Brevet FR2314754A1 — publié le 19770114

La présente invention concerne un séparateur à air en lit fluidisé pour séparer un produit en vrac en plusieurs fractions, avec au moins deux chambres ventilées au travers dun-plancher poreux, ces chambres possédant chacune un soutirage pour une fraction de produit et étant reliées ensemble par une liaison guidant le produit. A partir de la demande de brevet publiée de la République Fédérale d'Allemagne n 1.533.558, on connaît par exemple un séparateur à air à lit fluidisé qui présente une chambre à lit fluidisé relativement étroite et très longue avec une chambre de séparation relativement haute au-dessus de la couche fluidisée. Au plafond de l'espace de séparation de la chambre à lit fluidisé, on a prévu plusieurs tubulures qui menent au moins à un séparateur à cyclone, Eventuellement, la chambre à lit fluidisé peut entre encore séparée dans sa longueur par une paroi transversale3 afin d'éviter une sorte de mouvement de retour des particules de produit fin maintenues en suspension dans l'espace de séparation; chaque espace de séparation partiel est ensuite associé à un cyclone particulier.Au travers du plancher poreux de cette chambre à lit fluidisé, on introduit de l'air de fluidisation produit par un ventilateur, par l'intermédj.aire d'un espace qui est séparé en plusieurs chambres à air partielles par des parois obliques. Avec cette forme de réalisation relativement coûteuse, on ne peut retirer du produit en vrac introduit que des particules de produit relativement fines qui sont ensuite rassemblées en dessous du ou des cyclones. Avec cette chambre à lit fluidisé, on ne peut donc traiter que des produits en vrac dont on doit séparer des particules très différentes en grosseur de grain ou en épaisseur. Des difficultés se produisent surtout quand le produit en vrac à séparer possède une répartition de grosseur de grain continue. La demande de brevet publiée n 1.001.570 de la République Fédérale d'Allemagne indique une autre forme de réalisaFion connue. Dans ce séparateur à lit fluidisé, le produit en vrac introduit doit titre réparé en une fraction grossiere et une fraction fine, alors que les particules de poussière sont ameaées avec l'air de fluidisation à un cyclone ou elles sont séparées.Le séparateur à lit fluidisé peut titre séparé par une paroi en deux chambres, et l'on peut tirer de la première chambre le produit le plus fin, et de l'autre le produit le plus grossier, à l'aide d'un déversoir de surface en face du niveau du produit; la paroi de séparation prévue entre les deux chambres laisse toujours une ouverture de liaison entre les deux chambres, au moins au niveau du plancher poreux ainsi que dans la zone en dessous du plafond de la chambre (dans l'espace de séparation au'dessus du lit fluidité). Ce séparateur connu à lit fluidisé travaille ec ce qu'on appelle une "mauvaise" fluidisation du lit formé par le produit en vrac introduit, c'est-à-dire que, avec une quantité ou vitesse de gaz relaLivement faible, il ne se produit qu'une stratifscation déterminée des fractions de produit, les grains les plus fins devant surnager sur les grains plus grossiers, alors que seules les particules les pluc fines ou particules de poussière sont évacuées avec l'air de fluidisation et ensuite séparées et rassemblées dans le cyclone. Cette forme de réalisation connue ne permet pas non plus une séparation précise en plusieurs fractions quand le produit en vrac à séparer présente une répartition continue de grosseur de grain. Le but de l'invention est de réaliser un séparateur à air à lit fluidisé du type indiqué au début, avec lequel on puisse obtenir, avec des moyens de construction relativement simples, une séparation parti- culièrement poussée de produit en vrac en plusieurs fractions, même si le produit introduit possède une répartition continue de grosseur de grain. Le moyen conforme à l'invention d'atteindre ce but consiste essentiellement en ce que la liaison guidant le produit entre les deux chambres à lit fluidisé est constituée par une canalisation de transport pneumatique reliant les caissons à ga. desdites chambres. Dans le séparateur de l'invention, on utilisera azurant tout - dans les deux chambres à lit fluidise - la notion de ce qu on appelle une "bonne" fluidisation du lit fluidisé, c'est-à-dire que chaque section de celui-ci est très homogène. Ainsi, on peut soutirer très sîmplenent les particules de produit fin et les particules très fines du lit fluidisé de chaque chambre. Si l'on part par exemple d'un séparateur à lit fluidisé avec deux chambres, le produit en vrac à séparer introduit dans la première chambre au-dessus du plancher poreux est d'abord fluidisé de la manière indiquée, le mélange de produit fin et de produit très fin ewnmené vers le haut à partir du lit de fluidisation à l'aide de l'air de fluidisatIon est ensuite introduit à l'aide d'une tubulure de transport pneumatique dans la deuxième chambre à lit fluidisé dans laquelle se produit de la meme façon un lit fluidisé approprié; le produit plus grossier non entraîné vers le haut par l'air de fluidisation est évacué de chaque chambre sous forme d'une fraction de produit fini au travers du soutirage correspondant, alors que le produit entraîné vers le haut à partir de la deuxième chambre, donc dans ce cas uniquement le produit très fin, est séparé de l'air sortant de cette chambre et il est recueilli. Avec un tel séparateur à deux chambres, on peut séparer en trois fractions, avec un pouvoir séparateur très grand, un produit en vrac présentant une répartition continue des grosseurs de grain. Evidemment, le pouvoir séparateur peut etre encore modifié par une régulation appropriée de l'air de fluidisation (en débit et en vitesse). Quand le produit en vrac introduit doit être séparé en plus de trois fractions, on peut prévoir en conséquence plus de chambres à lit fluidisé, qui travaillent en principe de façon semblable et parmi lesquelles on ne relie deux par deux que les chambres dont les fractions de produit à séparer se rapprochent le plus au point de vue grosseur de grain, cette liaison étant une liaison directe par tubulure de transport pneumatique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue latérale purement schématique d'un séparateur à air en lit fluidisé conforme à l'invention, avec deux chambres à lit fluidisé; et - la figure 2 représente une vue de dessus du séparateur de la figure I. Le séparateur 1 représenté sur les figures comprend une première chambre 2 et une deuxième chambre 3 à lit fluidisé. Pour chaque chambre 2, 3, on a prévu de préférence une enceinte particulière 4 et 5 qui comporte un plancher poreux 6; 7 servant de limite trférieure à chaque chambre.Au plancher 6 se raccorde un caisson 8 d'alimentation pour l'air de fluidisation qui est alimenté au travers d'un tube de raccordement 9 à partir d'un ventilateur 10 servant de source d'air et qui est introduit par le bas comme air de fluidisation dans la chambre 4, O travers du plancher 6; en dessous du plancher 7 de la chambre 3, se roue un caisson à air Il pour l'air de fluidisation qui est amené par un tube de raccordement 1 venant d'un ventilateur 13 servant de source d'air et qui est introduit au travers du plancher 7 dans la chambre 3. Les deux chambres 2- et 3 présentent en section droite une forme rectangulaire relativement étroite et allongée (voir figure 2) et elles sont branchées en série dans le sens longitudinal. L'enceinte 4 de la première chambre 2 comporte su sa face étroite 4a un raccord d'alimentation 14 pour le produit a séparer, alors què,sur la face étroite opposée 4b, on a prévu un soutirage sous la forme d'un raccordement 15 de soutirage au travers duquel on évacue la fraction plus grossière de produit fini de cette chambre, an niveau du plancher 6. Au plafond 4c de l'enceinte 4, on a prévu une pièce 4c' en forme d'entonnoir à laquelle se raccorde une extrémité d'une tubulure de transport pneumatique coudée 16 dont l'autre extrémité débouche par un raccord de plafond 17 dans la deuxième chambre 3. Ce raccord est prévu dans le plafond 5a de cette enceinte 5, contre la face étroite 5b voisine de la première chambre 2 de façon que le mélange de produit amené par la tubulure 16 tombe sensiblement à l'aplomb du lit fluidisé (non repéré) formé dans cette deuxième chambre 3.Sur la face étroite 5c opposée à la paroi 5b, on a prévu, exactement de la meme façon que dans l'enceinte 4 de la chambre 2, le soutirage de la fraction plus grossière de produit fini sous 1; forme d'un raccord 18 de soutirage, de façon que ce soutirage se trouve à peu près au niveau du plancher 7. Au plafond 5a de la deuxième chambre 3, se trouve également tme pièce 5a' en forme d'entonnoir. A cette pièce Sa, se accorde une tubulure 19 qui mène a un dispositif de séparation du produit très fin, ce dispositif se présentant dans ce cas sous la forme d'un séparateur à cyclone 20 mais pouvant être également constitué d'un autre dispositif approprié (par exemple cyclone multiple, filtre à manche ou analogue). Comme on le voit notamment sur la figure 1 " a chambre située en arrière par rapport à la direction générale de déplacement du produit > doSc dans ce cas la deuxième chambre 3, présenteau niveau du soutirage (raccord de soutirage 18) un espace ralativ.ment court 21 de séparation finale, qui est séparé du reste de la cha,nibre 3 par une paroi 22 allant du plafond 5a jusqu'à un point légèrement au dessus du plancher 7, si bien que la chambre 21 n'est ouverte vers le reste de la chambre qu'au voisinage du plancher 7.Ceclui-ci peut présenter dans la zone en dessous de la chambre 21 une alimentation particulière en air de fluidisation au travers d'une tubulure de dérivation 12a (voir figure 2) qui est dérivée du tube de raccordement 12 et présente éventuellement un registre de régulation d'air (non représenté). A l'extrémité supérieure de la chambre 21, se raccorde un tube de liaison 23 qui, comme la monte clairement la figure 1, est au moins en partie coudé et disposé de façon à déboucher dans la deuxième chambre 3 à cté de la tubulure 16 dans le raccordement 17 de l'enceinte 5. La chambre 21 sert à éliminer du produit arrivant au raccord 18 le produit très fin ntappartenant pas à la répart.:tion de grosseur de grain de cette fraction de produit fini à soutirer. Pour cela, l'air de fluidisation introduit au travers du plancher 7 en dessous de la chambre 21 peut etre éventuellement régulé de façon qu'il traverse la couche fluidisée en écoulement avec une pression un peu plus élevée (que dans le reste de cette chambre à lit fluidisé). Le séparateur 1 de l'invention peut travailler de manière courante avec l'air extérieur. Dans de nombreux cas, il est cependant avantageux de conditionner de façon appropriée l'air introduit comma air de fluidisation, de façon par exemple à réchauffer le produit en vrac présent dans le séparateur, à le sécher ou à le refroidir, ce pour quoi on peut installer dans le tube de raccordement entre le ventilateur approprié et le caisson à air correspondant un échangeur de chaleur pour climatiser l'air de fluidisation, comme on l'a représenté en pointillé dans les tubes 9 et 12, en 24 et 25. Un tel traitement du produit en vrac peut ainsi être réalisé simultanément avec la séparation du produit introduit. Indépendamment de la forme de réalisation décrite et représentée sur les dessins, le séparateur de l'invention peut présente évidemment d'autres caractéristiques pouvant influer sur le travail de séparation et sur le pouvoir séparateur et par conséquent sur l'effcucité du séparateur en lit fluidisé.Ainsi, par exemple, le plancher poreux d'au moins une chambre peut Autre mis en oscillation par un dispositif vibrant approprié; on obtient une autre possibilité d'influence en donnant 9 plancher poreux des chambres (ou d'au moins une chambres une 14dèrc inclinaison en direction de son soutirage. F ce qui concerne par ail'e'rs la réalisation du plancher poreux lui-meme, l'expression "poreux" peut avoir un sens très large, c'est-à-dire que la porosité du plancher peut:: autre choisie en fonction du degré de finesse du produit en vrac à traiter, c'est-à-dire que, pour des produits relativement fins ou pulvérulents, on peut utiliser des plaques de plancher d'une finesse correspondante, alors que,pour des produits en vrac à gros grains, on peut utiliser par exemple une sorte de fond perforé ou de grille avec des ouvertures relativement grandes pour le passage de l'air de fluidisation.Une autre possibilité d'action sur le pouvoir séparateur de cet appareil à lit fluidisé peut consister à prévoir en supplément dans une ou dans toutes les cl-E3tlzbres des dispositifs intérieurs appropriés, comme par exemple des déflecteurs ou analogues; la fluidisation du lit peut de plus Stre influencée par la forme du caisson à air prévu en dessous du plancher poreux d'urne chambre à lit fluidisé (en vue d'une fluidisation uniforme, on a choisi par exemple dans la première chambre 2 un caisson 8 qui se rétrécit en section droite depuis l'extrémité tournée vers le tube de raccordement jusqu'à l'extrémité opposée). Alors que la liaison guidant le produit, constituée d'une tubulure de transport pneumatique, est constituée essentiellement entre les caissons à gaz des deux chambres d'un coude à 180 , on pt choisir évidemment une autre forme adaptée aux conditions de montage; pour améliorer le transfert pneumatique du mélange de produit fin d'une chambre à la suivante, ce transport pneumatique peut autre au moins sur une partie de sa longueur du type à injection. Pour le montage du séparateur, on ajoutera que les deux chambres d'une constittftion particulière et reliées ensemble uniquement par la canalisation de transport pneumatique peuvent Ètre également placées de façon appropriée dans une enceinte commune. Le séparateur de l'invention peut titre utilisé pour les différents produits en vrac, ceux-ci étant parfaitement secs QU pouvant présenter une certaine humidité. Pour le mode de fonctionnement du sépara- teur de l'invention, on donnera rapidement dans ce qui suit un exemple de separation qui a pu être obtenu au cours d'un essai pratique avec la forme de réalisation représentée sur les dessins.Dans t essai, on lit séparer en trois fractions du sable présentant une répartition de grosseur de grain de 0 à 3 mm, à savoir A Sable tres fin (charge) . O à 0,074 ira 3 Sable fin : O,)7L à 0,3 mm C Sable grossier : 0,3 a 3 Le produit en vrac (sable) introduit dans la chambre 2 par le raccord d'alimentation 14 a été soumis à un premier étage de sêpa ration, et ensuite la fraction C (étalement des grains de 0,3 à 3 mm) a été extraite du raccordement 15, alors que le produit fin (en dessous de 0,3 mm de grosseur de grain) a été transporte par la canalisation 16 dans la deuxième chambre de triage suivante 3. A l'aide du lit fluidisé dans la chambre 3, la fraction B de produit fini (étalement des grains de 0,074 à 0,3 mm) a éte extraite de ce deuxième étage de separation par le raccord devent 18, alors que la fraction A de produit très fin (dimension de grain en dessous de 0,074 mm) a été séparée dans le cyclone 20 du courant d'air de fluidisation et rassemblée en dessous. On a pu atteindre un pouvoir séparateur particulièrement grand, bien que le produit en vrac de départ ait présenté une répartition continue des grains. Bien entendu, diverses modifications peuvent autre apportées par l'home de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent autre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Séparateur è air en lit fluidisé pour séparer un produit en vrac en plusieurs fractions, avec au moins deux chambres ventilées au travers d'un plancher poreux, ces chambres possédant chacune un soutirage pour une fraction de produit et étant reliées ensemble par une liaison guidant le produit, caractérisé en ce que la liaison guidant le produit entre les deux chambres à lit fluidisé est constituée par une canalisation de transport pneumatique reliant les caissons à gaz desdites chambres. 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tubulure de transport pneumatique est constituée essentiellement d'un tube coudé dont les extrémités débouchent dans les chambres appropriées à lit fluidisé, au niveau des plafonds correspondants des chambres 3. Séparateur selon la revendication 1, caracrérisé en ce que le soutirage de chaque fraction de produit plus grossier de chaque chambre se trouve à une extrémité du plancher poreux, à peu près au niveau de ce plancher, alors que la canalisation de transport pneumatique est prévue pour les autres fractions de produit. 4. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les chambres à lit fluidisé possèdent en section droite une forme rectangulaire rel-ativement étroite et allongée et en ce qu'elles sont branchées l'une derrière l'autre dans le sens longitudinal. 5. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on a prévu plus de deux chambres à lit fluidisé, caractérisé en ce que seules sont reliées deux à deux celles dont les fractions de produit à séparer sé rapprochent le plus -au point de vue grosseur de grain, cette liaison étant une liaison directe par tubulure de t-anspDlt pneumatique. Séparateur selon l'une quelconque des revendica-.iû. - prdences, caractérisé en ce que la chambre à lit fluidisé située (s l'arrière - en considérant le sens général de déplacement du produit présente dans la partie avant le soutirage de la fraction de produit plus grossière une zone relativement courte de séparation finale qui n est ouverte ers le reste de l'espace de séparation de cette chambre qu'n proximité du plancher de la chambre et dont l'extrénitS supérieure se raccorde à un tube de liaison qui débouche par en haut dans cette chambre arrière en commun avec la canalisation de transport pneumatique venant de la chambre à lit fluidisé précédente. 7. Séparateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre arrière est reliée à un dispositif de séparation pour la récupération du produit très fin, par l'intermédiaire d'une caunlisatico qui est raccordée au plafond de la chambre. 8. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque chambre à lit fluidisé est associée avec un caisson situé en dessous du plancher poreux et en liaison avec une source d'air. 9. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 6 et 8, caractérisé en ce qu'on a installé en dessous du plancher poreux de la zone de séparation finale une tubulure de dérivation spéciale réglable de la source d'air. 10. Séparateur selon l'une quelconque des revendications 8 et g, caractérisé en ce qu'un échangeur de chaleur conditionnant l'air de fLugdi sation est associé à au moins une source d'air. Il. Séparateur selon l'une quelconque des revendications prdeédentes, caractérisé en ce que le plancher poreux d'au moins une chambre à lit fluidisé est muni d'un dispositif de vibration. 12. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précédentes > caractérisé en ce que le plancher poreux des chambres à lit fluidisé présente une légère pente en direction du soutirage de la fraction de produit fini. 13. Séparateur selon l'une quelconque des revendications précEdentes, caractérisé en ce qu'on a prévu une enceinte spéciale pour chaque chambre à lit fluidisé. 14. Séparateur selon l'une quelconque des revendications prEcédentes, caractérisé en ce que l'alimentation en produit de chaque chambre à lit fluidisé est prévue à l'extrémité opposée au soutirage de la fraction de produit fini. 15. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la canalisation de transport pneumatique est constituée sur le mode à injection entre deux chambres à lit fluidisé reliées ensemble.