Brevet FR2238532A1 — publié le 19750221

L'invention a pour objet un procédé et un appareil pour le traitement ou la fabrication suivis de leur séparation de produits en grains traités dans une enceinte comportant un lit de s lide pulvérulent constitué soit du produit traité, soit d'un solide auxiliaire, soumis à un traitement simultané de fluidisation et de vibration. I1 est connu d'utiliser des lits fluidisés pour divers traitements tels que le séchage, la cuisson ou 1'oxydation de produits granuleux ou granulés ou encore pour 1 t enrobage de grains dont la surface est visqueuse et se recouvre d'une mince couche du solide pulvérulent du lit fluidisé. On a aussi proposé de granuler des matières en poudre en les mettant en suspension dans un liquR-- de que l'on introduit dans un lit fluidisé chaud sous forme de gouttes, l'évaporation du liquide s1accompagnant de la formation-de granules. Il est connu également de soumettre les lits fluidités à un traitement de vibration. Dans tous ces procédés, il est nécessaire de séparer, après traitement, les produits en grains du solide pulvérulent. On y parvient, en général, dans les procédés de l'art antérieur, en prélevant une partie du contenu du lit fluidisé, en le tamisant et en recyclant le solide pulvérulent. Il est souvent nécessaire de réchauffer le solide pulvérulent avant de le recycler, la séparation s'accompagnant nécessairement d'une perte de calories. te but de 11 invention est d'éviter de telles manutentions coûteuses en énergie et en calories et nuisibles à la qualité des produits et de proposer un nouveau procédé et un nouvel appareil, dans lesquels les produits en grains sont séparés à l'intérieur même du lit fluidisé. On atteint ce but, selon l'invention par le fait que, dans une enceinte comportant des moyens de fluidisation et de vibration, on soumet au traitement de fluidisation seulement une partie du lit, on utilise des courants de circulation, qui se créent de ce fait, pour séparer à l'intérieur même de 11 enceinte les produits en grains traités du solide pulvérulent et on utilise les vibrations pour évacuer les produits traités à l'extérieur. Il est avantageux que la séparation soit effectuée par tamisage dans une partie du lit non soumise au traitement de fluidisation. Selon un mode de réalisation préféré, on établit un lit de produit pulvérulent, tel que du sable, fluidisé dans sa partie centrale par un courant de gaz et comportant une zone périphérique non fluidisée. L'ensemble du lit est soumis à une vibration linéaire d'amplitude modérée (de préférence 0,2 à 3 mm) et de fréquence suffisamment élevée qui peut, pour des raisons de commodité, être choisie égale à 50 Hz. La vibration est appliquée en direction de la zone centrale du lit suivant une direction faisant un angle de O à 80 degrés avec le plan horizontal. Elle est avantageusement appliquée suivant une direction passant par le centre de gravité de l'ensemble de l'appareil. Le demandeur a pu observer que, dans ces conditions, il s'établissait dans le lit fluidisé des courants de circulation de profil stable, qui peuvent alors autre utilisés pour véhiculer les grains ou granulés à l'intérieur du lit, de leur point d'entrée à leur point de sortie. L'appareil selon l'invention comprend un réacteur de fluidisation avec des moyens d'introduction d'un agent de fluidisation, des moyens de mise en vibration du réacteur et du lit fluidisé, un distributeur d'agent de fluidisation alimentant seulement une partie du lit, des moyens de tamisage et des moyens d'évacuation du refus de tamisage. I1 est commode que le distributeur d1a- gent de fluidisation debouche dans le réacteur avec une section plus étroite que celle du réacteur. La séparation du solide pulvérulent et des produ-its en grains est assurée en disposant sur le parcours des produits et dans la section non fluidisée, des tamis légèrement inclinés sur l'horizontale, dont la partie inférieure plonge dans le lit et la partie supérieure forme déversoir à l'extérieur de l'enceinte. Les tamis sont solidaires de l'ensemble de l'appareil et par conséquent soumis eux aussi à la vibration. Sous l'effet des vibrations convenablement orientées, les grains ou granulés cheminent sur les tamis vers le déversoir supérieur, tandis que le solide pulvérisent traverse les tamis et reste dans le lit. La direction des vibrations et le plan moyen du tamis font un angle aigu, de telle façon que les vibrations du tamis ravorisent l'écoulement des produits en grains vers l'extérieur. L'inclinaison des tamis est déterminée dansbehaque cas particulier selon les règles de l'art. A condition qu'une partie du lit soit soustraite à l'agent de fluidisation, la circulation des produits dans le lit- et sur les tamis est obtenue de façon surprenante par l'effet conjugué de la fluidisation et de la vibration. Si lton supprime la vibration ou si on soumet la totalité du lit à l'action de l'agent de fluidisa- tion, on n'observe plus aucune circulation des produits. Si lton supprime la fluidisation, les produits s ' accumulent spontanément dans une zone quelconque privilégiée et les phénomènes de tamisage et de cheminement des grains sur les tamis ne sont plus observés. D'autres avantages et particularités ressortiront de la description donnée ci-après uniquement à titre d'exemple de modes de réalisation de l'invention. On se reportera au dessin annexé, dans lequel - les figures 1 et 2 représentent respectivement des vues schématiques en coupe vérticale et de dessus d'un appareil selon l'invention de type cylindrique ; - les figures 3 et 4 représentent respectivement des vues schématiques en coupe verticale et de dessus d'un appareil selon l'invention de type parallélépipédique. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un réacteur de fluidisation circulaire 10, comportant une entrée degaz de fluidl- sation 2 et des éléments rigides liés aux parois du réacteur 10, par exemple une grille 43 et, à la partie infdrieure, un générateur de vibration 3 engendrant des vibrations > - dans le sens de la flèche f. Le réacteur représenté est ouvert à sa partie supérieure, mais on pourra utiliser tout autre réacteur connu pour tenir compte d:es suJétions dues à la température du fluide, aux gaz dégagés, et aux poussières entratnées.A ce réacteur on ajoute à la partie supé- rieure un tamis légèrement incliné 7 débouchant en un point de d6- bordement 8. Les vibrations selon la flèche f sont sensiblement dirigées vers le tamis 7. Une partie centrale seulement-de la seé- tion de la grille 4 est alimentée en agent de fluidisation, par exemple par occultation d'une zone annulaire périphérique par un déflecteur annulaire 9. Le réacteur est alors utilisé pour traiter des produits en grains dans un lit de solide auxiliaire -pulvéru- lent. Dans certains cas, la granulation peut être faite dans le lit à partir du solide pulvérulent, Le produit à traiter est alors introduit à la partie supe- rieure en 1 et le gaz ou agent de fluidisation en 2. Les vibrations sont appliquées suivant la direction de la flèche f et le lit flui- disé s'établit au-dessus de la section centrale de la grille 4, construite en un matériau suffisamment rigide pour transmettre les vibrations à l'ensemble du lit. La zone périphérioue du lit n'est pas fluidisée, du fait de l'occultation de la grille par le déflecteur annulaire 9 ou du fait que la grille 4 comporte selon une variante une zone annulaire non perforée, de façon à bien distribuer le fluide de fluidisation dans la section centrale du réacteur. 62uel que soit le moyen, il est essentiel que le dis tributeur d'agent de fluidisation 2' alimenté par la conduite 2 débouche dans le réacteur avec une section plus étroite que celle de ce réacteur.Dans le lit fluidisé s'établissent alors, sous l'effet des vibrations, des courants de circulation représentés par les flèches telles que 6. Le tamis 7, solidaire du reste de l'ap- pareil, assure la séparation du solide auxiliaire pulvérulent qui le traverse sensiblement de haut en bas et des produits en grains qui, sous l'effet des vibrations, se déplacent à la surrace du tamis 7 et débordent en 8 où ils sont recueillis. Sur'les figures 3 et 4 représentant une réalisation de l'invention utilisant un lit fluidisé parallélépipédique, les mêmes notations qu'aux figures 1 et 2 ont été utilisées. 11 y a donc-dans ce cas deux tamis 7 aboutissant sur deux points de déversement 8 > les tamis étant alors disposés latéralement. Bien entendu, le lit fluidisé doit présenter,' alors,sur sur les parties latérales du réacteur une zone 5 non fluidisée obtenue en prévoyant 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 représentées, la parure non fluidisée correspond aux zones périphérique ou latérales de l'enceinte. Bien qu'il s'agisse de la réalisation la plus avantageuse du procédé selon l'invention, on peut évidemment concevoir des dispositifs où lapartienon fluidisée ne correspondrait pas obligatoirement à une zone périphérique ou latérale. Par ailleurs, il peut être nécessaire, dans les applications mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, d'apporter des calories au lit fluidisé. Ceci peut être réalisé, soit en chauffant le courant gazeux, soit en prélevant par un moyen quelconque une fraction de la substance solide pulvérulente, en la chauffant et en la recyclant. Grâce 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 granulométrie des particules. On peut citer, à titre non limitatif, tous les procédés de séchage, de traitements chimiques, thermiques ou d'enrobage de produits en grains dans un lit fluidisé. On utilise aussi le procédé et l'appareil selon l'invention dans la préparation de produits granulés. A titre d'exemple, un engrais complexe, contenant 10 ffi d'azote, 15 ffi d'acide phosphorique et 20 ss de potasse, a été broyé en parties inférieures à ) puis mis en suspension dans 25 ffi de son poids d'eau. On a fait tomber cette suspension, divisée en gouttes d'environ 5 mm de dia- mètre, dans un lit fluidisé de la même poudre d'engrais porté à 180 C. On a obtenu des grains secs et durs de 5 à 10 mm de diamètre4 L'appareil utilisé était celui qui est représenté sur les figures 1 et 2, avec collecteur de récupération des gaz. De meme on a pu granuler du plâtre en faisant tomber des gouttes d'eau, éventuellement additionnée d'un agent tensioactif et/ou de sulfate d'aluminium dans un lit fluidisé de plâtre à température ambiante. L'appareil utilisé était celui qui est représen- té sur les figures 3 et 4. On a obtenu des granules d'environ 10 ut de diamètre. On a également granulé une barbotine à 30 ffi d'eau préparée à partir de schiste en poudre, en la faisant tomber sous forme de gouttes, dans un lit fluidisé de sable à 25000. L'appareil utilisé était celui qui est représenté sur les figures 1 et 2 avec collecteur de récupération des gaz. On a obtenu des billes de schiste expansé de 1 à 5 mm de diamètre. On peut également utiliser le procédé selon l'invention pour granuler des matières alimentaires en poudre, telles que le cacao, le café, la poudre de lait, les farines de céréales, l'amS- don et ses produits d'hydrolyse. On peut soit faire tomber des gouttes d'eau, additionnée éventuellement de sucre, de parfums, de colorants, d'agent d'expansion, dans un lit fluidisé de la poudre à granuler, maintenu à une température convenable, soit mettre la substance à granuler en suspension ou en solution dans l'eau et la faire tomber sous forme de gouttes dans le lit fluidisé chauffé REVENDICATIONS - 1. Procédé de traitement et séparation de produits en grains traités dans une enceinte comportant un lit de solide pulvérulent soumis à un traitement simultané de fluidisation et de vi bration, caractérisé en ce qu'on soumet au traitement de fluidisation seulement une partie du lit, on utilise des courants de circulation, qui se créent de ce fait, pour séparer à l'intérieur même de 11 enceinte les produits en grains traités du solide pulvérulent et on utilise les vibrations pour évacuer les produits traités à 1 'extérieur. 2. Procédé de traitement et séparation de produits en grains selon la revendication 1, caractérisé en ce qu t on soumet au traitement de fluidisation seulement la partie centrale de l'encein- te. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on effectue la séparation des produits traités et du solide pulvérulent par tamisage dans une partie du lit non soumise au traitement de fluidisation. 4. Procédé de traitement et séparation de produits en grains selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on établit un lit comportant une partie verticale fluidisée et des parties non fluidisées, on soumet ce lit à des vibrations rectilignes appliquées en direction de la zone centrale du lit suivant un angle de O à 80 dégrés avec l'horizontale, on dispose à la partie supérieure du lit, dans la partie non fluidisée, des moyens de séparation granulométrique du produit en grains du solide pulvérulent soumis à la même vibration, dont une partie inférieure pénètre dans le lit ~ et dont la partie supérieure forme déversoir à l'extérieur de l'enceinte. 5. Procédé de traitement et séparation de produits en grains selon la revendication 4, caractérisé en ce quton dispose les moyens de séparation granulométrique à l'opposé du point d'application de la vibration. 6. Procédé-de granulation d'un produit pulvérulent, caractérisé en ce qu'on établit un lit de ce produit dont une partie - seulement est fluidisée, on provoque sa granulation par un moyen connu en soi, et on soumet les produits granulés au procédé selon l'une quelconque des revendications là 5. 7. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon 1 une quelconque des revenaications 1 à 6, comprenant un réacteur de fluidisation, avec des moyens d'introduction d'un agent de fluidisation, des moyens de mise en vibration dù réacteur et du lit fluidisé, caractérisé en ce qu'il comprend un distributeur d'agent de fluidisation alimentant seulement une partie du lit, des moyens~ de tamisage et des moyens d'évacuation par vibration du refus de tamisage. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens pour fluidiser seulement une partie du lit sont constitués par un distributeur d'agent de fluidisation de section plus étroite que celle du réacteur. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que 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 O à 80 degrés par rapport à lthorizontale, les moyens Fe 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 mAemes moyens sont disposés pour évacuer par vibrations le refus de tamisage à l'extérieur de l'enceinte. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens pour séparer le produit en grains du solide pul- vérulent sont constitués par des tamis solidaires de l'enceinte soumise aux vibrations, inclinés sur l'horizontale, dont la partie; inférieure pénètre dans ltenceinte et la partie supérieure consti- tue déversoir à l'extérieur du lit fluidisé. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que 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 ltextérieur. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les moyens de tamisage et les moyens de mise en vibration sont disposés sur le réacteur à l'opposé l'un de l'autre.