Brevet FR2128851A1 — publié le 19721020

- 1 - 2128851 L'invention a pour objet un agent auxiliaire de fil-tration en matière broyée de fibres synthétiques pour la filtra-tion avec sédimentation. La filtration avec sédimentation sert au traitement et 5 à la filtration de liquides où l'on utilise des filtres qui se distinguent par une grande efficacité et par un faible encombrement. Les filtres consistent généralement en un récipient qui contient à l'intérieur des plaques disposées horizontalement ou verticalement, ou des bougies suspendues ou dressées verticale-10 ment. Le matériau des plaques et des bougies correspond à la destination du filtre. Il peut consister par exemple en un tissu confectionné en acier spécial? dans le cas des bougies par contre on peut aussi utiliser avec succès celles à enroulement de fibres ou moulées en matières frittées les plus diverses (par exemple 15 les carbo-bougies). Pour diverses raisons, on applique sur ces systèmes décrits des couches de sédimentation. D'une part l'effet filtrant est notablement augmenté et d'autre part on protège les systèmes à plaques ou à bougies d'un salissement gui va toujours croissant. 20 De nombreuses propositions ont été faites concernant la matière de sédimentation. Fréquemment on utilise des suspensions de kie-selguhr et(ou) d'asbeste, Des échangeurs d'ions broyés se sont avérés remarquables dans le traitement de condensats dans les centrales thermiques, parce qu'en plus de la filtration mécanique 25 il se produit un échange d'ions. Pour des raisons économiques il suffit souvent pour la séparation mécanique d'une poudre de cellulose fibreuse. Tous les agents auxiliaires de filtration connus à ce jour ont l'inconvénient de céder à la solution à filtrer des sub-30 stances indésirables. Ainsi, dans l'emploi du kieselguhr ou de l'asbeste, une portion importante de la silice entre dans la solution à filtrer, déjà à la température ordinaire. La poudre de cellulose cède des sels à l'eau qui sont dépistables par une augmentation de la conductibilité dans le filtrat. A ceci s'ajoute 35 que l'emploi de cellulose aux températures supérieures à 4-0°C n'est pas possible parce qu'à ces températures il se produit déjà une dégradation thermique de la cellulose qui, en cas d'opération BAD ORIGINAL- 72 08506 - 2 - 2128851 en milieu alcalin, est encore accélérée. Ces produits organiques de dégradation se montrent désavantageux par exemple pour les systèmes de circulation eau-vapeur. C'est pourquoi l'objet de l'invention est un agent 5 auxiliaire de filtration consistant en une matière broyée en fibres de polyacrylonitrile ou en fibres de polyamide, cette matière broyée possédant encore une structure fibreuse. De préférence on utilise comme agent auxiliaire de filtration une matière broyée en fibres de polyacrylonitrile ou de polyamide ayant un intervalle 10 de titres de dtex 5 à 50. L'emploi de cette matière broyée fibreuse en fibres de polyacrylonitrile ou en fibres de polyamide comme agent auxiliaire de filtration dans la filtration avec sédimentation présente par rapport aux agents auxiliaires de filtration conventionnels des avantages importants qui sont dûs à leur stabi-15 lité thermique et chimique. Il s'avère en outre que la séparation mécanique comparativement aux agents auxiliaires connus est meilleure; ceci vaut tant pour la capacité d'absorption de la couche de sédimentation en ce qui regarde les matières en suspension que pour la teneur résiduelle de ces substances en suspension dans 20 l'eau traitée. En outre, pour obtenir des effets de filtration comparables par rapport aux agents auxiliaires de filtration conventionnels, on n'a besoin, question de quantité, de n'en utiliser / O que la moitié. Normalement on met en jeu 1 kg/m de surface fil-25 trante. Dans l'emploi des agents auxiliaires conformes à l'inven-tion on atteint avec 0,5 kg/m de surface flottante une couche de sédimentation ayant la même épaisseur de couche que celle en cas d'utilisation des agents auxiliaires de filtration à raison de 1 kg/m de surface filtrante. 30 ■ Dans la filtration avec sédimentation on obtient en plus de la séparation mécanique également un effet de désalifica-tion et/ou de décoloration lorsque la couche de sédimentation consiste en agent auxiliaire de filtration et en un ou plusieurs agents de sorption. Ces agents de sorption additionnels sont par 35 exemple des échangeurs d'ions broyés ou/et du charbon actif. En cas d'addition d'échangeurs d'ions ou/et de charbon actif aux agents auxiliaires "de filtration conformes à l'invention, on con— BAD ORIGINAL 72 08506 - 5 - 2128851 state que l'on obtient ainsi une couche de sédimentation à excellente capacité de filtration, qui possède une capacité d'absorption particulièrement élevée pour les matières en suspension, la capacité d'absorption augmente avec une température croissante, 5 d'où la mise en jeu de combinaisons de ce genre d'agents de sorption et de matière broyée fibreuse conforme à l'invention non seulement est possible aux températures supérieures comme par exemple dans l'intervalle de 50 à 100°C, mais elle est même avantageuse. Par contre, les combinaisons d'agents auxiliaires de fil-10 tration conventionnels avec des agents de sorption, comme par exemple la combinaison cellulose/charbon actif, possèdent l'inconvénient d'une part de former une couche très dense et moins perméable et d'autre part de céder aux températures élevées des produits de dégradation des agents auxiliaires de filtration au 15 milieu à traiter. Les exemples qui suivent vont illustrer davantage l'invention. Exemple 1 (comparatif) Dans une installation de traitement de condensât, on 20 retient les matières en suspension par m filtre de sédimentation 2 ayant une surface filtrante de 40 m . Pour la formation de la couche de sédimentation on utilise une suspension de poudre de fibres de cellulose régénéréej la quantité employée est en tout de 40 kg. Après l'homogénéisation dans le récipient de sédimenta-25 tion, la sédimentation se fait en l'espace de 6 à 7 minutes. Le filtre est alors branché sur le courant de condensât refroidi à 30°C. A une vitesse métrique de filtration de 9,2 m/heure, on r- atteint une perte de pression de 0,3 kg/cm"1. La teneur en fer dans la décharge varie entre 5 et 15^/ug de Fe/litre. La filtra-30 tion est terminée pour une perte de pression de 1,6 kg/crn^. Le débit d'eau à cet instant, correspondant à une durée de service de 146,5 heures, s'élève à 53912 m5. D'après l'analyse de la couche de sédimentation, on calcule une absorption de matière en 2 suspension de 11 g/m . 35 Exemple 2 On opère comme à l'exemple 1, à la différence toutefois que l'on utilise comme agent auxiliaire de filtration 20 kg de matière BAD original 72 08506 - 4 - 2128851 broyée de fibres de polyacrylonitrile. La perte de pression est. p y de 0,2 kg/cm à la vitesse métrique correspondante de 3,2 m/hevœe. la teneur en fer de la décharge est voisine de 5yug de Ee/litre. La filtration est terminée lorsque la perte de pression est de 5 1,6 kg/cm . Ceci correspond à un temps de service de 376 heures et à un débit d'eau de 135.360 m^. D'après l'analyse de la couche de sédimentation, il ressort pour la quantité de matière en sus- p pension une valeur de 89 g/m de surface de filtre. Exemple 3 10 Dans l'installation décrite à l'exemple 1, on met sédi- menter après homogénéisation 20 kg de fibres de polyacrylonitrile broyées. La température du condensât à traiter est en moyenne de 89°C. 15 A une vitesse de 9S35 m/heure, on mesure une perte de 2 pression de 0,28 kg/cm . Après un temps de service de 445 heures p (- 166.430 m ), on atteint une perte de pression de 1,65 kg/cm . Pendant ce temps la teneur en fer en moyenne est de Syug/litre. Comme absorption de matières en suspension on établit par analyse p 20 de la couche de sédimentation -une valeur de 108 g/m de surface filtrante. Exemple 4 Dans une installation expérimentale ayant une-surface 2 de filtre de 0,7 m , on sédimente.350 g de fibres de polyamide-6 25 broyées. Le condensât à traiter a une température en moyenne de 91°C. Le débit horaire est d'environ 650 litres, ce qui correspond à une vitesse métrique de 9,3 m/heure. La perte de pression s'éta- 2 P blit à 0,3 kg/cm et monte en l'espace de 326 heures à 1,6 kg/cm . La teneur en fer dans la décharge est toujours inférieure à 10 30 ^ug/litre. L'analyse de la couche de sédimentation donne pour l'absorption des matières en suspension une valeur de 82 g par m^ de surface filtrante. Exemple 5 Pour déterminer dans quelle mesure des ions et des sub-35 stances organiques sont cédées à l'eau traitée, on exécute l'essai suivant s 20 g d'agent auxiliaire de filtration sont mis en suspension dans 250 ml d'eau déminéralisée. OR/gjNaÎ 72 08506 - 5 - 2128851 Après un temps de service de 72 heures à 95°C, on obtient les résultats suivants s Oxydabilité Conductibilité mg de KMhCK/l yuS/cm (20°C) d'extrait ' 5 __ eau déminéralisée 2,2 0,5 poudre de cellulose régénérée 184 85 polyamide-6 broyée 3,2 5,2 polyacrylonitrile broyé 3,0 5,8 10 Exemple 6 Dans une installation expérimentale avec une bougie filtrante de 6 dm de surface filtrante on sédimente après homogénéisation 35 g de fibres broyées de polyacrylonitrile et 15 g dHui charbon actif du commerce pour décolorer les 15 jus sucrés 2,5 g d'une résine échangeuse d'anions macroporeuse fortement basique en poudre. A une vitesse métrique de 2,5 m/heure on place sur le filtre une solution d'essai diluée de mélasse à une température de 75°C. La 20 teneur en matière colorante de la solution d'essai, mesurée sous forme de l'extinction à 420 nm, est de 0,25/5 cm de longueur de couche, • La décharge filtrée est complètement vide? la coloration résiduelle s'élève pendant un temps de service de 4,5 heures 25 à E = 0,05/5 cm de longueur de couche. La capacité d'absorption pour les matières en suspension n'est toutefois pas encore épui- p sée; la perte de pression est seulement de 0,54 kg/cm ; au début o de la filtration elle était de 0,18 kg/cm . Exemple 7 30 Dans une installation comme celle citée à l'exemple 5, p ayant une surface filtrante de 0,12 m , on exécute la sédimentation suivante s 46,5 g de résine échangeuse de cations (forme ÏJH^+) (résine cationique en poudre) 35 10 g de résine échangeuse d'anions en poudre (forme 0H~) 35 g de fibres broyées de polyamide-6. Après homogénéisation et sédimentation la couche filtrante atteint environ 6 mm. bad original. 72 08506 - 6 - 2128851 L'eau alimentée a une température de 65°C. Le contenu en électrolytes consiste en lïaCl et NaOH. La conductibilité dans l'alimentation est enregistrée à 1,33 ^uS/ca en moyenne. Après un temps de service de 17,5 heures, la conductibilité dans la 5 décharge est de 0,5yAiS/cm. Pour l'échangeur de cations on calcule jusqu'au passage une capacité de 0,28 mval/g et pour l'échangeur d'anions 1,39 mval/g. La perte de pression au début de la filtration s'élève ^ 2 à 0,11 kg/cm et elle est au moment du passage montée à 0,15 kg/ TA 2 10 cm . Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple(s) non limitatif (s) sans sortir du cadre de l'invention. BAD ORIGINAL 72 08506 2128851 - 7 - lïVEIIlïCilIOlS 1.- Agent auxiliaire de filtration pour la filtration avec sédimentation, consistant en de la matière fibreuse broyée en fibres de polyacrylonitrile ou de polyamide. 5 2.- Agent auxiliaire de filtration selon la revendica tion 1, caractérisé en ce que la matière broyée consiste en des fibres de polyacrylonitrile ou de polyamide ayant un intervalle de titres de dtex 5 à 50. 3.- Utilisation d'une matière broyée à structure fibreu-10 se en fibres de polyacrylonitrile ou de polyamide comme agent auxiliaire de filtration pour la filtration avec sédimentation, p en une quantité de 125 à 1250 g par m de surface filtrante. 4.- Utilisation d'une matière broyée à structure fibreuse selon la revendication 3, caractérisée par une addition de 15 charbon actif ou/et d'échangeurs d'ions.