Brevet FR2007914A1 — publié le 19700116

La présente invention concerne un matériel de l'industrie chimique, et plus spécialement des filtres épaississeurs à pulsation destinés à la clarification de suspensions et de pulpes, particulièrement de celles chargées de particules glutineu-5 ses et donnant des sédiments vaseux . On connaît déjà un filtre épaississeur à pulsation constitué par une cuve munie de raccords servant à l'admission de la suspension de départ et à l'évacuation de la suspension épais sie, et dans laquelle sont montés des éléments filtrants dont 10 l'enceinte intérieure est en relation avec une chambre de pulsation dotée d'un ajutage pour la sortie du filtrat clarifié . Au cours du fonctionnement la cuve du filtre épaississeur connu est remplie de suspension arrivant en continu.La chambre de pulsation communique avec un pulsateur qui se présente, par 15 exemple, sous la forme d'un distributeur qui la relie alternativement à des conduites de gaz à haute et basse pressions,de sorte que dans la chambre de pulsation se produisent alternativement des impulsions de pression augmentée et diminuée.Lorsque la pression régnant dans la chambre de pulsation baisse, le 20 filtrat clarifié, c'est-à-dire débarrassé de particules suspendues, pénètre dans la chambre,Les particules solides obstruent les pores et se déposent sur la surface extérieure de l'élément filtrant .Lors de la hausse de pression dans la chambre de pulsation, le filtrat clarifié admis pendant le temps précédent est 25 déplacé dans la tuyauterie de sortie, et retourne en partie dans la cuve à travers les pores de l'élément filtrant .11 en résulte une régénération de l'élément filtrant, du.fait que le courant de filtrat inverse élue les particules solides des pores de l'élément et les emporte de la surface de celui-ci. 30 Le filtre épaississeur connu est particulièrement efficace pour la filtration des suspensions chargées de particules cristallines . Toutefois, le filtre épaississeur connu n'assure pas la régénération complète de l'élément filtrant en cas de filtration 35 de suspensions finement dispersées et chargées de particules glutineuses . Caçis ce cas , bien que les pores soient décolmatés par du filtrat, l'intensité des filets de filtrat ruisselant des pores ne suffit cependant pas pour enlever la couche de sé-* diment ayant adhéré à la surface de l'élément filtrant .De ce ^0 fait, le rendement du filtre baisse progressivement au cours 69 14379 2 2007914 de la filtration . La présente invention se propose de remédier à l'inconvénient précité . Elle vise à mettre au point un tel filtre épaississeur à 5 pulsation dans lequel la régénération continue de l'élément filtrant soit assurée lorsqu'il s'agit de la filtration de suspensions chargées non seulement de particules cristallines mais aussi de particules glutineuses . Le problème ainsi posé est résolu en ce que le filtre épais» 10 sisseur à pulsation pour la clarification des solutions en continu, comportant une cuve munie de raccords pour l'alimentation en suspension initiale et la sortie de la suspension épaissie et au moins un élément filtrant disposé dans la cuve et dont 1'enceinte intérieure est en relation avec une chambre de pulsation 15 munie d'un ajutage pour la sortie du filtrat, possède, conformément à l'invention , une chambre de pulsation complémentaire reliée à la cuve de façon que la suspension baignant l'élément filtrant soit animée d'une agitation pulsatoire . Il est avantageux de disposer dans la cuve, autour de l'é-20 lément filtrant, des plaques pour diriger le courant de suspension . Il est rationnel que les plaques soient percées d'orifices. Il est souhaitable de disposer les plaques en biais par rapport à la surface des éléments filtrants . 25 On peut doter les orifices de moyens de guidage, par exemple d'ajutages dont les axes sont orientés en biais par rapport à la surface de 1'élément filtrant . Il est utile d'entourer l'élément filtrant d'un collecteur perforé annulaire que l'on fait communiquer avec la chambre 30 de pulsation complémentaire . Dans l'enceinte de la cuve où sont placés les éléments filtrants, il est rationnel de monter des collecteurs tubulaires perforés communiquant avec la chambre de pulsation complémentaire . 35 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels : la FIg.l représente schématiquement le filtre épaissiaseuî? 40 à pulsation , suivant l'invention ; 69 14379 3 2007914 la Flg.2 est une coupe longitudinale ,de la cuve contenant l'élément filtrant et les plaques pour la direction du courant de suspension, suivant l'invention ; la Fig.3 est une variante de disposition des plaques au-5 tour de l'élément filtrant, suivant l'invention ; la Fig.4 représente une coupe longitudinale du filtre épais . sisseur avec un collecteur perforé annulaire qui entoure l'élé -ment filtrant , suivant l'invention ; la FIg.5 est une coupe suivant la ligne V-V de la FIg.4; L0 la FIg.6 est la coupe longitudinale du filtre épaississeur avec des collecteurs tubulaires perforés , suivant l'invention; la Fig.7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la Fig.6 conformément à l'invention ; la Flg.8 est une autre variante de disposition des collec-LÇj teurs tubulaires perforés, suivant l'invention ; la FIg.9 est une coupe suivant la ligne IX-IX de la FIg.8. Le filtre épaississeur à pulsation est constitué par une cuve 1 (Fig.l) munie de raccords 2 et 3 qui servent respectivement à l'alimentation en suspension initiale et à l'évacuation 50 A l'intérieur de la cuve 1 sont placés un ou plusieurs élé-? ments filtrants 4 reliés à une chambre de pulsation' 5 munie d'un ajutage 6 pour l'évacuation du filtrat .La cuve 1 est dotée en outre d'une chambre de pulsation complémentaire 7,alors 25 qu'autour de l'élément filtrant 4 peuvent être dlspoééas des plaques 8 (Flg.2) percées d'orifices 9• Les plaques 8 peuvent être placées en biais par rapport à la surface de l'élément filtrant 4, et les orifices 9 peuvent être dotés de moyens de guidage 10 (Flg.3), par exemple d'ajutages dont les axes sont orien •jO tés en biais par rapport à la surface de l'élément filtrant 4. Ce decniér peut être entouré d'un collecteur perforé annulaire 11 (Flg.4,5)communiquant avec la chambre de pulsation complémentaire 7. On peut faire communiquer celle-ci avec des collecteurs tubulaires perforés 12 (FIg.6,7) montés dans l'enceinte 35 de la cuve 1 où sont disposés les éléments filtrants 4. SI les éléments filtrants 4 sont exécutés sous la forme de cartouches, les collecteurs tubulaires perforés 12 seront intercalés entre elles de façon que chaque élément filtrant soit entouré de plusieurs collecteurs tubulaires 12. Les orifices 40 pratiqués dans les collectexars tubulaires sont réalisés radiaux, 69 14379 4 2007914 de sorte qu'une impulsion de pression envoyée à la chambre de pulsation complémentaire 7 engendre de nombreux jets teignant chaque élément filtrant de tous les côtés . Si les éléments filtrants 4' sont exécutés plans (Fig.8,9), 5 les collecteurs tubulaires perforés 12' pourront être montés à proximité des extrémités de ces éléments, dans les espaces ménagés entre eux .Les orifices pratiqués dans les collecteurs tubulaires 12' sont orientés vers l'espace entre les éléments filtrants 4 '. 10 Le filtre épaississeur à pulsation fonctionne de la manière suivante . En cours de fonctionnement la cuve 1 (Fig.l) est remplie de suspension arrivant en continu à travers le raccord 2 et s'échappent après épaississement par le racco-fd 3 ( les flèches sur les 15 dessins Indiquent la direction de cheminement de la suspension). La suspension qui remplit la cuve 1 baigne en permanence les éléments filtrants 4 reliés à la chambre de pulsation 5. A son tour, la chambre de pulsation 5 est reliée par l'intermédiaire d'un ajutage 13 à un pulsateur (non représenté) qui se 20 présente, par exemple, sous la forme d'un distributeur qui la fait communiquer alternativement avec des conduites de gaz à haute et basse pressions . Il en résulte que dans la chambre de pulsation 5 alternent en continu des impulsions de pression augmentée et diminuée . 25 Lorsque la pression dans la chambre de pulsation 5 devient inférieure à celle dans la cuve 1, le filtrat clarifié commence à pénétrer dans la chambre de pulsation 5 en provoquant une hausse du niveau de liquide dans celle-ci. Les particules solides suspendues au sein du liquide se déposent alors dans les por'es, de 30 l'élément filtrant 4 et sur la surface de celui-ci Au cours du temps de pulsation suivant, la pression dans la chambre de pulsation 5 devient supérieure à celle dans la cuve 1. Le filtrat clarifié parvenu dans la chambre de pulsation 5 pendant le temps précédent, est déplacé dans l'ajutage 6 pour l'évacua-35 tion du filtrat et retourne en partie dans la cuve 1 à travers les pores de l'élément filtrant 4, qui se trouvent ainsi débarrassés du dépôt de particules solides .Dans le cas d'uhe filtration de suspensions chargées de particules cristallines, la couche de dépôt solide est secouée de la surface de l'élément fil-40 trant 4 dans la cuve l. 69 14379 5 2007914 L'agitation pulsatoire de la suspension, obtenue à l'aide de la chambre de pulsation complémentaire 7, intensifie de façon considérable le nettoyage de la surface de l'élément filtrant 4, ce qui revêt une Importance particulière dans le cas de filtration 5 de suspensions chargées de particules glutineuses . Les impulsions de pression dans la chambre de pulsation complémentaire 7 sont engendrées soit par le même pulsateur qui est en relation avec la chambre de pulsation 5 ( dans ee cas les impulsions sont envoyées simultanément dans les deux chambres),soit 10 par un pulsateur complémentaire ( d'où la possibilité de réaliser les oscillations de pression dans les deux chambres de pulsation selon des lois différentes) . Sous l'effet des impulsions de pression envoyées dans la chambre de pulsation complémentaire 7, la s.uspension y subit des 15 vibrations de va et vient, étant tantôt refoulée de cette chambre dans la cuve 1, tantôt retournant dans la chambre de pulsation complémentaire 7. Ceci engendre dans la cuve 1 un courant pulsatoire orienté le long de la surface des éléments filtrants 4 et qui en enlève 20 la. couche de particules solides déposées . La grandeur de section libre de l'enceinte de la cuve 1, dans laquelle sont placés les éléments filtrants 4, détermine, toutes choses égales par-àliaauïîs, la vitesse du courant pulsatoire . La valeur optimale de la section libre de cette enceinte 25 peut être choisie pour chaque type particulier de suspension. On intensifie éventuellement le lavage de la surface de l'élément filtrant 4 en l'entourant de plaques 8 (Fig 2,3) .Ces ' plaques Impriment au courant pulsatoire un mouvement orienté différemment et favorisent les variations de la vitesse de chemine-30 ment du courant en divers points de la surface de l'élément filtrant, ce qui rend le nettoyage de celui-ci plus efficace . On peut combiner le lavage de l'élément filtrant par un courant pulsatoire à un lavage par jets .A cette fin , les plaques 8 sont percées d"orifices 9. Dans ce cas, tout ou partie du cou-35 rant pulsatoire est divisé en nombre de jets Individuels formés par les orifices 9- Ces jets sont projetés contre la surface de l'élément filtrant 4, soit en inclinant à cet effet les plaques ? (Fig.2), soit en dotant les orifices 9 de moyens d'orientation 10 (Fig.3). 40 Une autre variante de lavage par jets de la surface de l'é 69 14379 6 2007914 lément filtrant 4 est représentée sur les Fig.4 et 5. L'élément filtrant 4 est entouré dans ce cas par un collecteur perforé annulaire II qui est en communication avec la chambre de pulsation complémentaire 7 . ^ Sous l'effet de l'impulsion de pression envoyée dans la chani" bre de pulsation complémentaire 7, la suspension franchit des orifices l4 du collecteur 11 pour se transformer en jets projetés sous l'angle requis contre la surface de l'élément filtrant 4.Pendant le temps de pulsation suivant, la suspension retourne dans la l0 chambre de pulsation complémentaire à travers les mêmes orifices 14. Le lavage par jets d'éléments filtrahts des formes les plus variées peut être également effectué en disposant les orifices formant les jets de lavage sur les collecteurs tubulaires perforés 15 12 (Fig.6,7). Lorsque l'on envoie une impulsion de pression à la chambre de pulsation complémentaire 7, les jets s'échappant des orifices du collecteur tubulaire 12 s'introduisent dans l'espace entre les éléments filtrants 4, en lavant ainsi leurs surfaces .Si les élé-20 ments filtrants 4' (Fig.8,9) sont réalisés plans et que les collecteurs 12 sont disposés en quinconce, l'absence de jets orientés en sens contraire favorise le cheminement de la suspension en zigzag et sa répartition régulière dans le volume de la cuve 1 du filtre épaississeur . Le filtre épaississeur à pulsation proposé permet d'effectuer en continu, en évitant les arrêts dûs au remplacement et à la régénération dé l'élément filtrant, la clarification de suspensions chargées de particules cristallines ou glutineuses, ce qui réduit sensiblement les frais ù'utilisation . ^0 Parmi les avantages procurés par le filtre épaississeur ob jet de l'invention, on doit signaler un degré d'épaississement plus fort des suspensions initiales .Ce phénomène est dû à l'effet de liquéfaction des suspensions à forte teneur en phase solide, atteint par secouement de va et vient continuel de la ^ suspension . Le filtre épaississeur proposé peut être utilisé comme fil-tre-réacteur, notamment dans des processus de pré'1.:'pitation discontinus en vue de l'intensification de ces processus et de la séparation ultérieure des réactifs .11 est utilisé avec le ma-2|.q ximum d'efficacité en qualité de filtre-réacteur dans des procé 14379 2007914 dés continus d'échange de masse entre les phases solide et liquide ( notamment pour la dissolution à plusieurs étages, la lixiviati.on,l'extraction, etc 69 14379 2007914 REVENDICATIONS 1-Filtre épaississeur à pulsation pour la clarification en continu de solutions, comportant une cuve munie de raccords pour l'alimentation en suspension initiale et la sortie de la suspen- 5 sion épaissie et au moins un élément filtrant dont l'enceinte intérieure est en relation avec une chambre de pulsation dotée d'un ajutage pour l'évacuation du filtrat, ledit filtre étant caractérisé par le fait qu'il possède une chambre de pulsation complémentaire reliée à la cuve de façon telle que la suspension bai- 10 gnant l'élément filtrant soit animée d'une agitation pulsatoire. 2-Filtre épaississeur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément filtrant est entouré à. l'intérieur de la cuve de plaques dont la fonction est de diriger le courant de suspension . 15 3-Filtre épaississeur suivant la revendication 2, caracté risé par le fait que les plaques sont percées d'orifices . 4-Filtre épaississeur suivant les revendications 2 et 3 , caractérisé par le fait que les plaques sont disposées en biais par rapport à la surface de l'élément filtrant . 20 5-Filtre épaississeur suivaht la revendication 3, caractérisé par le fait que les orifices sont dotés de moyens de guidage, par exemple de raccords doût les axes sont orientés en biais par rapport à la surface de l'élément filtrant . 6-Filtre épaississeur suivant la revendication 1, caracté- 25 risé par le fait que l'élément filtrant est entouré d'un collecteur perforé annulaire qui est en relation avec la chambre de pulsation complémentaire . 7-Filtre épaississeur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans l'enceinte de la cuve, dans laquelle sont pla- 30 ces les éléments filtrants , on monte des collecteurs tubulaires perforés qui sont en relation avec la chambre de pulsation complémentaire .