CA1038137A - Procede et appareil pour le traitement, la fabrication et la separation de produits en grains - Google Patents
Procede et appareil pour le traitement, la fabrication et la separation de produits en grainsInfo
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Abstract
DE DIVULGATION Un réacteur de fluidisation 10 comporte une entrée d'agent de fluidisation 2 et une entrée de produit 1. La section du distributeur d'agent de fluidisation est limitée par des déflecteurs 9 pour être plus étroite que celle du réacteur 10. Le réacteur comprend en outre une grille 4 liée rigidement à sa paroi et un vibrateur 3 unidirectionnel créant des vibrations ascendantes. La combinaison du déflecteur, de la fluidisation et des vibrations crée une circulation des produits dans le sens des flèches 6, un tamisage des produits en circulation et l'évacuation par vibration des refus du tamis 7. (Figure 1)
Description
L'invention a pour objet un procédé pour le traitement ou la fabrication suivis de leur sépara-tion de produits en grains traités dans une enceinte comportant un lit de solide pulvérulent constitué soit du produit traité, soit d'un solide auxiliaire, soumis à un traitement simultané de fluidisation et de vibra-tion. Elle a également pour objet un appareil de trai-tement et séparation de produits en grains traités dans une enceinte comportant un lit de solide pulvéru-lent Soumis à m traitement simultané de fluidisation etde vibration, co~portant une enceinte de fluidisation avec de~ moyens d'introduction d'un agent de fluidi-sation, des moyens de ~1'se en vibration de l'enceinte et du lit fluidisé maintenu dans la zone active de l'enceinte.
Il est con~u d'utiliser des lits fluidisés pour divers traitements tels ~ue le séchage, la cuis-~on ou l'oxydation de produits granuleux ou granulés ou encore pour l'enrobage de grains dont la surface ZO est vis~ueuse et se recouvre d'une mince couche du ~olide pulv~rulent du lit fluidis~. On a au3si proposé
de granuler des mati~re~ en poudre en le!s mettant en ~u~pension dans un li~uide ~ue l'on introduit dans un lit fluidis~ chaud sous forme de ~outtes, l'évapora-tion du li~uide ,51 accompagnant de la formation degranules~ Il est connu également de soumettre les lits fluidisés à un traitement de vibration~
Dans tous ces procédés, il est né¢essaire de séparer, après traitement, les produits en grains du solide pulvérulent. On y parvient, en général, dans le~ proc~dés de l'art antérieur, en prélevant une par-tie du contenu du lit fluidisé, en le tamisant et en recyclant le solide pulvérulent. Il est souvent néces-saire de réchauffer le solide pulvérulent avant de le recycler~ la séparation s'accompag~ant nécessairement d'une perte de caloriesO
Le but de l'invention est d'éviter de telles ~.~
: . : ., ~ . . . , . ., -, .
:. . . . :. : .: -. . . . .
,, : . . ~ :, : . .- . . .-~038~37 manutentions coûteuses en energie et en calories et nuisibles à
la qualite des produits et de p~oposer un nouveau procede et un nouvel appareil, dans lesquels les produits en grains sont separes à l'interieur même du lit fluidise.
On atteint ce but, selon l'invention, par le procéde qui consiste a introduire l'agent de fluidisation dans une partie seulement, verticale, du lit, de maniere a diviser l'enceinte en une zone verticale fluidisee et une zone verticale non fluidisee;
a soumettre les produits en grains et le solide pulverulent aux courants de circulation résultant de l'application simultanee de la fluidisation et des vibrations; a utiliser ces courants pour alimenter, à l'intérieur même de l'enceinte, des moyens de tamisage assurant la séparation des produits en grains et du solide pulvé-rulent, et a utiliser les vibrations pour évacuer a l'extérieur les produits traités et sépar~s.
L'invention vise également un appareil ~ermettant la mise en oeuvre du procédé précité, appareil qui se caract~rise en ce que la surface du fond dudit récipient est constituée partielle-ment par la grille et partiellement par au moins un élément mas-quant dirigé linéairement ou circulairement, de sorte que seule-ment une zone verticale du lit de solide pulvérulent au-dessus de la grille est fluidisée par l'agent de fluidisation, tandis qu'au-dessus de la partie restante du fond est au m.oins une zone vertic~le non fluidisée de solide pulvérulent ayantune direction qui correspond ~ celle du ou des éléments masquants et non soumise a l'action de l'agent de fluidisation, l'appareil comprend des moyens de s~paration et de décharge constitues pax au moins un tamis de décharge disposé en direction inclinée pour décharger le produit cribl~ de l1int~rieur du récipient verC, un point de débordemement ext~rieur, et les vibrations sont di.rigees sensible-ment selon la direction du tamis de d~charge. -Le Demandeur a pu observer que, dans ces conditions, il
Il est con~u d'utiliser des lits fluidisés pour divers traitements tels ~ue le séchage, la cuis-~on ou l'oxydation de produits granuleux ou granulés ou encore pour l'enrobage de grains dont la surface ZO est vis~ueuse et se recouvre d'une mince couche du ~olide pulv~rulent du lit fluidis~. On a au3si proposé
de granuler des mati~re~ en poudre en le!s mettant en ~u~pension dans un li~uide ~ue l'on introduit dans un lit fluidis~ chaud sous forme de ~outtes, l'évapora-tion du li~uide ,51 accompagnant de la formation degranules~ Il est connu également de soumettre les lits fluidisés à un traitement de vibration~
Dans tous ces procédés, il est né¢essaire de séparer, après traitement, les produits en grains du solide pulvérulent. On y parvient, en général, dans le~ proc~dés de l'art antérieur, en prélevant une par-tie du contenu du lit fluidisé, en le tamisant et en recyclant le solide pulvérulent. Il est souvent néces-saire de réchauffer le solide pulvérulent avant de le recycler~ la séparation s'accompag~ant nécessairement d'une perte de caloriesO
Le but de l'invention est d'éviter de telles ~.~
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,, : . . ~ :, : . .- . . .-~038~37 manutentions coûteuses en energie et en calories et nuisibles à
la qualite des produits et de p~oposer un nouveau procede et un nouvel appareil, dans lesquels les produits en grains sont separes à l'interieur même du lit fluidise.
On atteint ce but, selon l'invention, par le procéde qui consiste a introduire l'agent de fluidisation dans une partie seulement, verticale, du lit, de maniere a diviser l'enceinte en une zone verticale fluidisee et une zone verticale non fluidisee;
a soumettre les produits en grains et le solide pulverulent aux courants de circulation résultant de l'application simultanee de la fluidisation et des vibrations; a utiliser ces courants pour alimenter, à l'intérieur même de l'enceinte, des moyens de tamisage assurant la séparation des produits en grains et du solide pulvé-rulent, et a utiliser les vibrations pour évacuer a l'extérieur les produits traités et sépar~s.
L'invention vise également un appareil ~ermettant la mise en oeuvre du procédé précité, appareil qui se caract~rise en ce que la surface du fond dudit récipient est constituée partielle-ment par la grille et partiellement par au moins un élément mas-quant dirigé linéairement ou circulairement, de sorte que seule-ment une zone verticale du lit de solide pulvérulent au-dessus de la grille est fluidisée par l'agent de fluidisation, tandis qu'au-dessus de la partie restante du fond est au m.oins une zone vertic~le non fluidisée de solide pulvérulent ayantune direction qui correspond ~ celle du ou des éléments masquants et non soumise a l'action de l'agent de fluidisation, l'appareil comprend des moyens de s~paration et de décharge constitues pax au moins un tamis de décharge disposé en direction inclinée pour décharger le produit cribl~ de l1int~rieur du récipient verC, un point de débordemement ext~rieur, et les vibrations sont di.rigees sensible-ment selon la direction du tamis de d~charge. -Le Demandeur a pu observer que, dans ces conditions, il
- 2 - ; ~
~` 'i ' ' . ' ' ' :
1()3~137 s'etablissait dans le lit fluidisé des cou~an~s de circulation de profil stable, qui peuvent alors etre utilises pour vehiculer les grains ou granules à l'interieur du lit, de leur point d'en-tree à leur point de sortie.
Selon un mode de realisation prefere les moyens pour fluidiser seulement une partie du lit sont constitues par un dis-tributeur d'agent de fluidisation de section plus etroite que celle de l'enceinte.
A cet effet, il est avantayeux que le distributeur d'agent defluidisation alimente seulement la partie centrale de l'enceinte ou une partie annulaire ou lat~rale de l'enceinte.
Il est également avantageux qu'au moins une partie des moyens de tamisaqe soit disposee dans une ~3~3~7 partie du lit non soumise au traitement de fluidisation~
Selon une variante de réalisation, les moyens de l~se en vibration du réacteur sont appliqués à sa paroi et dirigent les vibrations de fa~on rectiligne sensiblement dans un plan axial du lit suiva~t un angle ~e 0 à 80 degrés par ra port à l'horizontale, les mo~ens de mise en vibration du lit sont constitués par des éléments rigides liés à la paroi du réacteur, et les moyens de tamisage sont disposés à la partie supérieure du lit dans une partie non fluidisée et ces memes moyens sont disposés pour évacuer par vibrations le refus de tamisage à l'extérieur de l'enceinteO La vibration~avantageusement appli~uée suivRnt une direction passant par le centre de gravité de l'ense~ble de l'appa-reilO
Il est également avantageux clue les moyenspour séparer le produit en grains du solide pulvéru-lent soient constitués par des tamis solidaires de l'enceinte soumise aux vibrations, inclinés sur l'ho-rizontale, dont la partie inf~rieure p~n~tre dansl'enceinte et la partie supérieure const:itue déversoir l'exterieur de l'enceinte. Sous l'ef~Qt des vibra-tion~ convenablement orientée~, les grains ou granu-l~s cheminent sur les tamis ver3 le déve:r~oir supé-rieur, tandis ~ue le solide pulvérulent ~raverse lestami~ et reste dans le lito Il est également avantageux ~ue~ la direction des vibrations et le plan moyen du tamis fassent un angle aigu, de telle façon ~ue les vibrations du tamis ~0 favorisent l'écoulement des produits en grains vers l'ext~rieur et ~ue les moyens de tamisage et les moyens de mise en vibration soient disposé~ sur le réacteur à. l'opposé l'un de l'autre. ~'inclinaison des tamis est déterminée dans cha~ue cas particulier selon les règles de l'art. Dans cette variante de réalisation l'ensemble du lit est soumis à. une vibration linéaire d'amplitude modérée (de préférence 0,2 à ~ mm) et de fr~uence suffisamment élevée ~ui peut, pour des :
-... . ;..... ,: : . ... , . .~ ~ , , . : ,,~ . .-8~3~
raisons de commodité, être choisie é~ale à 50 Hz.
Selon une autre variante de réalisation, les moyens d'évacuation par vibration du refus de tamisage, sont constitués par une rampe hélicoïdale débordante disposée sur la face interne de l'enceinte et comportant, au moins sur une certaine longueur, des trous de criblage et les moyens de mise en vibration du réacteur et du lit fluidisé
engendr~nt des secousses circonférentielles à l'enceinte et transportant en sens ascendant les produits retenus sur la rampe hélico~dale.
Cette dernière variante met donc en oeuvre un proc~d~ connu, dans lequel un récipient cylindri~ue compor-tant une rampe hélicoidale est soumis à des secousses cir-conférentielles ~ l'enceinte et transportant en sens as-cendant les produits ayant atteint la rampe hélicoidale.Dans un tel récipient, de petits objets, c'est-~-dire,ici, le8 grains ou granules, prennent sur la rampe un mouvement centrifug~ ascendant. De nombreux bols de tri, de classe-~ont et de di~tribution de petites pièces utilisent un tel proc6d~. On en conna~t ~galement des application~ au ~é-ch~ge de mat~riaux granuleux. On conna~t é~alement l'appli-cation des secous~es à la progres~ion et au tri de mat~-riaux ~ur un crible. Ces secousse~ ou vibrations sont engendrées par des appareils à balourd ou des vibrateurs magn~ti~ues, le~ uns et les autres connus en soi.
Il est alor~ avantageux ~ue les rampes hélico~-dales soient munies d'un rebord et ~u'un d~flecteur héli-coidal soit disposé sous cha~ue rampe hélico~dale.
Dans tous les modes de réalisation de l'inven-tion et ~ condition ~u'une partie du lit soit soustraite,conformément à 1'invention, à l'age~t de fluidisation, la circulation de~ produit~ dans le lit et sur les tamis est obtenue de fason ~urprenante par l'effet con~ugué
de la fluidisation et de la vibration. Si l'on supprime la vibration ou si on soumet la totalité du lit à l'action de l'agent de fluidisation, on n'observe plus . ,.,.,, i , .. . :.
, ~, ~ ;, , : ,- -~3~37 ~5~
s.ucune circulation des produitsO Si l'on supprime la fluidisation, les produits s'accumulent spontanément ... dans une zone ~uelconque privilégiée et les phénomènes de t~lisage et de cheminement des grains sur les tamis 5 ne sont plus observés~
On ne sortirai-t pas du cadre de l'invention en ajoutant dans l'enceinte de l'un ~uelcon~ue des modes de réalisation une cloison interne verticale séparant la zone fluidisée de la zone non fluidisée, pourvu ~ue cette paroi soit limitée en bas et en haut res~ectivement à une certaine distance d~ fond de,l~enceinte et ~ une certaine distance de la zone ~ctlve de 1 ~-ceinte, de telle sorte ~u'elle ne modl~ie pas le IlUX
de déplacement des matériaux tel ~ue matérialisé par de~ flèche~ sur les figureaO
~5 D'autres avantages et particularités ressor-tiront de la description donnée ci-après uni~uement titre d'exemple de modes de réalisation préférés ae l'invention. On se reportera au dessin annexé, dans le~uel :
- la figure 1 et la fi~ure 2 repré~entent re~pectivement des vue3 schémati~ue~ en coupe verticale et de des~us d'un appareil selon l'inventio~ de type cylindri~ue avec tamis droit.
- les figure~ 3 et 4 représentent respecti-vement des vues schémati~ues en coupe ver.ticale et de de~sus d'un appareil selon l'invention de type paral-lélépipédi~ue.
- les figures 5 et 6 sont des vues ~chéma-ti~ucs en coupe verticale et de de3sus d'un appareil 30 selon l'invention de type c~lindri~ue avec ra~pe héli- :
coidale, - les figures 7 et ~ sont des vues schémati~ue~
en coupe verticale et de de~sus d'une variante d'un appareil selon l'invention avec rampe hélicoidale.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté un réacteur de fluidisation circulaire ~0, comportant une entrée de gaz de fluidisation 2 et des él.~ments rigides :~
,. ~, ; .,, ~9~t~13~7 liés aux parois du réacteur 10, par exemple une A''''` grille 4, et, à la partie inférieure, un générateur de vibration 3 engendrant des vibrations, dans le sens de la flèche fo ~e réacteur représenté est ouvert à sa partie supérieure, mais on pourra utiliser tout autre réacteur connu pour tenir compte des sujétions dues à la température du fluide, aux gaz déga~és, et aux poussières entra~néesO A ce réacteur on ajoute à la partie supérieure un tamis légèrement incliné 7 débouchant en un point de débordement ~ ~es vibrations selon la flèche f sont sensiblement dirigées vers le tamis 70 Une partie centrale seulement de la section de la grille 4 est alimentée en agent de fluidisation, par exemple par occultation d'une zone annulaire p~riphé-ri~ue par lm déflecteur annulaire 9O Le réacteur est alors u-tilisé pour traiter des produits en grains dans un lit de solide auxiliaire pulvérulent. Dans certains cas, la granulation peut 8tre faite dans le lit à, partir du solide pulvérulent.
~e produit ~ traitcr est alors introduit la partie ~up~rieure en 1 et le ~az ou a~ent de fluidi-~ation en 2. ~es vibrations sont appli~ut.'~es suivant la dir~ction de la flèche f et le lit fluidisé s'éta-blit au-dessus de la section centrale de la grille 4, construite en un matériau suffisa~ment ri,gide pour transmettre les vibrations à, l'ensemblc clu lit. ~a zone périphéri~ue du lit n'est pas fluidisée, du fai.t de l'occultation de la grille par le déflecteur annulaire 9 ou du fait ~ue la grille ~ comporte selon une variante ~0 une zone annulaire non perforée, de façon ~ bien dis- '-tribuer le fluide de fluidisation dans la section cen-trale du réacteurO Quel ~ue soit le moyen, il e~t essentiel ~ue le distributeur d'agent de fluidisation ", 2' alimenté par la conduite 2 débouche dans le réacteur uvec une section plus étroite ~ue celle de ce réaateurO
Dalls le lit fluidisé s'établissent alors, sous l'effet des vibrations, des courants de circulation représentés par les flèches telles ~ue 60 Le tamis 7, solidaire ., du reste de l'appareil, assure la séparation du solide ~ auxiliaire pulvérulent ~ui le traverse sensiblement de haut en bas et des produits en grains qui, sous l'effet des vibrations, se déplacent à la surface du tamis 7 et débordent en 8 où ils sont recueillisO
Sur les figures 3 et 4 représentant une réali-sation de l'invention utilisant un lit fluidisé parallé-lépipédi~ue, lcs m~mes notations ~u'aux figures 1 et 2 ont été utiliséesO Il y a donc dans ce cas deux tamis 7 aboutissant sur deux points de déversement 8, les tamis é-tant alors disposés latéralementO ~ien entendu, le lit fluidise doit présenter, alors, sur les parties latéra-les du r~acteur une zone 5 non fluidisée obtenue en pré-voyant sur la grille 4 une zone latérale non perforée, ou des déflecteurs longitudinaux limitant l'action de l'agent de fluidisation à la zone centrale entre les deux zones 5 latérales.
Sur les figures 5 7~ 8, on a repr~senté une enceinte de fluidisation circulaire 10, comportant une entr~c de ~az de fluidisation 2 débouch7lnt dans une bo~te a vent 2'et des ~lcm~nts rigidos li~s aux parois du r~act~ur 10, et con~tituant le fond de la partio cylindri~ue do l'appareil. ~cs produit~ 7~ introduire ~ont introduit~ en 1.
Sur les figures 5 et 6, le fond de la partie c~lindri~ue e~t constitué par une grille centrale 4 disposée au centre d'un anneau étanche 5. ~e fluide provenant de la bo~te à vent 2' soumet ~ la fluidisation les grains et le solide pulvérulerlt mais sculement dans la partie centrale, et non ~ la periphérie dc l'appareil.
Uhc rampe h~lico~dale 11 à rebord e~t dispos~e sur les parois internes de l'enceinte 10 et d~bouche ~ l'exté-rieur par sa partie supérieure sur une goulo-tte 8. Cette rampe 11 col~porte des perforations 11', au moin~ dans sa ~5 partie plongeant dans le lit fluidisé et sur une partie en émergeant, et sert donc de crible destiné à retenir les grains et à laisser passer le solide pulvérulent.
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13t~ ~
~es trous du crible 11' sont ronds ou longs. Sous la rampe 11 est disposé un déflecteur hélicoïdal 12, dont A le r81e est de ramener le solide pulvérulent dans la zone de traitement.
Llappareil comporte symétri~uement à sa base 13 deux moteurs à balourds 3 engendrant des secousses circonférentielles convenables pour faire monter les grains sur la rampe 11 comme il a été dit.
Si, à présent, on met en marche le dispositif de vibration 3 et règle le débit de gaz en 2 pour obtenir la fluidisation de la zone centrale, on constate ~ue le produit à traiter alimenté en 1 au centre du dispositif tombe dans la partie fluidisée o~ il subit le traitement désir~ et gagne la périphérie o~ il est évacué avec une partie du produit pulvérulent par les rampes hélico~da-le~ es cribles 11' séparent les granul~s de la phase fine, les premiers sortent par le haut du récipient alors ~ue les derniers retombent au centre du récipient dans la zone fluidisée. Dans ce dispositif, la phase fine, dont la dimen~ion supérieure dépend des caracté-risti~uos des cribles utilisés, ne sort pas de l'appa-r0il et e~t recyclbe continuellement tandis ~ue les gra-nul~ ont ex*raits facilem0nt.
~'appareil des figures 7 et 8 ne diff~re du précédent ~ue par le fait ~ue c'est la partie annulaire du fond ~ui est conform~e en grille, alors ~ue la partie central0 est étanche au gaz de fluidisation.
Cette disposition, exactement inverse de la précédente, des deux zones concentri~ues de la couche, à
savoir une zone non fluidisée au centre et zone annu-laire fluidisée à la périphérie, permet ~galement d'ob-te~ir le traitement en couche fluidi~e de granulés et leur séparation de la phase pulverulente. Cette disposi-tion convient pour les produits fragiles pour leg~uels ~5 on recherche des temps de séjour courts dans la phase flui~i~ée et on souhaite éviter le passage ~ travers la : . , :. ,:: . . . - . . : : . .
! ~: ~ ' ' ,' : . . ' ' ' . :; . , ~ . . . , :
.` "' ' ': ' ' ' ' ' ~ .
~p3~3~7 ,~Q7 phase dense vibrée.
Par ailleurs, il peut 8tre nécessaire, daQs les applications mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, d'apporter des calories au lit fluidiséO
Ceci peut être réalisé, soit en chau~fant le courant gazeux, soit en prélevant par un mo~en ~uelcon~ue une fraction de la substa~ce solide pulvérule~te, en la chauffant et en la rec~clant.
Gr~ce à la facilité de séparation obtenue, le procédé selon l'invention est susceptible de trouver une application dans tous les cas où l'on désire effectuer dans un lit fluidisé une séparation basée sur la granulo-m~trie des particules.
On peut citer, à titre non limitatif, tous les procedés de séchage, de traitements chimi~ues, thermi~ues ou d'enro~age de produits en grains dans un lit fluidi 9 ~ .
On utilise aussi le procédé et l'appareil selon l'invention dans la pr~paration de produits granul~3~.
A titre d'exemple, un engrais complexe, contcnant 10%
d'azote, 15% d'acide pho~phori~ue et 20% de potasse, a ~t~ broy~ en parties inférieurcs ~ 300 ~ puis mis en ~UGpenSion dan~ 25% de son poida d'eau. On a fait tomber cette suspen~ion, divi~ée en ~outtes d'environ 5 mm de diam~tre, dans un lit fluidisé de la même poudre d'engrais port6 ~ 180C. On a obtenu des grains ~ec:s et durs de 5 à 10 mm de diamètre. L'appareil utilis~ ~itait celui ~ui est repr~senté sur les figures 1 et 2, avec collecteur de récupération des gaz.
De m~me on a pu granuler du plQtre en faisant tomber des ~outtes d'eau, ~ventuellement additionnée d'un a~ent ten~ioactif et/ou de sulfate d'aluminium dan~ un lit fluidi 3~ de platre ~ températurc ambiante. ~'appareil utilis~ ~tait celui ~ui est repr~senté ~ur le~ fi~ure~
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1()3~137 s'etablissait dans le lit fluidisé des cou~an~s de circulation de profil stable, qui peuvent alors etre utilises pour vehiculer les grains ou granules à l'interieur du lit, de leur point d'en-tree à leur point de sortie.
Selon un mode de realisation prefere les moyens pour fluidiser seulement une partie du lit sont constitues par un dis-tributeur d'agent de fluidisation de section plus etroite que celle de l'enceinte.
A cet effet, il est avantayeux que le distributeur d'agent defluidisation alimente seulement la partie centrale de l'enceinte ou une partie annulaire ou lat~rale de l'enceinte.
Il est également avantageux qu'au moins une partie des moyens de tamisaqe soit disposee dans une ~3~3~7 partie du lit non soumise au traitement de fluidisation~
Selon une variante de réalisation, les moyens de l~se en vibration du réacteur sont appliqués à sa paroi et dirigent les vibrations de fa~on rectiligne sensiblement dans un plan axial du lit suiva~t un angle ~e 0 à 80 degrés par ra port à l'horizontale, les mo~ens de mise en vibration du lit sont constitués par des éléments rigides liés à la paroi du réacteur, et les moyens de tamisage sont disposés à la partie supérieure du lit dans une partie non fluidisée et ces memes moyens sont disposés pour évacuer par vibrations le refus de tamisage à l'extérieur de l'enceinteO La vibration~avantageusement appli~uée suivRnt une direction passant par le centre de gravité de l'ense~ble de l'appa-reilO
Il est également avantageux clue les moyenspour séparer le produit en grains du solide pulvéru-lent soient constitués par des tamis solidaires de l'enceinte soumise aux vibrations, inclinés sur l'ho-rizontale, dont la partie inf~rieure p~n~tre dansl'enceinte et la partie supérieure const:itue déversoir l'exterieur de l'enceinte. Sous l'ef~Qt des vibra-tion~ convenablement orientée~, les grains ou granu-l~s cheminent sur les tamis ver3 le déve:r~oir supé-rieur, tandis ~ue le solide pulvérulent ~raverse lestami~ et reste dans le lito Il est également avantageux ~ue~ la direction des vibrations et le plan moyen du tamis fassent un angle aigu, de telle façon ~ue les vibrations du tamis ~0 favorisent l'écoulement des produits en grains vers l'ext~rieur et ~ue les moyens de tamisage et les moyens de mise en vibration soient disposé~ sur le réacteur à. l'opposé l'un de l'autre. ~'inclinaison des tamis est déterminée dans cha~ue cas particulier selon les règles de l'art. Dans cette variante de réalisation l'ensemble du lit est soumis à. une vibration linéaire d'amplitude modérée (de préférence 0,2 à ~ mm) et de fr~uence suffisamment élevée ~ui peut, pour des :
-... . ;..... ,: : . ... , . .~ ~ , , . : ,,~ . .-8~3~
raisons de commodité, être choisie é~ale à 50 Hz.
Selon une autre variante de réalisation, les moyens d'évacuation par vibration du refus de tamisage, sont constitués par une rampe hélicoïdale débordante disposée sur la face interne de l'enceinte et comportant, au moins sur une certaine longueur, des trous de criblage et les moyens de mise en vibration du réacteur et du lit fluidisé
engendr~nt des secousses circonférentielles à l'enceinte et transportant en sens ascendant les produits retenus sur la rampe hélico~dale.
Cette dernière variante met donc en oeuvre un proc~d~ connu, dans lequel un récipient cylindri~ue compor-tant une rampe hélicoidale est soumis à des secousses cir-conférentielles ~ l'enceinte et transportant en sens as-cendant les produits ayant atteint la rampe hélicoidale.Dans un tel récipient, de petits objets, c'est-~-dire,ici, le8 grains ou granules, prennent sur la rampe un mouvement centrifug~ ascendant. De nombreux bols de tri, de classe-~ont et de di~tribution de petites pièces utilisent un tel proc6d~. On en conna~t ~galement des application~ au ~é-ch~ge de mat~riaux granuleux. On conna~t é~alement l'appli-cation des secous~es à la progres~ion et au tri de mat~-riaux ~ur un crible. Ces secousse~ ou vibrations sont engendrées par des appareils à balourd ou des vibrateurs magn~ti~ues, le~ uns et les autres connus en soi.
Il est alor~ avantageux ~ue les rampes hélico~-dales soient munies d'un rebord et ~u'un d~flecteur héli-coidal soit disposé sous cha~ue rampe hélico~dale.
Dans tous les modes de réalisation de l'inven-tion et ~ condition ~u'une partie du lit soit soustraite,conformément à 1'invention, à l'age~t de fluidisation, la circulation de~ produit~ dans le lit et sur les tamis est obtenue de fason ~urprenante par l'effet con~ugué
de la fluidisation et de la vibration. Si l'on supprime la vibration ou si on soumet la totalité du lit à l'action de l'agent de fluidisation, on n'observe plus . ,.,.,, i , .. . :.
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s.ucune circulation des produitsO Si l'on supprime la fluidisation, les produits s'accumulent spontanément ... dans une zone ~uelconque privilégiée et les phénomènes de t~lisage et de cheminement des grains sur les tamis 5 ne sont plus observés~
On ne sortirai-t pas du cadre de l'invention en ajoutant dans l'enceinte de l'un ~uelcon~ue des modes de réalisation une cloison interne verticale séparant la zone fluidisée de la zone non fluidisée, pourvu ~ue cette paroi soit limitée en bas et en haut res~ectivement à une certaine distance d~ fond de,l~enceinte et ~ une certaine distance de la zone ~ctlve de 1 ~-ceinte, de telle sorte ~u'elle ne modl~ie pas le IlUX
de déplacement des matériaux tel ~ue matérialisé par de~ flèche~ sur les figureaO
~5 D'autres avantages et particularités ressor-tiront de la description donnée ci-après uni~uement titre d'exemple de modes de réalisation préférés ae l'invention. On se reportera au dessin annexé, dans le~uel :
- la figure 1 et la fi~ure 2 repré~entent re~pectivement des vue3 schémati~ue~ en coupe verticale et de des~us d'un appareil selon l'inventio~ de type cylindri~ue avec tamis droit.
- les figure~ 3 et 4 représentent respecti-vement des vues schémati~ues en coupe ver.ticale et de de~sus d'un appareil selon l'invention de type paral-lélépipédi~ue.
- les figures 5 et 6 sont des vues ~chéma-ti~ucs en coupe verticale et de de3sus d'un appareil 30 selon l'invention de type c~lindri~ue avec ra~pe héli- :
coidale, - les figures 7 et ~ sont des vues schémati~ue~
en coupe verticale et de de~sus d'une variante d'un appareil selon l'invention avec rampe hélicoidale.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté un réacteur de fluidisation circulaire ~0, comportant une entrée de gaz de fluidisation 2 et des él.~ments rigides :~
,. ~, ; .,, ~9~t~13~7 liés aux parois du réacteur 10, par exemple une A''''` grille 4, et, à la partie inférieure, un générateur de vibration 3 engendrant des vibrations, dans le sens de la flèche fo ~e réacteur représenté est ouvert à sa partie supérieure, mais on pourra utiliser tout autre réacteur connu pour tenir compte des sujétions dues à la température du fluide, aux gaz déga~és, et aux poussières entra~néesO A ce réacteur on ajoute à la partie supérieure un tamis légèrement incliné 7 débouchant en un point de débordement ~ ~es vibrations selon la flèche f sont sensiblement dirigées vers le tamis 70 Une partie centrale seulement de la section de la grille 4 est alimentée en agent de fluidisation, par exemple par occultation d'une zone annulaire p~riphé-ri~ue par lm déflecteur annulaire 9O Le réacteur est alors u-tilisé pour traiter des produits en grains dans un lit de solide auxiliaire pulvérulent. Dans certains cas, la granulation peut 8tre faite dans le lit à, partir du solide pulvérulent.
~e produit ~ traitcr est alors introduit la partie ~up~rieure en 1 et le ~az ou a~ent de fluidi-~ation en 2. ~es vibrations sont appli~ut.'~es suivant la dir~ction de la flèche f et le lit fluidisé s'éta-blit au-dessus de la section centrale de la grille 4, construite en un matériau suffisa~ment ri,gide pour transmettre les vibrations à, l'ensemblc clu lit. ~a zone périphéri~ue du lit n'est pas fluidisée, du fai.t de l'occultation de la grille par le déflecteur annulaire 9 ou du fait ~ue la grille ~ comporte selon une variante ~0 une zone annulaire non perforée, de façon ~ bien dis- '-tribuer le fluide de fluidisation dans la section cen-trale du réacteurO Quel ~ue soit le moyen, il e~t essentiel ~ue le distributeur d'agent de fluidisation ", 2' alimenté par la conduite 2 débouche dans le réacteur uvec une section plus étroite ~ue celle de ce réaateurO
Dalls le lit fluidisé s'établissent alors, sous l'effet des vibrations, des courants de circulation représentés par les flèches telles ~ue 60 Le tamis 7, solidaire ., du reste de l'appareil, assure la séparation du solide ~ auxiliaire pulvérulent ~ui le traverse sensiblement de haut en bas et des produits en grains qui, sous l'effet des vibrations, se déplacent à la surface du tamis 7 et débordent en 8 où ils sont recueillisO
Sur les figures 3 et 4 représentant une réali-sation de l'invention utilisant un lit fluidisé parallé-lépipédi~ue, lcs m~mes notations ~u'aux figures 1 et 2 ont été utiliséesO Il y a donc dans ce cas deux tamis 7 aboutissant sur deux points de déversement 8, les tamis é-tant alors disposés latéralementO ~ien entendu, le lit fluidise doit présenter, alors, sur les parties latéra-les du r~acteur une zone 5 non fluidisée obtenue en pré-voyant sur la grille 4 une zone latérale non perforée, ou des déflecteurs longitudinaux limitant l'action de l'agent de fluidisation à la zone centrale entre les deux zones 5 latérales.
Sur les figures 5 7~ 8, on a repr~senté une enceinte de fluidisation circulaire 10, comportant une entr~c de ~az de fluidisation 2 débouch7lnt dans une bo~te a vent 2'et des ~lcm~nts rigidos li~s aux parois du r~act~ur 10, et con~tituant le fond de la partio cylindri~ue do l'appareil. ~cs produit~ 7~ introduire ~ont introduit~ en 1.
Sur les figures 5 et 6, le fond de la partie c~lindri~ue e~t constitué par une grille centrale 4 disposée au centre d'un anneau étanche 5. ~e fluide provenant de la bo~te à vent 2' soumet ~ la fluidisation les grains et le solide pulvérulerlt mais sculement dans la partie centrale, et non ~ la periphérie dc l'appareil.
Uhc rampe h~lico~dale 11 à rebord e~t dispos~e sur les parois internes de l'enceinte 10 et d~bouche ~ l'exté-rieur par sa partie supérieure sur une goulo-tte 8. Cette rampe 11 col~porte des perforations 11', au moin~ dans sa ~5 partie plongeant dans le lit fluidisé et sur une partie en émergeant, et sert donc de crible destiné à retenir les grains et à laisser passer le solide pulvérulent.
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13t~ ~
~es trous du crible 11' sont ronds ou longs. Sous la rampe 11 est disposé un déflecteur hélicoïdal 12, dont A le r81e est de ramener le solide pulvérulent dans la zone de traitement.
Llappareil comporte symétri~uement à sa base 13 deux moteurs à balourds 3 engendrant des secousses circonférentielles convenables pour faire monter les grains sur la rampe 11 comme il a été dit.
Si, à présent, on met en marche le dispositif de vibration 3 et règle le débit de gaz en 2 pour obtenir la fluidisation de la zone centrale, on constate ~ue le produit à traiter alimenté en 1 au centre du dispositif tombe dans la partie fluidisée o~ il subit le traitement désir~ et gagne la périphérie o~ il est évacué avec une partie du produit pulvérulent par les rampes hélico~da-le~ es cribles 11' séparent les granul~s de la phase fine, les premiers sortent par le haut du récipient alors ~ue les derniers retombent au centre du récipient dans la zone fluidisée. Dans ce dispositif, la phase fine, dont la dimen~ion supérieure dépend des caracté-risti~uos des cribles utilisés, ne sort pas de l'appa-r0il et e~t recyclbe continuellement tandis ~ue les gra-nul~ ont ex*raits facilem0nt.
~'appareil des figures 7 et 8 ne diff~re du précédent ~ue par le fait ~ue c'est la partie annulaire du fond ~ui est conform~e en grille, alors ~ue la partie central0 est étanche au gaz de fluidisation.
Cette disposition, exactement inverse de la précédente, des deux zones concentri~ues de la couche, à
savoir une zone non fluidisée au centre et zone annu-laire fluidisée à la périphérie, permet ~galement d'ob-te~ir le traitement en couche fluidi~e de granulés et leur séparation de la phase pulverulente. Cette disposi-tion convient pour les produits fragiles pour leg~uels ~5 on recherche des temps de séjour courts dans la phase flui~i~ée et on souhaite éviter le passage ~ travers la : . , :. ,:: . . . - . . : : . .
! ~: ~ ' ' ,' : . . ' ' ' . :; . , ~ . . . , :
.` "' ' ': ' ' ' ' ' ~ .
~p3~3~7 ,~Q7 phase dense vibrée.
Par ailleurs, il peut 8tre nécessaire, daQs les applications mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, d'apporter des calories au lit fluidiséO
Ceci peut être réalisé, soit en chau~fant le courant gazeux, soit en prélevant par un mo~en ~uelcon~ue une fraction de la substa~ce solide pulvérule~te, en la chauffant et en la rec~clant.
Gr~ce à la facilité de séparation obtenue, le procédé selon l'invention est susceptible de trouver une application dans tous les cas où l'on désire effectuer dans un lit fluidisé une séparation basée sur la granulo-m~trie des particules.
On peut citer, à titre non limitatif, tous les procedés de séchage, de traitements chimi~ues, thermi~ues ou d'enro~age de produits en grains dans un lit fluidi 9 ~ .
On utilise aussi le procédé et l'appareil selon l'invention dans la pr~paration de produits granul~3~.
A titre d'exemple, un engrais complexe, contcnant 10%
d'azote, 15% d'acide pho~phori~ue et 20% de potasse, a ~t~ broy~ en parties inférieurcs ~ 300 ~ puis mis en ~UGpenSion dan~ 25% de son poida d'eau. On a fait tomber cette suspen~ion, divi~ée en ~outtes d'environ 5 mm de diam~tre, dans un lit fluidisé de la même poudre d'engrais port6 ~ 180C. On a obtenu des grains ~ec:s et durs de 5 à 10 mm de diamètre. L'appareil utilis~ ~itait celui ~ui est repr~senté sur les figures 1 et 2, avec collecteur de récupération des gaz.
De m~me on a pu granuler du plQtre en faisant tomber des ~outtes d'eau, ~ventuellement additionnée d'un a~ent ten~ioactif et/ou de sulfate d'aluminium dan~ un lit fluidi 3~ de platre ~ températurc ambiante. ~'appareil utilis~ ~tait celui ~ui est repr~senté ~ur le~ fi~ure~
3 et 4. On a obtenu des granules d'environ 10 mm de dia-m~tre.
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~!3~137 /~
~ On a également granulé une barbotine à 3~/0 d'eau t~ préparée à partir de schiste en poudre, en la faisant tomber sous for~e de gouttes, dans un lit fluidisé de sable à 250Co ~lappareil utilisé était celui ~ui est représenté sur les figures 1 et 2 avec collecteur de récupération des gRZo On a obtenu des billes de schiste expans~ d.e 1 à 5 mm de diamètre.
On peut également utiliser le procédé selon l'invention pour granuler des matières alimentaires en poudre, telles ~ue le cacao, le café, la poudre de lait, les farines de c~réales, l'amidon et ses produits d'hy-drolyse. On peut soit faire tomber des gouttes d'eau, add;.tionnée éventuellement de sucre, de parfums, de coloran-ts, d'agent d'expansion, dans un lit fluidis~ de la poudre ~ granuler, maintenu à une température conve-nable, soit mettre la sllbstance à granuler en suspension ou en solution dans l'eau et la faire tomber sous forme cle gouttes dans le lit fluidisé chauffé.
Sur lcs fi~ures repr~scntées, la partie non fluidi~6e correspond aux zones annulairo~, lat~rale~ ou ¢~ntrales de l'enceinte. Bien ~u'il ~'agi~e de~ réali-sations les plus avantageuses du proc~dé selon l'inven-tion, on pcut ~videmment concevoir des d.ispositifs où la parti~ non fluidisé~ ne correspondrait pas obligatoire-ment ~ une zone periphérique, latérale ou centrale~
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~ On a également granulé une barbotine à 3~/0 d'eau t~ préparée à partir de schiste en poudre, en la faisant tomber sous for~e de gouttes, dans un lit fluidisé de sable à 250Co ~lappareil utilisé était celui ~ui est représenté sur les figures 1 et 2 avec collecteur de récupération des gRZo On a obtenu des billes de schiste expans~ d.e 1 à 5 mm de diamètre.
On peut également utiliser le procédé selon l'invention pour granuler des matières alimentaires en poudre, telles ~ue le cacao, le café, la poudre de lait, les farines de c~réales, l'amidon et ses produits d'hy-drolyse. On peut soit faire tomber des gouttes d'eau, add;.tionnée éventuellement de sucre, de parfums, de coloran-ts, d'agent d'expansion, dans un lit fluidis~ de la poudre ~ granuler, maintenu à une température conve-nable, soit mettre la sllbstance à granuler en suspension ou en solution dans l'eau et la faire tomber sous forme cle gouttes dans le lit fluidisé chauffé.
Sur lcs fi~ures repr~scntées, la partie non fluidi~6e correspond aux zones annulairo~, lat~rale~ ou ¢~ntrales de l'enceinte. Bien ~u'il ~'agi~e de~ réali-sations les plus avantageuses du proc~dé selon l'inven-tion, on pcut ~videmment concevoir des d.ispositifs où la parti~ non fluidisé~ ne correspondrait pas obligatoire-ment ~ une zone periphérique, latérale ou centrale~
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Claims (14)
1. Procédé pour le traitement de produits en grains traités dans une enceinte comportant un lit de solide pulvérulent soumis à l'action simultanée d'un agent de fluidisation et de vibrations, et pour la séparation des produits en grains et du solide pulvérulent, caractérisé en ce que:
- on introduit l'agent de fluidisation dans une partie seulement, verticale, du lit, de manière à diviser l'enceinte en une zone verticale fluidisée et une zone verticale non fluidisée, - on soumet les produits en grains et le solide pulvé-rulent aux courants de circulation résultant de l'application simultanée de la fluidisation et des vibrations, - on utilise ces courants pour alimenter, à l'intérieur même de l'enceinte, des moyens de tamisage assurant la séparation des produits en grains et du solide pulvérulent, et - on utilise les vibrations pour évacuer à l'extérieur les produits traités et séparés.
- on introduit l'agent de fluidisation dans une partie seulement, verticale, du lit, de manière à diviser l'enceinte en une zone verticale fluidisée et une zone verticale non fluidisée, - on soumet les produits en grains et le solide pulvé-rulent aux courants de circulation résultant de l'application simultanée de la fluidisation et des vibrations, - on utilise ces courants pour alimenter, à l'intérieur même de l'enceinte, des moyens de tamisage assurant la séparation des produits en grains et du solide pulvérulent, et - on utilise les vibrations pour évacuer à l'extérieur les produits traités et séparés.
2. Appareil de traitement et séparation de produits en grains traités dans un récipient comportant un lit de solide pulvérulent, des moyens d'introduction d'un agent de fluidisa-tion par une grille située dans le fond et des moyens de vibra-tions dirigées, caractérisé en ce que:
- la surface du fond dudit récipient est constituée partiellement par la grille et partiellement par au moins un élément masquant dirigé linéairement ou circulairement, de sorte que seulement une zone verticale du lit de solide pulvérulent au-dessus de la grille est fluidisée par l'agent de fluidisation, tandis qu'au-dessus de la partie restante du fond est au moins une zone verticale non fluidisée de solide pulvérulent ayant une direction qui correspond à celle du ou des éléments masquants et non soumise à l'action de l'agent de fluidisation, - l'appareil comprend des moyens de séparation et de décharge constitués par au moins un tamis de décharge disposé en direction inclinée pour décharger le produit crible de l'intérieur du récipient vers un point de débordement extérieur, - et les vibrations sont dirigées sensiblement selon la direction du tamis de décharge.
- la surface du fond dudit récipient est constituée partiellement par la grille et partiellement par au moins un élément masquant dirigé linéairement ou circulairement, de sorte que seulement une zone verticale du lit de solide pulvérulent au-dessus de la grille est fluidisée par l'agent de fluidisation, tandis qu'au-dessus de la partie restante du fond est au moins une zone verticale non fluidisée de solide pulvérulent ayant une direction qui correspond à celle du ou des éléments masquants et non soumise à l'action de l'agent de fluidisation, - l'appareil comprend des moyens de séparation et de décharge constitués par au moins un tamis de décharge disposé en direction inclinée pour décharger le produit crible de l'intérieur du récipient vers un point de débordement extérieur, - et les vibrations sont dirigées sensiblement selon la direction du tamis de décharge.
3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les vibrations et le tamis inclinés sont dirigés linéaire-ment ou circulairement comme les éléments masquants.
4. Appareil selon la revendication 3, dans lequel le distributeur d'agent de fluidisation alimente seulement la partie centrale de l'enceinte.
5. Appareil selon la revendication 3, dans lequel le distributeur d'agent de fluidisation alimente seulement une partie annulaire ou latérale de l'enceinte.
6. Appareil selon la revendication 2, dans lequel au moins une partie des moyens de tamisage est disposée dans une partie du lit non soumise au traitement de fluidisation.
7. Appareil selon la revendication 2, dans lequel les moyens de mise en vibration du réacteur sont appliqués à sa paroi et dirigent les vibrations de façon rectiligne sensiblement dans un plan axial du lit suivant un angle de 0 à 80 degrés par rapport à l'horizontale, les moyens de mise en vibration du lit sont constitués par des éléments rigides liés à la paroi du réacteur, et les moyens de tamisage sont disposés à la partie supérieure du lit dans une partie non fluidisée et ces mêmes moyens sont dis-posés pour évacuer par vibrations le refus de tamisage à l'exté-rieur de l'enceinte. 12
8. Appareil selon la revendication 7, dans lequel les moyens pour séparer le produit en grains du solide pulvérulent sont constitués par des tamis solidaires de l'enceinte soumise aux vibrations, inclinés sur l'horizontale, dont la partie inférieure pénètre dans l'enceinte et la partie supérieure cons-titue déversoir à l'extérieur de l'enceinte.
9. Appareil selon la revendication 8, dans lequel la direction des vibrations et le plan moyen du tamis font un angle aigu, de telle façon que les vibrations du tamis favorisent l'écoulement des produits en grains vers l'extérieur.
10. Appareil selon la revendication 2, dans lequel les moyens de tamisage et les moyens de mise en vibration sont disposés sur le réacteur à l'opposé l'un de l'autre.
11. Appareil selon la revendication 2, dans lequel les moyens d'évacuation par vibration du refus de tamisage sont constitués par une rampe hélicoïdale débordante disposée sur la face interne de l'enceinte et comportant, au moins sur une certaine longueur, des trous de criblage et les moyens de mise en vibration du réacteur et du lit fluidisé engendrent des secousses circonférentielles à l'enceinte et transportant en sens ascendant les produits retenus sur la rampe hélicoïdale.
12. Appareil selon la revendication 11, dans lequel les rampes hélicoïdales sont munies d'un rebord.
13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, dans lequel un déflecteur hélicoïdal est disposé sous chaque rampe hélicoïdale.
14. Appareil selon la revendication 2, comportant une cloison interne verticale délimitant la zone fluidisée et limitée en bas et en haut respectivement à une certaine distance du fond de l'enceinte et à une certaine dista?e de la zone active de l'enceinte.
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