Brevet FR2006197A1 — publié le 19691219

i 2006197 La présente invention se rapporte à on dispositif pour le traitement thermique en continu de matières granuleuses en Trac» Par %atières granuleuses en vracM on entend par la 5 suite deçfaatières dont les particules ont essentiellement la même grosseur et n'ont pas tendance à "coller" les unes aux autres sous l'effet des forces d'adhésion, ce qui pourrait conduire à des agglomérations incontrôlables ou à une croissance thermique des grains* Far conséquent, l'expression "matières granuleuses 011 10 Trac" englobe tous les granulés décrits dans la revus "Chesaie— Ingenieur-Technik", 30 année, 1958, n2 3, pages 144 à 146o Par "traitement thermique" on entend un traitement au cours duquel un échange purement thermique ou un échange thermique et physique combiné a lieu entre la matière granuleuse en 15 Trac et le fluide gazeux conduit à 1*encontre de cette matière* Lors du traitement thermique, en particulier de matières sensibles à la chaleur, il faut Teiller en premier lieu k ce que le spectre de la durée de séjour des différentes particules de matière k l'intérieur des différentes zones de traite-20 ment soit le plus étroit possible* Dans le cas idéal, toutes les particules ont la mime durée de séjour* Cependant, ce cas idé&l ne peut ftre obtenu que si l'on réussit à établir un écoulement "en bouchon", c'est-à-dire un écoulement tel que la composante Terticale de toutes particules de matière soit constante sur toute 25 la section droite du dispositif» Les séchoirs à colonne connus jusqu'ici ne permettent pas de satisfaire à l'exigence d'une durée de séjour uniforme© Même lors du montage d'un grand nombre d'éléments de déviation ci de distribution à l'intérieur des séchoirs, des variations imper-20 tantes quant à la durée de séjour apparaissent dans les séchoirs k colonne, car les particules se trouvant au-dessus de l'ouverture de sortie traTersent l'appareil beaucoup plus rapidement que les particules se trouvant au voisinage de la paroi. De telles variations de la durée de séjour conduisent, par exemple lors du 35 séchage de granulés de matière synthétique, à des surchauffes locales qui entraînent une agglomération des grains et une abatrue-tion de l'appareil et qui peuvent provoquer une altération thermique de la matière à traiter au point d'empêcher l'utilisation 69 11332 2 2006197 ultérieure de cette matière0 La présente invention vise un dispositif à fonctionnement continu pour le traitement thermique de matières granuleuses en vrac, assurant un spectre particulièrement étroit de 5 la durée de séjour et convenant ainsi particulièrement au traitement thermique de matières sensibles à la chaleur) en outre, la tendance à la formation de "ponts" de matière agglomérée, qui se présente dans les appareils connus à colonne, en particulier dans la zone de sortie, doit être supprimée. Une autre caractéris-10 tique a trait à la conception d'un appareil permettant d'exécuter des essais d'écoulement dans un appareil réduit dans au moins une dimension et de reporter les résultats de ces essais de façon valable à un appareil de production de taille quelconque, prédéterminée « -J5 En outre, les éléments d'introduction de gaz doivent être répartis de façon uniforme sur la section droite de manière à assurer, d'une part, un écoulement uniforme de la matière k traiter entre ces éléments et, d'autre part, une répartition uniforme du gaz sur un trajet le plus court possible* 2© La demanderesse a constaté que les propriétés énumé- rées ci-dessus ne peuvent ttre obtenues que dans des conditions bien déterminées « Une augmentation de la taille d'un appareil considéré, avec conservation des mêmes propriétés d'écoulement de la saatière en vrac et sans montage en parallèle de plusieurs unités, n'est possible que par le choix d'une section droite rectangulaire pour un tel appareil et par le rétrécissement unidimensionnel en diroetios de 1®ouverture de sortie 0 Gela permet de choisir des âinemsioas qtaeleoïîqtiss en direction longitudinale de la fente de sorti», En montent eSte à e8te plusieurs unités de sortie, an peut 3G également choisir une dimension quelconque perpendiculairement à la fente de sortie « En outre, dans une section droite rectangulaire, on peut répartir des éléments d® introduction et d'évacuation de gas et des surfaces d8échange de chaleur suivant-une uniformité géométrique qui est sinon impossible à obtenir* 35 Une durée de séjour sensiblement uniforme des parti cules de matière dans les différentes zones de traitement, c'est-à-dire une vitesse sensiblement égal© toutes les particules r~~, t%(& ijV.y■'■■■■ ' 69 11332 3 2006197 traversant une section droite horizontale (écoulement en bouchon) ne peut être obtenue que si l'écoulement est "stabilisé" dans les zones de traitement. Cette stabilisation peut être obtenue par une configuration géométrique bien déterminée de la partie de 5 l'appareil se trouvant en dessous de la zone de traitement, c'est-à-dire en dessous des derniers éléments d'introduction et de sortie de gaz ou de transmission de chaleur. L'angle d'ouverture des parois latérales obliques nécessaires en vue du rétrécissement unidimensionnel ne doit pas dépasser une certaine valeur, afin que 10 toute la matière en vrac s'écoule de façon continue* Il en est ainsi dans le cas où l'angle d'ouverture entre les deux parois obliques formant la zone de rétrécissement est inférieur à 0,8 fois la différence entre 180# et l'angle de talus double de la matière utilisée* 15 Pour la stabilisation de l'écoulement, il est également nécessaire de prévoir une "zone de stabilisation" entre les éléments inférieurs et la zone de sortie* Cette zone de stabilisation doit avoir des parois verticales et présenter une hauteur qui est au moins égale au produit de la largeur de cette zone, mesurée 20 perpendiculairement à la fente de sortie, par la tangente de 1*angle de talus de la matière utilisée* Par "angle de talus", on entend l'angle de talus naturel qui s'établià, lors du déversement de matières granuleuses sur un tas conique, par glissement des grains sur la surface laté-25 raie de cftne, entre cette dernière et l'horizontale<> On a constaté, en outre, qu*i}. est nécessaire que les parois latérales du dispositif soient verticales, de sorte que les zones de traitement ainsi que la zone sous-jacente de stabilisation de l'écoulement de la matière aient des dimensions unifor-30 mes dans le sens de la largeur et de la profondeur* Finalement, il faut également veiller à ce que la matière granuleuse en vrac traverse le dispositif à l'état "compact* exigence qui doit être satisfaite de façon connue partout où il importe d'obtenir une durée de séjour déterminée dans des appareils 35 fonctionnant de façon continueo Conformément à toutes ces exigences, le dispositif selon l'invention, à section droite rectangulaire et à zone de sortie rétrécie de façon unidimensionnelle, servant au traitement 11332 4 2006197 "thermique en continu de matières granuleuses en vrac dans au moins une zone de traitement délimitée vers le bas par des éléments intérieurs et vers les côtés par des parois verticales, avec des largeurs et des profondeurs égales des zones, dans le cas de plusietXB 5 zones de traitement, est caractérisé par une zone qui, située entre les éléments inférieurs et la zone de sortie rétréci» de façon uni» dimensionnelle, présente une largeur et une profondeur correspondant à celles des zones de traitement et une hauteur qui est supérieure au produit de la largeur de la zone par la tangente de l'an-10 gle de talus de la matière utilisée, et par le fait que l'angle d'ouverture entre les deux parois obliques formant la zone de sortie est inférieur à 0,8 fois la différence entre 180® et l'angle de talus double de la matière utilisée* Par "éléments intérieurs du dispositif, on en— 15 tend dans le cadre de la présent* invention aussi bien des éléments d'introduction ou de sortie de gaz, tels qu'ils seront décrits plus en détail ci-dessous, que des éléments de chauffage ou de refroidissements Les éléments d'introduction et de sortie de gas sont généralement constitués par des profilés creux horizontaux, 20 répartis k la manière d'une grille et ayant la forme de toit ou de pignon de maison, disposés parallèlement k des intervalles réguliers et présentant des axes de symétrie verticaux* Ces éléments comportent sur leur face inférieure des ouvertures par lesquelles les gaz peuvent pénétrer dans les éléments eu quitter ces 25 derniers* Les éléments de chauffage ou de refroidissement sont également des éléments horizontaux sous forme de profilés creux, traversés par des fluides de chauffage ou de refroidissement et assurant un échange thermique indirecto L'écoulement de la matière est stabilisé de la 30 manière recherchée dans le cas où la largeur de la zone de traite» ment est intérieure k 1o500 mm. On choisit de préférence une largeur de 500 mm. A des largeurs supérieures k 1o500 mm, l'écoulement de la matière commence k devenir instable, c'est-à-dire que m$me dans le cas de zones de stabilisation très longues, il 35 n'est plus possible d'assurer un écoulement sensiblement "en bouchon" à l'intérieur des zones de traitement* Afin de favoriser l'écoulement "compact" de la matière granuleuse en vrac, il est avantageux de choisir le rap— 11332 s 2006197 port «litre la largeur dqla fonte de sortie et la largeur d«« zones de traitement inférieur à 0,1o Pour la description plus détaillée du dispositif conforme à l'invention, on va se référer au dessin annexé, sur 5 lequel : la figure 1 représente le schéma partiellement en coupe d'un exemple de réalisation du dispositif, à deux zones de traitement; la figure 2 est une coupe suivant A-A de la figure 10 11 la figure 3 représente, à plias grand© échelle, la zone de stabilisation d'un appareil rempli par couches successives la figure 4 représente, à plus grande échellep la zone de stabilisation d'un appareil analogue à celui de la figure 15 3, mais dont la zone de stabilisation est choisie trop petite à des fins de comparaison; la figure 5 représente un exemple de réalisation d'une installation comportant trois dispositifs placés côte à c8te alimentés et vidés en commun, 20 les dispositifs représentés sur les figures 1 à 5 comportant à la suite de la zone de sortie un silo à sas tel qu'il est nécessaire, par exemple lors du traitement sous pression ou dépression ou lors de l'utilisation d'un gaz imortoj la figure 6 représente un mode de réalisation 25 simplifié de l'installation représentée sur la figur® 5, les cloisons entre les différents dispositifs étant supprimées® L'exemple de réalisation suivaat la figure 1 du dispositif conforme à l'iaveatisa se compose esseatiellemeat d'ua© tubulure de remplissage ou 2.salimentation. 1 par laquelle la mawis« 30 re est introduite en coatiau dans le sens de la flèche 33 peur être le cas échéant, distribuée par un dispositif de distribution Eoa représenté sur la section droits du réservoir rectangulaire, de quatre parois verticales 2 délimitant d'une manière générale moins une, mais sur la figure 1 deux zones de traitement 3 et ®e 35 zone 4 de stabilisation de l'écoulement de la matière, d'une zone de sortie 5 délimitée vers l'avant et vers l'arrière par deux parois verticales 2, sur les cdtés par deux parois obliques 6 et se terminant vers le bas par une fenteds sortie 7 en dessous de BAD ORIGINAL 69 11332 6 2006197 la%n«lle un dispositif d*extraction 8 assure une évacuation continue de la matière soumise au traitement thermiquea Le dispositif d'extraction 8 est formé sur la figure 1 par un cylindre d'extraction et la quantité de matière retirée peut être réglée par modi— 5 fication de la vitesse du cylindre ou également par réglage de la largeur de la fente entre une têle réglable 9 et la surface 10 du cylindre. Au lieu du cylindre d'extraction, on peut également utiliser d'autres dispositifs d'extraction connus tels que de* bandes transporteuses, dos roues compartimentées, des goulottes fe. 10 secousses et des dispositifs analogues, à condition qu'ils soient à a&ae d'assurer un écoulement "compact" de la matière granuleuse 3» Tïa» à l'intérieur d® dispositif et à évacuer la matière de façoa sniforme sur toute la profondeur de la fente de sortie 7o Les deux zones de traitement 3 sont délimitées vers 15 le haut et vers le bas par des éléments d'introduction de gaz 11 ou des éléments d'extraction de gaz 12. La hauteur des différentes zones de traitement 3 est déterminée par le temps nécessaire pour chaque traitement thermique. La hauteur de la zone 4, c'est—à-dire la distance entre les éléments inférieurs 11 et la zone de 20 sortie 5 est supérieure, conformément à l'invention, au produit de la largeur de la zone 4 par la tangente de l'angle de talus de la matière utilisée© Le dispositif représenté sur la figure 1 convient au traitement thermique de matières granuleuses en vrac telles qu'el-25 les sont définies au début de la description.» La demanderesse a util isc ee dispositif, par axemple pour le traitement thermique • 3 de copeaux do téréphtalate de polyéthylène de 2 x 3 mal f ayant un ai&gle de talus d'environ 406» Bn G 'et D, on introduit de l'azote à des températures différentes par les éléments d'in-30 troducticn de gaz 1 ï dans le dispositif et esa S, on retire ee gaz par les éléments d9extraction de gaz 12» Du fait que la sensibilité des copeaux de téréphtalate de polyéthylène à 12oxygène BAD ORIGINAL 69 11332 7 2006197 La figure 2 est une coupe suivant À - A de la figure 1 du dispositif conforme à l'invention, permettant de reconnaître la section droite rectangulaire du dispositif et la position des éléments d'introduction de gaz 11o Le gaz est envoyé en D par les 5 tubes de distribution 16 dans les éléments d'introduction de gaz 11, d*où il parvient de façon connue par des ouvertures 17 dans le dispositif et entre ainsi en contact avec la matière0 Les figures 3 et 4 mettent en évidence l'écoulement des copeaux avec et sans zone de stabilisation* Si l'on remplit un 10 dispositif de ce type, comportant des éléments intérieurs montés d* manière à pouvoir coulisser dans le sens vertical, alternativement de masses égales, par exemple de granulés de matière synthétique blancs et colorés, on peut, en remplaçant la paroi avant du dispositif par «a* paroi transparente en matière synthétique, 15 observer les lignes ^écoulement représentées sur les figures 3 et 4» Tandis que sur la figure 3, l'écoulement stabilisé par la "zone de stabilisation" exempte d'éléments intérieurs forme déjà au-dessus du rétrécissement un écoulement "en bouchon", l'écoulement de la matière en vrac reste absolument irrégulier, même loin au-dessus 20 des éléments, comme le montre la figure 4, dans le cas eu les éléments sont placés trop bas. La figure 5 montre une combinaison de plusieurs dispositifs conformes à l'invention* Cette combinaison met, d'une part, en évidence la possibilité d'une utilisation optimale de l'espace, 25 mais montre, d'autre part, également qu'il est possible, par des dispositifs d'alimentation et de sortie communs, de réduire l'importance de l'appareillage nécessaire dans le cas de plusieurs éléments assemblés. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, 30 il s'agit d'un dispositif comportant une unique zone de traitement thermique 3. Le gaz utilisé pour le traitement est introduit en G par les éléments d'introduction du gaz 11 dans le dispositif d'où il est retiré en H par les éléments d'extraction de gaz 12. Tandis que les parois extérieures 2 peuvent être pro-35 longées vers le bas au-delà de la zone 4, pour former un silo à sas, les parois intérieures 2* ne s'étendent que jusqu'à l'extrémité inférieure de la zone 4, c'est-à-dire jusqu'au début de la zone de sortie 5. 69 11332 s 2006197 La figure 6 représente une autre variante, également avec une seule zone de traitement 3. La matière est ici introduite de façon continue par la tubulure de remplissage 1 pour ôtre retirée en continu par les disposfcifs d'extraction 8. La matière extrai-5 te par tous les cylindres d'extraction est recueillie sur une bande transporteuse 18 et évacuée de façon continue dans le sens de la flèche J® Le mode de réalisation selon la figure 6 montre que dans le cas de plusieurs éléments placés côte à cfite, il est pos-10 sible de supprimer les cloisons intérieures 2* (figure 5) sans compromettre la stabilisation de l'écoulement de la matière» Cependant, il est recommandé de choisir la distance entre les éléments inférieurs 11 et la zone de sortie 5, c'est-à-dire la hauteur de la zone 4, légèrement plus grande que dans un mode de réalisation 15 à cloisons intérieures 2*. Four déterminer la hauteur de la zone de stabilisation, il faut utiliser dans la formule "hauteur au moins égale au produit de la largeur de la zone de traitement par la tangente de l'angle de talus", en tant que hauteur de la zone de traitement, 20 même en cas de suppression des cloisons intérieures 2*, la largeur d'une unique zone de sortie à son endroit le plus large* 69 11332 9 2006197 REVENDICATIONS 1» Dispositif à section droite rectangulaire et à zone de sortie rétrécie de façon unidimensionnelle, servant au traitement thermique en continu de matières granuleuses en vrac 5 dans au moins une zone de traitement délimitée vers le bas par des éléments intérieurs et vers les cêtés par des parois verticales, les zones de traitement ayant la même largeur et la même profondeur dans le cas de plusieurs zones de ce type, dispositif caractérisé par une zone qui, située entre les éléments inférieurs 10 et la zone de sortie se rétrécissant de façon anidinensionnelle, présente une largeur et une profondeur correspondant à celles des zones de traitement et une hauteur qui est supérieure au produit de la largeur de la zone par la tangente de l'angle de talus de la matière utilisée, et par le fait que l'angle d'ouverture entre 15 les deux parois obliques formant la zone de sortis, est inférieur à 0,8 fois la différence entre 1802 et l'angle d© talus double de la matière utilisée» 2» Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la largeur des zones de traitement est inférieure 20 à 1500 nm et s'élève de préférence à 500 mm. 3« Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le rapport entre la largeur de la fente de sortie et la largeur des zones de traitement est inférieur k 0,1, p-— 8AP ORIGINAL