CA1291968C - Dispositif a lit fluidise pour la separation continue de deux phases solides melangees - Google Patents
Dispositif a lit fluidise pour la separation continue de deux phases solides melangeesInfo
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Abstract
Dispositif à lit fluidisé, pour la séparation de deux phases solides mélangées, dont l'une est formée d'un matériau pulvérulent fluidisable et l'autre est constituée d'un matériau non fluidisable dans les conditions de fluidisation de la première. Le dispositif comporte une enceinte suspendue par des moyens élastiques, constitué par un caisson inférieur à circulation de gaz et un caisson supérieur à circulation de matériaux pulvérulents fluidisés, entre lesquels est placée une paroi poreuse de fluidisation, au moins une tubulure d'alimentation en gaz du caisson inférieur et au moins une tubulure d'évacuation du gaz de fluidisation du caisson supérieur. Le caisson supérieur comporte: un moyen d'introduction régulière du mélange des deux phases solides à séparer, une surverse sur une face de l'enceinte pour évacuer la phase solide fluidisée, un moyen de mise en vibration périodique communiquant à la paroi poreuse une vibration ayant une composante orientée dans la direction opposée à la surverse et un moyen d'évacuation de la phase solide décantée. Et un procédé pour mettre en oeuvre ce dispositif.
Description
96~3 1. ~QMAINE TECHNIOUE DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif et un procéde de séparation, en lit fluidisé, de deux phases solides mélangées dont l'une est form~e de matériaux pulvérulents fluidisableæ, tandis que l'autre est constituée de mat~riaux non fluidisables dans les conditions de fluidisation de la première.
Par "matériaux fluidisables", on entend tous les matériaux bien connus de l'homme de l'art, se présentant sous une forme pulvérulente et de granulométrie et de cohésion telles que la vitesse de passage de l'air insufflé provoque, à
vitesse faible, la décohésion des particules entre elles et la réduction des forces de frottement interne. De tels matériaux sont, par exemple, l'alumine destinee à
l'~lectroly6e ignée, les ciments, plâtres, la chaux tvive ou ételnte), les cendres volantes, le fluorure de calcium, les charges d'apport pour caoutchouc; les fécules, les catalyseurs, les poussières de charbon, le sulfate de sodium, les phosphates, pyrophosphates, les matériaux plastiques sous la forme de poudre, les produits alimentaires tels que le lait en poudre, les farines, etc...
L'invention concerne un dispositif et un procéde de séparation, en lit fluidisé, de deux phases solides mélangées dont l'une est form~e de matériaux pulvérulents fluidisableæ, tandis que l'autre est constituée de mat~riaux non fluidisables dans les conditions de fluidisation de la première.
Par "matériaux fluidisables", on entend tous les matériaux bien connus de l'homme de l'art, se présentant sous une forme pulvérulente et de granulométrie et de cohésion telles que la vitesse de passage de l'air insufflé provoque, à
vitesse faible, la décohésion des particules entre elles et la réduction des forces de frottement interne. De tels matériaux sont, par exemple, l'alumine destinee à
l'~lectroly6e ignée, les ciments, plâtres, la chaux tvive ou ételnte), les cendres volantes, le fluorure de calcium, les charges d'apport pour caoutchouc; les fécules, les catalyseurs, les poussières de charbon, le sulfate de sodium, les phosphates, pyrophosphates, les matériaux plastiques sous la forme de poudre, les produits alimentaires tels que le lait en poudre, les farines, etc...
2. ~TAT DE LA TECHNIOUE AN~RIEURE
Il est bien connu que de nombreuses technologies ont été
étudiées et d~veloppées pour le transport en lit fluidise de matériaux pulvérulents depuis une zone de stockage jusqu'à
au moins une zone de consommation à alimenter, éloignées l'une de l'autre, telle que par exemple, ensacheuse! mise en conteneur ou un ensemble de production comme presse extrudeuse.
Un exemple parmi bien d'autres est celui concernant l'alimentation en alumine des cellules d'électrolyse ignée pour la production de l'aluminium car le problème auquel se heurte le professionnel est celui du transport à longue distance d'un matériau pulvérulent, l'alumine. Emmagasiné
dans un silo de très grande capacit~, ce mat~riau est destiné à alimenter des ateliers de conditionnement se trouvant éloignés de plusieurs centaines de mètres dudit silo; le problème fut résolu pendant longtemps par l'usage de conteneurs mobiles ou de transport pneumatique à haute pression ou de transports mécaniques.
Toutefois, des dispositifs de transports de l'alumine en lit fluidisé ont également été préconisés dans la littérature spécialisée. L~un d~entre eux, destiné à l~alimentation en alumine de cellules d'électrolyse en de multiples points est décrit, par exemple, dans le brevet US 4 016 053. Ce dispositif qui est proposé pour transporter de l'alumine depuis une zone de stockage ~usqu'à une zone de consommation comprend d'abord un convoyeur primaire à lit fluidisé, muni des moyens d'alimentation et d'évacuation du gaz utilisé
pour fluidiser d'une manière permanente l'alumine et maintenir ledit convoyeur primaire essentiellement plein de matériaux fluidisés, puis comprend une pluralité de convoyeurs secondaires à lit fluidisé, munis des mêmes moyens d'alimentation et d'évacuation du gaz de fluidisation, recevant et transportant des matériaux pulvérulents provenant du convoyeur primaire en les maintenant dans le même état de fluidisation permanente que dans le convoyeur primaire, enfin comprend des dispositifs d'alimentation discontinue en matériaux pulvérulents de chaque cuve d'électrolyse.
~Z~3~9f~13 2a
Il est bien connu que de nombreuses technologies ont été
étudiées et d~veloppées pour le transport en lit fluidise de matériaux pulvérulents depuis une zone de stockage jusqu'à
au moins une zone de consommation à alimenter, éloignées l'une de l'autre, telle que par exemple, ensacheuse! mise en conteneur ou un ensemble de production comme presse extrudeuse.
Un exemple parmi bien d'autres est celui concernant l'alimentation en alumine des cellules d'électrolyse ignée pour la production de l'aluminium car le problème auquel se heurte le professionnel est celui du transport à longue distance d'un matériau pulvérulent, l'alumine. Emmagasiné
dans un silo de très grande capacit~, ce mat~riau est destiné à alimenter des ateliers de conditionnement se trouvant éloignés de plusieurs centaines de mètres dudit silo; le problème fut résolu pendant longtemps par l'usage de conteneurs mobiles ou de transport pneumatique à haute pression ou de transports mécaniques.
Toutefois, des dispositifs de transports de l'alumine en lit fluidisé ont également été préconisés dans la littérature spécialisée. L~un d~entre eux, destiné à l~alimentation en alumine de cellules d'électrolyse en de multiples points est décrit, par exemple, dans le brevet US 4 016 053. Ce dispositif qui est proposé pour transporter de l'alumine depuis une zone de stockage ~usqu'à une zone de consommation comprend d'abord un convoyeur primaire à lit fluidisé, muni des moyens d'alimentation et d'évacuation du gaz utilisé
pour fluidiser d'une manière permanente l'alumine et maintenir ledit convoyeur primaire essentiellement plein de matériaux fluidisés, puis comprend une pluralité de convoyeurs secondaires à lit fluidisé, munis des mêmes moyens d'alimentation et d'évacuation du gaz de fluidisation, recevant et transportant des matériaux pulvérulents provenant du convoyeur primaire en les maintenant dans le même état de fluidisation permanente que dans le convoyeur primaire, enfin comprend des dispositifs d'alimentation discontinue en matériaux pulvérulents de chaque cuve d'électrolyse.
~Z~3~9f~13 2a
3. ~RO~ME A ~OUDRE - EXPOS~ DU PROBL~ME TECHNIOUE
Tout dispositif de transport en lit fluidisé d'un matériau pulvérulent, tel que l'alumine, fonctionne d'une manière satisfaisante tant que ledit matériau est homogène, c'est-à-dire tant que le matériau pulvérulent à transporter constitue une seule phase fluidisable.
Mais, des lors que les matériaux à transporter dans les convoyeurs à lit fluidisé forment deux phases solides, en mélange, dont l'une décante dans les conditions de fluidisation de l'autre, il se produit, dans les convoyeurs à lit fluidisé, des perturbations importantes et gênantes pour le fonctionnement, pouvant aboutir au blocage de la circulation des matériaux fluidisés, car, les matériaux décantés sur la paroi de fluidisation, entraînent la formation de veines gazeuses préférentielles. De ce fait, le tran~port de l'alumine en convoyeur~ fluidisé6 peut être perturbé par la présence d'une autre phase solide qui décante dans les conditions de fluidisation de l'alumine.
Le problème se pose particulièrement lorsque l'on recycle, dans le système d'alimentation des cuves d'électrolyse pour la production de l'aluminium, de l'alumine qui a été
utilisée pour capter -- grâce à ses propriétés d'adsorption -- les _3_ 1291~
effluents fluorés émis par les cuves en fonctionnement. Cette alumine, chargée de produits de captage, tend à former des agglomérés compacts, appelés, en terme de métier "grattons"
(scales), qui perturbent les dispositifs d'alimentation flui-disée.
Tout dispositif de transport en lit fluidisé d'un matériau pulvérulent, tel que l'alumine, fonctionne d'une manière satisfaisante tant que ledit matériau est homogène, c'est-à-dire tant que le matériau pulvérulent à transporter constitue une seule phase fluidisable.
Mais, des lors que les matériaux à transporter dans les convoyeurs à lit fluidisé forment deux phases solides, en mélange, dont l'une décante dans les conditions de fluidisation de l'autre, il se produit, dans les convoyeurs à lit fluidisé, des perturbations importantes et gênantes pour le fonctionnement, pouvant aboutir au blocage de la circulation des matériaux fluidisés, car, les matériaux décantés sur la paroi de fluidisation, entraînent la formation de veines gazeuses préférentielles. De ce fait, le tran~port de l'alumine en convoyeur~ fluidisé6 peut être perturbé par la présence d'une autre phase solide qui décante dans les conditions de fluidisation de l'alumine.
Le problème se pose particulièrement lorsque l'on recycle, dans le système d'alimentation des cuves d'électrolyse pour la production de l'aluminium, de l'alumine qui a été
utilisée pour capter -- grâce à ses propriétés d'adsorption -- les _3_ 1291~
effluents fluorés émis par les cuves en fonctionnement. Cette alumine, chargée de produits de captage, tend à former des agglomérés compacts, appelés, en terme de métier "grattons"
(scales), qui perturbent les dispositifs d'alimentation flui-disée.
4. OBJET DE L'INVENTION
L'objet de l'invention est donc un dispositif de séparation en lit fluidisé de deux phases solides mélangées dont l'une des phases est formée de matériaux pulvérulents fluidisables tandis que l'autre phase est constituée de maté-riaux non fluidisables dans les conditions de fluidisation de la première.
Selon la présente invention, il est prévu un dis-positif clos à lit fluidisé, pour la séparation de deux phases solides mélangées, dont l'une est formée d'un matériau pulvé-rulent fluidisable et l'autre est constitu~e d'un matériau 20 non fluidisable dans les conditions de fluidisation de la première, ce dispositif comportant une enceinte suspendue par des moyens élastique~, constitué par un caisson inférieur à circulation de gaz et un caisson supérieur à circulation de matériaux pulvérulents fluidisés, entre lesquels est placée une paroi poreuse de fluidisation, au moins une tubulure d'ali-mentation en gaz du caisson inférieur et au moins une tubulured'évacuation du gaz de fluidisation du caisson supérieur, équipé d'un moyen d'introduction régulière du mélange des deux phases solides à séparer, caractérisé en ce que ledit caisson comprend:
- un seul orifice de surverse sur une face de l'enceinte, pour évacuer la phase solide fluidisée, - un moyen de mise en vibration périodique communiquant à
--3a- 12~19~8 la paroi poreuse de fluidisation, sensiblement horizontale, une vibration ayant une composante orientée dans le sens oppo-6é à la surverse, permettant de déplacer à contre-courant la phase solide ayant décantée, et s - un moyen d'évacuation de la phase solide décantée comportant un orifice situé au niveau de la paroi poreuse de fluidisation et pratiqué dans une cloison disposée vers l'extrémité du caisson supérieur opposée à l'orifice de surverse.
Selon la présente invention, il est également prévu un procédé pour la séparation de deux solides mélangées, dont l'une est formée d'un matériau pulvérulent fluidisable et l'autre est constituée d'un matériau non fluidisable dans les conditions de fluidisation de la première, comportant l'introduction à débit régulier d'un mélange de deux phases solides à séparer dans le caisson supérieur d'une enceinte ~u~pendue par des moyens élastique8, ledit cai8son supérieur étant séparé d'un caisson inférieur pour la circulation d'un gaz au moyen d'une paroi poreuse de fluidisation horizon-tale ou sensiblement horizontale,caractérisé par les étapes ~uivantes:
- on sépare ledit mélange en une phase solide fluidisée et une phase solide décantée sur la paroi poreuse, par un réglage approprié du débit de gaz, - on évacue la phase solide fluidisée en aval du dit caisson supérieur~
- on communique périodiquement à ladite paroi poreuse de flui-disation une vibration ayant une composante orien-tée dans le sens opposé au déplacement de ladite phase solidefluidisée de façon à provoquer la migration de la phase solide décantée dans ledit sens opposé, et ~. ~
12~196~3 -3b-- on é~acue ladite phase solide décantée à l'extrémite du caisson supérieur située à l'opposé de l'é~acuation de la phase solide fluidisée.
Le moyen d'introduction à débit régulier du mélange des deux phases solides à séparer peut 8tre placé en un point quelconque de la face supérieure du dispositif. Toutefois, il est souhaitable que ce moyen se situe du côté opposé à
/
-;~ i 12~}19~
La surverse permettant d'assurer par débordement l'évacuation de la phase solide fluidisée peut être munie d'un moyen flexible de raccordement au circuit aval fixe de transport. Ce peut être, par exemple, un manchon ondulé en caoutchouc.
Afin d'assurer l'évacuation de la phase solide décantée ainsi que sa répartition homogène sur la paroi poreuse de manière à ne pas perturber les conditions de formation du lit fluidisé, une vibration périodique est communiquée à la paroi poreuse de fluidisation. cette vibration périodique peut être produite par toute source connue de l'homme de l'art telles que par exemple, mécanique, électromagnétique pneumatique, hydraulique ..., commandée par exemple par un moyen de temporisation séquentiel et réglable permettant la mise en route de la source vibrante à intervalles réguliers et pour une duree déterminée. Ainsi, pour une vibration dont la fr~quence est choi6ie entre 750 et 1500 cycles par minute et l'amplitude comprise entre 2 et 5 mm, valeurs correspondant à celles d'équipements industriels standards du type "tamis vibrant", la dur~e de fonctionnement de la source vibrante est comprise entre 1 et 3 minutes à raison de 2 a 4 fois par heure. De plus, cette vibration doit être orientée dans le sens de l'évacuation de la phase solide décantée, c'est-à-dire en direction opposée à celle de la phase fluidisée; elle doit aussi avoir une composante verticale dirigée vers le haut donc une résultante inclinée par rapport au plan de la paroi poreuse de fluidisation.
L'axe de vibration passe, de préférence, par le centre de gravité du dispositif, et a une inclinaison ~ par rapport à
la verticale que l'on peut fixer de 0 à 70 sans toutefois que cette valeur constitue une limite absolue de lZ~1968 l'invention, des valeurs comprises entre 20 et 60 étant choisies, en pratique, avec une préférence pour une valeur de ~ proche de 45.
La phase non fluidisée, ou phase décantée, sous l'effet de la vibration périodique et orientée progresse dans la direction opposée à celle de la phase fluidisée, sur la paroi poreuse maintenue de préférence horizontale ou sensiblement horizontale. Cette horizontalité est en effet nécessaire pour ne pas modifier la répartition homogène de la phase décantée sur la paroi poreuse et par suite ne pas perturber les conditions de fluidisation. Toutefois, un écart de moins de 3 degrés par rapport ~ l'horizontale est acceptable.
La phase décantée, même si elle est peu importante, ne peut s'accumuler longtemps dans le caisson au terme de sa progres~ion dans la direction opposee à celle de la phase fluidisée. Elle doit donc être périodiquement évacuée du caisson et récupérée par des moyens qui ne perturbent pas de façon sensible la fluidisation de l'autre phase, et qui seront décrits un peu plus loin. On peut prévoir, en outre, une capacité de stockage de la phase d~cantée, vers l'extrémité du caisson.
Cette capacit~ de stockage de la phase solide décantée, qui est, par exemple, constituée par une colonne cylindrique ou polyédrique, peut être elle-meme munie d'un moyen de fluidisation, la paroi poreuse de fluidisation étant horizontale ou sensiblement horizontale.
La capacité de stockage de la phase solide décantée lorsqu'elle existe est également munie d'un moyen lZ~ 8 d'extraction périodique de ladite phase, permettant d'isoler ladite capacité, mais également le lit fluidisé du dispo6itlf de séparation, pendant que ce diFpositif est en état de fonctionnement. Un tel moyen d'extraction peut être, par exemple, un sas, ou tout autre moyen équivalent connu de l'homme de l'art.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description de la figure 1 illustrant un mode particulier de réalisation, en coupe verticale schématique.
Selon la figure, le dispositif à lit fluidisé de séparation des deux phases solides comporte un caisson inférieur (1) à
circulation de gaz, un caisson supérieur (2) à circulation des matériaux pulvérulents fluidisés, une paroi poreuse de fluidisation (3), une tubulure d'admission (4) du gaz de fluidi6ation et une tubulure d'évacuation (5) du gaz de fluidisation du caisson sup~rieur.
Le cai~son supérieur (2) est également muni d'un moyen (non représenté) d'introduction à débit régulier du mélange des deux phases solides à séparer, par la tubulure (6), associée à une manchette flexible (8).
A l'extrémité opposée au moyen d'introduction, se trouve une surverse (7) qui permet de conduire le matériau fluidis~
hors du dispositif de séparation. La surverse (7) est, de même, munie d'une manchette flexible (8a) permettant le raccordement du dispositif de séparation au circuit aval fixe de transport (non représenté). Un moyen vibratoire orienté, représenté par la flèche (9) procure à la paroi poreuse de fluidisation une vibration orientée dans le sens opposé au déplacement du matériau fluidisé qui est X
~2~196~3 représenté par la flbche (lo). Cette vibration provoque la migration de la phase solide décantée dans le sens de la flèahe (11).
Vers l'extrémit~ comportant le moyen d'introduction (6) du mélange des deux phases solides à séparer, se trouve une cloison (12) comportant, ~ sa base, au niveau de la paroi poreuse (3), une ouverture (13) de longueur sensiblement égale à la largeur de la paroi poreuse (3), et dont la hauteur doit être adaptée à la taille des plus gros grains de la phase décantée. Cette ouverture (13) peut comporter un moyen d'obturation commandé, représenté symboliquement par le pointeau (13A).
Ce pointeau étant ouvert ou absent, la phase solide décantée, accompagnée inévitablement d'une certaine quantité
de matériau pulvérulent ~luidisé, vient B ' accumuler dans la capacit~ (14). La cloison (12) comporte, en outre, à sa partie supérieure, une ouverture (18) permettant l'évacuation de l'air de fluidisation vers le caisson supérieur (2).
La capacité (14) est munie, dans le cas de la figure, d'un sas (15) délimité par les vannes (16) et (17), et d'un joint souple flexible (8b).
L'ouverture de la vanne (16) permet de placer dans le sas (15) la phase solide décantée ~ éliminer. Puis, la fermeture de la vanne (16) et l'ouverture de la vanne (17) assurent l'évacuation de ladite phase solide, sans que le fonctionnement du dispositif de séparation en continu des deux phases solides soit perturbé.
12gl968 Dans le cas où la capacité (14) est munie, à sa base, d'un moyen de fluidisation (non représenté), il peut être intéressant que la face oblique soit munie d'une ouverture (18) permettant au gaz de fluidi6ation circulant de bas en haut dans la capacité (14) de s'échapper par le caisson supérieur (2).
En l'absence du sas (15), la phase solide décantée est évacuée par l'ouverture périodique de l'orifice (13) sous l'action du moyen de commande (13a), la phase solide étant alors recueillie dans un récipient ou conteneur quelconque.
Enfin, le dispositif selon l'invention est suspendu par les moyens élastiques (19) le rendant ainsi asservi à la vibration (9).
L'objet de l'invention est donc un dispositif de séparation en lit fluidisé de deux phases solides mélangées dont l'une des phases est formée de matériaux pulvérulents fluidisables tandis que l'autre phase est constituée de maté-riaux non fluidisables dans les conditions de fluidisation de la première.
Selon la présente invention, il est prévu un dis-positif clos à lit fluidisé, pour la séparation de deux phases solides mélangées, dont l'une est formée d'un matériau pulvé-rulent fluidisable et l'autre est constitu~e d'un matériau 20 non fluidisable dans les conditions de fluidisation de la première, ce dispositif comportant une enceinte suspendue par des moyens élastique~, constitué par un caisson inférieur à circulation de gaz et un caisson supérieur à circulation de matériaux pulvérulents fluidisés, entre lesquels est placée une paroi poreuse de fluidisation, au moins une tubulure d'ali-mentation en gaz du caisson inférieur et au moins une tubulured'évacuation du gaz de fluidisation du caisson supérieur, équipé d'un moyen d'introduction régulière du mélange des deux phases solides à séparer, caractérisé en ce que ledit caisson comprend:
- un seul orifice de surverse sur une face de l'enceinte, pour évacuer la phase solide fluidisée, - un moyen de mise en vibration périodique communiquant à
--3a- 12~19~8 la paroi poreuse de fluidisation, sensiblement horizontale, une vibration ayant une composante orientée dans le sens oppo-6é à la surverse, permettant de déplacer à contre-courant la phase solide ayant décantée, et s - un moyen d'évacuation de la phase solide décantée comportant un orifice situé au niveau de la paroi poreuse de fluidisation et pratiqué dans une cloison disposée vers l'extrémité du caisson supérieur opposée à l'orifice de surverse.
Selon la présente invention, il est également prévu un procédé pour la séparation de deux solides mélangées, dont l'une est formée d'un matériau pulvérulent fluidisable et l'autre est constituée d'un matériau non fluidisable dans les conditions de fluidisation de la première, comportant l'introduction à débit régulier d'un mélange de deux phases solides à séparer dans le caisson supérieur d'une enceinte ~u~pendue par des moyens élastique8, ledit cai8son supérieur étant séparé d'un caisson inférieur pour la circulation d'un gaz au moyen d'une paroi poreuse de fluidisation horizon-tale ou sensiblement horizontale,caractérisé par les étapes ~uivantes:
- on sépare ledit mélange en une phase solide fluidisée et une phase solide décantée sur la paroi poreuse, par un réglage approprié du débit de gaz, - on évacue la phase solide fluidisée en aval du dit caisson supérieur~
- on communique périodiquement à ladite paroi poreuse de flui-disation une vibration ayant une composante orien-tée dans le sens opposé au déplacement de ladite phase solidefluidisée de façon à provoquer la migration de la phase solide décantée dans ledit sens opposé, et ~. ~
12~196~3 -3b-- on é~acue ladite phase solide décantée à l'extrémite du caisson supérieur située à l'opposé de l'é~acuation de la phase solide fluidisée.
Le moyen d'introduction à débit régulier du mélange des deux phases solides à séparer peut 8tre placé en un point quelconque de la face supérieure du dispositif. Toutefois, il est souhaitable que ce moyen se situe du côté opposé à
/
-;~ i 12~}19~
La surverse permettant d'assurer par débordement l'évacuation de la phase solide fluidisée peut être munie d'un moyen flexible de raccordement au circuit aval fixe de transport. Ce peut être, par exemple, un manchon ondulé en caoutchouc.
Afin d'assurer l'évacuation de la phase solide décantée ainsi que sa répartition homogène sur la paroi poreuse de manière à ne pas perturber les conditions de formation du lit fluidisé, une vibration périodique est communiquée à la paroi poreuse de fluidisation. cette vibration périodique peut être produite par toute source connue de l'homme de l'art telles que par exemple, mécanique, électromagnétique pneumatique, hydraulique ..., commandée par exemple par un moyen de temporisation séquentiel et réglable permettant la mise en route de la source vibrante à intervalles réguliers et pour une duree déterminée. Ainsi, pour une vibration dont la fr~quence est choi6ie entre 750 et 1500 cycles par minute et l'amplitude comprise entre 2 et 5 mm, valeurs correspondant à celles d'équipements industriels standards du type "tamis vibrant", la dur~e de fonctionnement de la source vibrante est comprise entre 1 et 3 minutes à raison de 2 a 4 fois par heure. De plus, cette vibration doit être orientée dans le sens de l'évacuation de la phase solide décantée, c'est-à-dire en direction opposée à celle de la phase fluidisée; elle doit aussi avoir une composante verticale dirigée vers le haut donc une résultante inclinée par rapport au plan de la paroi poreuse de fluidisation.
L'axe de vibration passe, de préférence, par le centre de gravité du dispositif, et a une inclinaison ~ par rapport à
la verticale que l'on peut fixer de 0 à 70 sans toutefois que cette valeur constitue une limite absolue de lZ~1968 l'invention, des valeurs comprises entre 20 et 60 étant choisies, en pratique, avec une préférence pour une valeur de ~ proche de 45.
La phase non fluidisée, ou phase décantée, sous l'effet de la vibration périodique et orientée progresse dans la direction opposée à celle de la phase fluidisée, sur la paroi poreuse maintenue de préférence horizontale ou sensiblement horizontale. Cette horizontalité est en effet nécessaire pour ne pas modifier la répartition homogène de la phase décantée sur la paroi poreuse et par suite ne pas perturber les conditions de fluidisation. Toutefois, un écart de moins de 3 degrés par rapport ~ l'horizontale est acceptable.
La phase décantée, même si elle est peu importante, ne peut s'accumuler longtemps dans le caisson au terme de sa progres~ion dans la direction opposee à celle de la phase fluidisée. Elle doit donc être périodiquement évacuée du caisson et récupérée par des moyens qui ne perturbent pas de façon sensible la fluidisation de l'autre phase, et qui seront décrits un peu plus loin. On peut prévoir, en outre, une capacité de stockage de la phase d~cantée, vers l'extrémité du caisson.
Cette capacit~ de stockage de la phase solide décantée, qui est, par exemple, constituée par une colonne cylindrique ou polyédrique, peut être elle-meme munie d'un moyen de fluidisation, la paroi poreuse de fluidisation étant horizontale ou sensiblement horizontale.
La capacité de stockage de la phase solide décantée lorsqu'elle existe est également munie d'un moyen lZ~ 8 d'extraction périodique de ladite phase, permettant d'isoler ladite capacité, mais également le lit fluidisé du dispo6itlf de séparation, pendant que ce diFpositif est en état de fonctionnement. Un tel moyen d'extraction peut être, par exemple, un sas, ou tout autre moyen équivalent connu de l'homme de l'art.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description de la figure 1 illustrant un mode particulier de réalisation, en coupe verticale schématique.
Selon la figure, le dispositif à lit fluidisé de séparation des deux phases solides comporte un caisson inférieur (1) à
circulation de gaz, un caisson supérieur (2) à circulation des matériaux pulvérulents fluidisés, une paroi poreuse de fluidisation (3), une tubulure d'admission (4) du gaz de fluidi6ation et une tubulure d'évacuation (5) du gaz de fluidisation du caisson sup~rieur.
Le cai~son supérieur (2) est également muni d'un moyen (non représenté) d'introduction à débit régulier du mélange des deux phases solides à séparer, par la tubulure (6), associée à une manchette flexible (8).
A l'extrémité opposée au moyen d'introduction, se trouve une surverse (7) qui permet de conduire le matériau fluidis~
hors du dispositif de séparation. La surverse (7) est, de même, munie d'une manchette flexible (8a) permettant le raccordement du dispositif de séparation au circuit aval fixe de transport (non représenté). Un moyen vibratoire orienté, représenté par la flèche (9) procure à la paroi poreuse de fluidisation une vibration orientée dans le sens opposé au déplacement du matériau fluidisé qui est X
~2~196~3 représenté par la flbche (lo). Cette vibration provoque la migration de la phase solide décantée dans le sens de la flèahe (11).
Vers l'extrémit~ comportant le moyen d'introduction (6) du mélange des deux phases solides à séparer, se trouve une cloison (12) comportant, ~ sa base, au niveau de la paroi poreuse (3), une ouverture (13) de longueur sensiblement égale à la largeur de la paroi poreuse (3), et dont la hauteur doit être adaptée à la taille des plus gros grains de la phase décantée. Cette ouverture (13) peut comporter un moyen d'obturation commandé, représenté symboliquement par le pointeau (13A).
Ce pointeau étant ouvert ou absent, la phase solide décantée, accompagnée inévitablement d'une certaine quantité
de matériau pulvérulent ~luidisé, vient B ' accumuler dans la capacit~ (14). La cloison (12) comporte, en outre, à sa partie supérieure, une ouverture (18) permettant l'évacuation de l'air de fluidisation vers le caisson supérieur (2).
La capacité (14) est munie, dans le cas de la figure, d'un sas (15) délimité par les vannes (16) et (17), et d'un joint souple flexible (8b).
L'ouverture de la vanne (16) permet de placer dans le sas (15) la phase solide décantée ~ éliminer. Puis, la fermeture de la vanne (16) et l'ouverture de la vanne (17) assurent l'évacuation de ladite phase solide, sans que le fonctionnement du dispositif de séparation en continu des deux phases solides soit perturbé.
12gl968 Dans le cas où la capacité (14) est munie, à sa base, d'un moyen de fluidisation (non représenté), il peut être intéressant que la face oblique soit munie d'une ouverture (18) permettant au gaz de fluidi6ation circulant de bas en haut dans la capacité (14) de s'échapper par le caisson supérieur (2).
En l'absence du sas (15), la phase solide décantée est évacuée par l'ouverture périodique de l'orifice (13) sous l'action du moyen de commande (13a), la phase solide étant alors recueillie dans un récipient ou conteneur quelconque.
Enfin, le dispositif selon l'invention est suspendu par les moyens élastiques (19) le rendant ainsi asservi à la vibration (9).
5. EXEMPLE DE MISE EN OEW RE DE L'INVENTION
Dans une installation industrielle d'alimentation en alumine de cuve~ d'électrolyse ignée de production d'aluminium selon le procéd~ Hall-Héroult, comportant le convoyage en lit fluidisé de l'alumine d'une zone de stockage à au moins une zone de consommation, on a effectué au moyen du dispositif selon l'invention, la séparation en lit fluidisé de deux phases solides mélangées, l'une étant constitu~e de l'alumine, l'autre, de matériaux non fluidisables dans les conditions de fluidisation de la première, c'est-~-dire d'agglomérats d'alumine ("grattons").
Le dispositif selon l'invention a été implanté en amont du convoyeur d'alumine à lit fluidisé de telle sorte que seule la phase solide fluidisée soit transférée par ledit convoyeur jusqu'aux cellules d'électrolyse, tandis que X
12919fG;8 l'autre phase solide ayant décanté, était élimin~e de l'installation de transport avant qu'elle ne perturbe le bon ~onctionnement des convoyeurs à lit fluidisé.
Le dispositif selon l'invention avait une longueur de 3 metres et une largeur de 60 cm. Le caisson inférieur (1) avait une hauteur de 10 cm tandis que le caisson sup~rieur (2) à circulation des mat~riaux pulvérulents fluidisés avait une hauteur de 45 cm.
La paroi poreuse de fluidisation (3) avait une surface de 1,4 m2. La pression du gaz de fluidisation dans le caisson étant de 600 mm de CE (5880 Pa), tandis que le débit cumulé
dudit gaz était de 2 Nm'/mn. Le dispositif selon l'invention était alimenté en un mélange de phases solides (alumine et agglomérats) d'une manière régulière à raison de 6 tonnes par heure.
La vibration orientée ~tait produite par un vibrateur ~
balourd, selon la flèche (9). L'angle de l'axe de l'émission de la vibration avec le plan horizontal était de 45 degrés.
La fréquence de la vibration était de 1500 cycles par minute et son amplitude de 4 mm.
L'émission de la vibration était pratiquée pendant 2 minutes, à raison de 2 fois par heure.
L'installation a fonctionné de façon continue pendant 6 mois. Pendant ce temps, on a traité dans le dispositif selon l'invention 26000 tonnes d'alumine, dont on a pu éliminer par l'ouverture (13) 5100 kg de la phase solide décantée, soit ~ peu près en moyenne 0,2 kg de phase solide decantée et ~liminée par tonne d'alumine.
1;:9~968 Pendant toute cette période, le dispositif fluidisé
d'alimentation des cuves d'électrolyse en alumine n'a subi aucune perturbation due aux "grattons" et autres agglomérés ind~sirables.
Dans une installation industrielle d'alimentation en alumine de cuve~ d'électrolyse ignée de production d'aluminium selon le procéd~ Hall-Héroult, comportant le convoyage en lit fluidisé de l'alumine d'une zone de stockage à au moins une zone de consommation, on a effectué au moyen du dispositif selon l'invention, la séparation en lit fluidisé de deux phases solides mélangées, l'une étant constitu~e de l'alumine, l'autre, de matériaux non fluidisables dans les conditions de fluidisation de la première, c'est-~-dire d'agglomérats d'alumine ("grattons").
Le dispositif selon l'invention a été implanté en amont du convoyeur d'alumine à lit fluidisé de telle sorte que seule la phase solide fluidisée soit transférée par ledit convoyeur jusqu'aux cellules d'électrolyse, tandis que X
12919fG;8 l'autre phase solide ayant décanté, était élimin~e de l'installation de transport avant qu'elle ne perturbe le bon ~onctionnement des convoyeurs à lit fluidisé.
Le dispositif selon l'invention avait une longueur de 3 metres et une largeur de 60 cm. Le caisson inférieur (1) avait une hauteur de 10 cm tandis que le caisson sup~rieur (2) à circulation des mat~riaux pulvérulents fluidisés avait une hauteur de 45 cm.
La paroi poreuse de fluidisation (3) avait une surface de 1,4 m2. La pression du gaz de fluidisation dans le caisson étant de 600 mm de CE (5880 Pa), tandis que le débit cumulé
dudit gaz était de 2 Nm'/mn. Le dispositif selon l'invention était alimenté en un mélange de phases solides (alumine et agglomérats) d'une manière régulière à raison de 6 tonnes par heure.
La vibration orientée ~tait produite par un vibrateur ~
balourd, selon la flèche (9). L'angle de l'axe de l'émission de la vibration avec le plan horizontal était de 45 degrés.
La fréquence de la vibration était de 1500 cycles par minute et son amplitude de 4 mm.
L'émission de la vibration était pratiquée pendant 2 minutes, à raison de 2 fois par heure.
L'installation a fonctionné de façon continue pendant 6 mois. Pendant ce temps, on a traité dans le dispositif selon l'invention 26000 tonnes d'alumine, dont on a pu éliminer par l'ouverture (13) 5100 kg de la phase solide décantée, soit ~ peu près en moyenne 0,2 kg de phase solide decantée et ~liminée par tonne d'alumine.
1;:9~968 Pendant toute cette période, le dispositif fluidisé
d'alimentation des cuves d'électrolyse en alumine n'a subi aucune perturbation due aux "grattons" et autres agglomérés ind~sirables.
Claims (14)
1. Dispositif clos à lit fluidisé, pour la sépa-ration de deux phases solides mélangées, dont l'une est formée d'un matériau pulvérulent fluidisable et l'autre est consti-tuée d'un matériau non fluidisable dans les conditions de fluidisation de la première, ce dispositif comportant une enceinte suspendue par des moyens élastiques, constitué par un caisson inférieur à circulation de gaz et un caisson supé-rieur à circulation de matériaux pulvérulents fluidisés, entre lesquels est placée une paroi poreuse de fluidisation, au moins une tubulure d'alimentation en gaz du caisson inférieur et au moins une tubulure d'évacuation du gaz de fluidisation du caisson supérieur, équipé d'un moyen d'introduction régu-lière du mélange des deux phases solides à séparer, caracté-risé en ce que ledit caisson supérieur comprend:
- un seul orifice de surverse sur une face de l'enceinte, pour évacuer la phase solide fluidisée, - un moyen de mise en vibration périodique commu-niquant à la paroi poreuse de fluidisation, sensiblement hori-zontale, une vibration ayant une composante orientée dans le sens opposé à la surverse, permettant de déplacer à contre-courant la phase solide ayant décanté, et - un moyen d'évacuation de la phase solide décantée comportant un orifice situé au niveau de la paroi poreuse de fluidisation et pratiqué dans une cloison disposée vers l'extrémité du caisson supérieur opposée à l'orifice de sur-verse.
- un seul orifice de surverse sur une face de l'enceinte, pour évacuer la phase solide fluidisée, - un moyen de mise en vibration périodique commu-niquant à la paroi poreuse de fluidisation, sensiblement hori-zontale, une vibration ayant une composante orientée dans le sens opposé à la surverse, permettant de déplacer à contre-courant la phase solide ayant décanté, et - un moyen d'évacuation de la phase solide décantée comportant un orifice situé au niveau de la paroi poreuse de fluidisation et pratiqué dans une cloison disposée vers l'extrémité du caisson supérieur opposée à l'orifice de sur-verse.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de vibration applique une vibration qui a une fréquence comprise entre 750 et 1500 cycles par minute et une amplitude comprise entre 2 et 5 mm.
3. Dispositif à lit fluidisé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vibration comporte une compo-sante verticale dirigée vers le haut, de façon que la résul-tante fasse, avec le plan de la paroi poreuse un angle compris entre 20 et 60°.
4. Dispositif à lit fluidisé, selon la revendica-tion 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour la mise en route périodique de la vibration pendant une durée de 1 à 3 minutes et à raison de 2 à 4 fois par heure.
5. Dispositif à lit fluidisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi poreuse de fluidisation sensiblement horizontale forme un angle de moins de 3 degrés avec l'horizontale.
6. Dispositif à lit fluidisé, selon la revendica-tion 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de stockage de la phase décantée muni d'un moyen d'extraction périodique constitué, par un sas isolé entre une vanne amont et une vanne aval.
7. Dispositif à lit fluidisé, selon la revendica-tion 6, caractérisé en ce que la capacité de stockage de la phase décantée comporte un moyen de fluidisation et un moyen d'évacuation de l'air de fluidisation vers le caisson supé-rieur.
8. Dispositif à lit fluidisé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen d'évacuation de la phase solide décantée comporte un dispositif d'ouverture périodique de l'orifice.
9. Dispositif selon la revendication 1,2,3,5,6, 7 ou 8, utilisé dans l'alimentation en alumine des séries de cuves pour la production d'aluminium par électrolyse ignée, selon le procédé Hall-Héroult.
10. Procédé pour la séparation de deux phases solides mélangées, dont l'une est formée d'un matériau pul-vérulent fluidisable et l'autre est constituée d'un matériau non fluidisable dans les conditions de fluidisation de la première, comportant l'introduction à débit régulier d'un mélange de deux phases solides à séparer dans un caisson supé-rieur d'une enceinte suspendue par des moyens élastiques, ledit caisson supérieur étant séparé d'un caisson inférieur pour la circulation d'un gaz au moyen d'une paroi poreuse de fluidisation horizontale ou sensiblement horizontale,carac-térisé par les étapes suivantes:
- on sépare ledit mélange en une phase solide flui-disée et une phase solide décantée sur la paroi poreuse, par un réglage approprié du débit de gaz, - on évacue la phase solide fluidisée en aval du dit caisson supérieur, - on communique périodiquement à ladite paroi po-reuse de fluidisation une vibration ayant une com-posante orientée dans le sens opposé au déplacement de ladite phase solide fluidisée de façon à provoquer la migration de la phase décantée dans ledit sens opposé, et - on évacue ladite phase solide décantée à l'extré-mité du caisson supérieur située à l'opposée de l'évacuation de la phase solide fluidisée.
- on sépare ledit mélange en une phase solide flui-disée et une phase solide décantée sur la paroi poreuse, par un réglage approprié du débit de gaz, - on évacue la phase solide fluidisée en aval du dit caisson supérieur, - on communique périodiquement à ladite paroi po-reuse de fluidisation une vibration ayant une com-posante orientée dans le sens opposé au déplacement de ladite phase solide fluidisée de façon à provoquer la migration de la phase décantée dans ledit sens opposé, et - on évacue ladite phase solide décantée à l'extré-mité du caisson supérieur située à l'opposée de l'évacuation de la phase solide fluidisée.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'axe de vibration passe par le centre de gravité du dispo-sitif.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel on donne audit axe de vibration une inclinaison .alpha. par rapport à la verticale.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la valeur de ladite inclinaison est comprise entre 20 et 60°.
14. Procédé selon la revendication 10,11 ou 12, dans lequel on introduit le mélange de deux phases solides en un point qui se situe du côté opposé à l'évacuation de la phase solide fluidisée.
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