit également un effet de nettoyage du mécanisme de gui- dage tournant lorsque les ailettes passent à une faible distance de la paroi du tube, à savoir par l'air qui circule à grande vitesse par la fente étroite.
Par augmentation de la vitesse de rotation des organes tournants de guidage et par une position correspondante des ailettes, au moins sur une partie de la longueur du tube, on peut non seulement obtenir que le gaz de séchage et le produit circulent à travers le tube suivant les trajectoi- res en hélice désirées, mais aussi que la circulation s'accélère, de sorte que les organes de guidage agissent en même temps à la façon d'organes de transport, à la place d'un ventilateur spécial autrement nécessaire. Lors- que la vitesse de rotation des ailettes est suffisamment élevée, ces ailet- tes peuvent également être constituées de traverses planes disposées suivant l'axe, et qui sont alors particulièrement simples à fabriquer.
Le dispositif de séchage selon la présente invention fonctionne de préférence verticalement de bas en haut. Avec les dispositions décrites pour guider impérativement le courant de produit et de gaz, on peut toute- fois adopter aussi un sens de circulation contraire. Les tubes peuvent aus- si être disposés obliquement ou horizontalement. On peut aussi faire circu- ler le courant dans plusieurs tubes successifs, par exemple en le faisant monter et descendre alternativement ou encore utiliser des tubes branchés en parallèle. D'autre part, on peut loger dans l'espace le plus réduit pos- sible plusieurs trajectoires de séchage en hélice de ce genre en utilisant des tubes placés l'un à l'intérieur de l'autre.
L'admission du produit se fait avec avantage par des dispositifs appropriés de distribution, et la séparation se fait d'une manière connue dans des cyclones ou filtres. Les cyclones peuvent alors être munis égale- ment d'une enveloppe chauffante, ce qui non seulement'évite une reoondensa-
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tion ultérieure de la vapeur expulsée, mais fournit encore un effet supplé- mentaire de séchage. Le cas échéant, on peut également faire circuler le gaz de séchage en circuit fermé,
Il est également possible de faire circuler en circuit fermé la matière solide à traiter en réintroduisant dans le gaz de traitement le produit dont le séchage n'est pas encore achevé.
Dans les cas d'application où les particules solides subissent au cours du traitement une modification de leur grandeur ou de leur poids spé- cifique, c'est-à-dire de leur vitesse de chute, on peut mettre à profit la vitesse centrifuge communiquée aux particules solides pour déterminer une séparation des particules suivant leur grosseur ou leur poids.
C'est ainsi que lors du séchage dans un tube conique ou encore cylindrique, on peut régler le mouvement de rotation, par exemple par une inclinaison cor- respondante des organes de guidage, de façon que les particules encore mouillées et lourdes restent encore contre la paroi, à cause de la force centrifuge, tandis que pour les particules plus légères déjà séchées, la force de frottement entre ces particules et le gaz devient supérieure à la force centrifuge, de sorte qu'elles sont extraites avec le courant gazeux et qu'on les sépare de ce dernier dans un cyclone ou autre séparateur monté à la suite.
Inversement, lors de la mise en oeuvre par exemple d'un procédé de synthèse dans lequel on produit des particules solides à partir de gaz, par exemple dans un procédé de polymérisation (polyéthylène) et lorsqu'on utilise un appareil du genre des cyclones, on peut exécuter ce dernier de façon que lesparticules lourdes qui ne doivent pas continuer de réagir soient séparées et que les particules relativement légères continuent d'ê- tre soumises au traitement. On peut alors prévoir aussi plusieurs phases de traitement successives dans lesquels on assure, de la manière décrite, une séparation en particules dont le traitement est terminé, et en particu- les qu'il faut continuer de traiter.
Le dispositif décrit peut être utilisé non seulement au séchage, mais aussi au chauffage et au refroidissement des matières pulvérulentes.
La mise en oeuvre de l'invention et les dispositifs correspondants sont représentés dans les figures 1 à 5 des dessins joints.
Dans les figures 1 et 2, 1 désigne une trémie qui reçoit la matière à sécher. Une roue 2 à cellules l'introduit à la vitesse convenable dans la conduite 3. Dans cette conduite, on introduit à une vitesse suffisante de l'air ou d'autres gaz appropriés. Ces milieux gazeux peuvent éventuelle- ment être réchauffés à l'aide du dispositif 4.
La conduite 3 est en communication suivant une tangente avec l'ex- trémité inférieure du tube vertical 5. De cette façon, il se forme à l'in- térieur du tube 5 un courant gazeux qui monte en hélice et qui conduit vers le haut à l'état de poussière les matières pulvérulentes à sécherPar suite du mouvement en hélice, la matière vient au contact en permanence avec la surface intérieure du tube 50
Le tube 5 est entouré d'un manteau 6 de chauffage qui est parcouru grâce à des tubulures de branchement 7 et 8 par un agent liquide ou gazeux de chauffage. On maintient en même temps les températures du tube 5 à une hauteur telle qu'on obtienne à son extrémité supérieure la déshydratation rechercée des particules solides.
L'agent gazeux abandonne le tube 5 par une conduite 9 également tangentielle. Cette dernière conduit à un séparateur centrifuge 10 où les particules solides sont séparées du courant gazeux et dirigées vers un col- lecteur 11. Les gaz qui sortent du séparateur centrifuge traversent encore
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un filtre 12 à toile qui retient les derniers restes de particules pulvé- rulenteso Le gaz qui s'échappe par la conduite 13 contient à l'état de vapeur l'humidité recueillie dans les particules solides. Ce liquide peut facilement être séparé par refroidissement.
En général, on met le procédé selon l'invention en oeuvre sans uti- liser complètement le pouvoir d'absorption de l'humidité du gaz. Lors du passage à travers le tube vertical et chauffé 5, le milieu gazeux s'échauf- fe également tandis qu'il se produit une élévation sensible de son pouvoir d'absorption de la vapeur d'eau. Le gaz qui s'échappe en 13 peut, pour cette raison, revenir en majeure partie dans le circuit du procédé. Il ne faut séparer qu'une partie du gaz et ne débarrasser par refroidissement que cette partie du liquide absorbé.
D'après la figure 3, le produit à traiter qui est prélevé dans le réservoir 1 est introduit par le distributeur 2 directement dans le tube de séchage 5. Le gaz de séchage arrive, après avoir traversé le réchauffeur
4, par la conduite 3 dans l'appareil de séchage 5. Ce dernier est chauffé par un agent de chauffage qui se trouve dans la chemise 6. Dans le tube de séchage 5 se trouve un tube intérieur 12 qui peut également être alimenté au moyen de la conduite d'arrivée 14 par un agent de chauffage, et lorsque cet agent est de la vapeur il s'écoule en 15 sous forme condensée.Le tube intérieur est pourvu d'ailettes 13 qui ont des surfaces inclinées suivant la trajectoire de circulation désirée et qui peuvent être souples, de telle sorte que leurs bords extérieurs frottent contre la paroi intérieure du tube 5.
L'entraînement du dispositif de guidage et de grattage s'effec- tue par l'intermédiaire d'une transmission 17 d'entraînement et de roues d'entraînement 16 et 18. Le produit circule le long de la paroi intérieure du tube 5 en spirales de bas en haut avec le gaz porteur. En même temps, on fait apport constamment de chaleur par les parois. On extrait par 9 le produit traité en même temps que le gaz porteur et on sépare dans le cyclo- ne 10, qui est isolé ou qui peut également être chauffé, la matière solide d'avec le gaz de traitement ou la vapeur d'eau, de telle sorte que les par- ticules solides traitées puissent être recueillies par une roue 11 à cellules ou un autre dispositif d'extraction.
Dans la figure 4 est représenté un dispositif pour la mise en oeu- vre du procédé, dans lequel le mélange de matière solide et de gaz de sécha- ge s'écoule dans l'ensemble vers le bas et où le tube de séchage est exécu- té à son extrémité inférieure sous la forme d'un séparateur du type des cy- clones. Après réchauffage préalable par le dispositif de chauffage 1, le gaz pénètre par le tube 2 et après avoir recueilli le produit à sécher au moyen du dispositif d'alimentation 3, dans le tube 4 de séchage.
Le mélange de gaz et le produit à sécher s'écoulent en spirale vers le bas dans l'in- tervalle compris entre le tube 5 à gaz pur et le tube 4 de séchage, tandis que les dispositifs de guidage 6 amorcent et maintiennent d'une part le mou- vement de rotation du gaz, et provoquent d'autre part le glissement du pro- duit à sécher le long de la paroi intérieure du tube 4 non pas sous la for- me de faisceaux, mais sous celle d'un voile finement divisé. a l'extrémité inférieure du tube de séchage 4 dont la paroi est chauffée au moyen d'un agent de chauffage dans la cehmise 7 de chauffage il se raccorde directe- ment un élément de tube 8 conique pour la séparation des particules solides d'avec le gaz, comme dans un séparateur du type des cyclones.
Pour provoquer une séparation des particules solides les plus fines, on peut encore monter à l'extrémité inférieure du tube 4 de séchage un appareil 9 de guidage pro- voquant un mouvement tourbillonnaire plus intense. Le produit séché qui a été séparé est recueilli dans le réservoir 10, et le gaz pur s'échappe par le tube central 5 à gaz pur.
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Dans la figure 5 est représentée l'application de ce procédé dans plusieurs appareils chauffés, du type des cyclones et montés les uns à la suite des autres. Le gaz pénètre, après réchauffage par le dispositif 2 et adjonction, par le dispositif d'alimentation 1, de la matière solide à trai- ter, tangentiellement dans le premier appareil 4 où il est séché simultané- ment par l'action de séchage du gaz porteur et par l'absorption de chaleur aux dépens de la paroi intérieure chauffée par la chemise de chauffage 5.
Le produit séché est extrait par une écluse 6 à roue à cellules. Le produit extrait du premier appareil avec le gaz pur à travers le tube 7 à gaz pur est séparé et extrait dans le cyclone chauffé 8 monté à la suite. Ce procé- dé peut en même temps être exécuté, grâce à l'exécution correspondante du premier cyclone, de telle sorte que ce premier cyclone sépare de préférence les particules les plus lourdes non encore suffisamment séchées, tandis que les particules légères dont le séchage est presque achevé s'échappent en vue de l'achèvement de leur séchage dans le second cyclone 8. Les particules non encore suffisamment séohées qui sortent du cyclone 4 peuvent être réin- troduites dans le circuit dans l'appareil d'alimentation 1.
C'est surtout pour le traitement des substances gazeuses avec les- quelles il se forme des particules solides que le mode d'exécution repré- senté dans la figure 5 convient, car dans ce cas il se sépare chaque fois dans le premier cyclone 4 des particules solides suffisamment grandes, et que les particules encore trop fines restent dans le gaz porteur pour la suite de la réaction, jusqu'à la séparation dans le cyclone suivant ou dans celui qui fait suite à ce dernier.