Brevet FR2419746A1 — publié le 19791012

La présente invention concerne les filtres rotatifs fonctionnant sous vide et, en particulier, des voies et moyens per fectionnés pour effectuer le lavage de ltétoffe du filtre sans interrompre ltopération de filtration. Au cours du fonctionnement de filtres rotatifs, comme des filtres à vide comportant un tambour ou un ou des disques pouvant tourner, lorsque chaque secteur du filtre traverse, au cours de sa rotation, la suspension d'alimentation se trouvant dans la cuve, du filtrat est aspiré à travers ltétoffe cependant que des matières solides sont retenues à sa surface. Après ltémer- gence du secteur hors de la suspension, une application continue d'un vide contribue au séchage du gâteau, et un liquide de lavage peut aussi être appliqué pour déplacer le filtrat se trouvant encore dans le gâteau.Puis, lorsque le secteur se rapproche du point de nouvelle submersion, le vide est relâchée et une pression positive est appliquée pour provoquer une chute du gâteau quittant la surface du filtre pour aller vers sa décharge, puis le secteur est à nouveau submergé pour répéter le cycle. Une opération appropriée de filtration exige que Ilétoffe recouvrant le filtre et servant de milieu de filtration soit maintenue propre. C'est-à-dire que ltétoffe doit être poreuse. Dans de nombreuses opérations, une partie des matières solides entre dans les pores de l1e'toffe qu'elle bouche ou oblitère et cela provoque finalement un arrêt de l'appareil en vue du nettoyage ou du remplacement du milieu de filtration. Dans une filtration destinée à séparer de la cire de paraffine solide d'un me lange d'huile brute et d'un solvant d'extraction comme de la méthyl-éthyl-cétone, le mélange est refroidi afin de solidifier la cire et la suspension refroidie résultante est filtrée. De par sa nature, la cire est tenace et, de plus, l'huile brute contient de nombreuses impuretés solides. Il en résulte que le milieu de filtration se bouche relativement vite, ce qui provoque des arrêts fréquents pour le nettoyage.Un tel nettoyage exige un solvant chaud, ce qui entraîne un arrêt de durée considérable puisque la totalité du filtre est chauffée puis refroidie à nouveau. L'objet de la présente invention est de proposer, dans un filtre rotatif à vide, des voies et moyens pour laver par un courant inverse le milieu de filtration au cours de chaque cycle de filtration continue. Un autre objet consiste à proposer un procédé permettant d'utiliser un filtre pour séparer de la cire de paraffine d'une huile brute et d'un solvant refroidis, tout en maintenant ltétoffe du filtre à ltétat de non-bouchage. Un objet supplémentaire important consiste à proposer un agencement de tambour selon lequel un collecteur, disposé immédiatement au-dessous de chaque secteur du filtre, constitue un réservoir de liquide de lavage (ou filtrat) au sein du tambour entre la surface de filtration et la valve. Le liquide de lavage est rendu ainsi facilement disponible pour laver Ilétoffe avec le minimum de dépense d'énergie. C'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire que le filtrat servant au lavage de ltétoffe soit aspiré dans un circuit hydraulique complexe, mais que ce filtrat ne doit parcourir qutune courte distance pour pénétrer dans un simple collecteur ou réservoir à compartiment unique s'étendant le long du tambour et communiquant directement avec le secteur en des points espacés le long de celui-ci.Il en résulte que lorsqu'une pression inverse est appliquée, il suffit que le liquide de lavage (ou filtrat) soit directement déplacé du collecteur en traversant ltétoffe. Un autre objet encore concerne un agencement de tambour selon lequel le collecteur est fixé à la surface interne du tambour de façon à constituer une partie de la structure de celui-ci, afin de contribuer à sa solidité mécanique et d'éliminer 11 existence d'un ensemble de conduits entre le collecteur et les secteurs de filtration à la surface du tambour. Selon l'invention, la valve du filtre est montée de façon que, lorsque chaque secteur amorce sa rentrée en submersion dans la suspension, ce secteur est soumis à l'action d'un vide pendant une courte période suffisante pour remplir de filtrat le secteur et le dispositif hydraulique qui lui est associé et comporte des collecteurs et conduits; puis, pendant que le secteur est encore submergé une pression positive est appliquée pour qu'une partie du filtrat soit refoulée de ce dispositif et traverse à nouveau le milieu de filtration pour parvenir dans la cuve. La pression nécessaire au contre-lavage peut être obtenue à l'aide d'un gaz ou d'un liquide, ou des deux, passant par la valve du filtre et son dispositif hydraulique.Dans des cas spéciaux où le bouchage est particulièrement tenace, un nettoyage supplémentaire peut être réalise par ltenvoi d'un supplément de solvant vers ltétoffe. Cet écoulement inverse ou contre-lavage de loge les matières solides de l'étoffe. Si l'on utilise du gaz ou du liquide supplémentaire, on le choisit de façon qu'il soit compatible avec la matière soumise à la filtration. Par exemple, lors de la séparation de la cire de paraffine de l'huile brute et de la méthyl-éthyl-cétone (solvant) on peut utiliser une solution de solvant limpide. Dans le cas normal ne nécessitant pas un supplément de solvant sous pression, un avantage de l'invention réside dans le fait que le contre-lavage est réalisé virtuellement sans frais de solvant.Il en est ainsi, car le liquide utilise pour le contre-lavage est aspiré de la suspension et lui est renvoyé sans perte ou dilution de la suspension. Afin de garantir la disponibilité d'un volume de filtrat suffisant pour le contre-lavage, le filtre comporte des collecteurs internes disposés entre les secteurs superficiels et la valve. Le volume approprié de liquide de lavage est déterminé empiriquement, et les conditions du contre-lavage sont ajustées pour y correspondre. Dès que le contre-lavage est achevé, la valve soumet à nouveau le secteur à l'action d'un vide et ce secteur recommence à fonctionner normalement avec aspiration du filtrat à travers ltétoffe, cependant que les matières solides se déposent à la surface de celle - ci et, après son émergence de la suspension, le gâteau est lavé, séché davantage et décharge. Afin de permettre une compréhension et une mise en oeuvre plus faciles de l'invention, un exemple nullement limitatif sera maintenant décrit plus en détail, en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un filtre à tambour rotatif selon l'invention; la figure 2 est une coupe frontale d'une valve du filtre selon l'invention; la figure 3 est une coupe latérale de la valve de la figure 2, dans le plan de la ligne 3-3, en regardant dans le sens des flèches;; les figures 4 à 8 sont des coupes simplifiées d'un secteur unique du filtre, au cours d'une suite de stades opératoires pendant lesquels ltétoffe du filtre est soumise à du contrelavage selon l'invention, la figure 9 est une coupe partielle du tambour, au voisinage de sa surface, lorsquton le regarde dans le sens de la longueur sur la figure I; la figure 10 est une vue de cté d'une partie de la surface du tambour de la figure 9 que lton regarde dans le sens des flèches 10 la grille d'égouttage étant enlevée pour la clarté de la présentation; la figure 11 est une coupe partielle de la structure de la figure 10 lorsqu'on regarde dans le sens des flèches 11 de la figure 10. Les figures illustrent un filtre de déparaffinage d'une huile à l'aide d'un solvant, convenant pour séparer la cire solidifiée d'un mélange refroidi d'huile brute et de solvant dans lequel la cire de paraffine était initialement dissoute a' des températures élevées. Le filtre fondamental 1 comprend une cuve 2, un tambour cylindrique 3 placé dans la cuve dans laquelle il peut tourner grâce à des tourillons 4 de ce tambour et à des paliers logés dans les parois terminales de la cuve. Un couvercle 7 recouvre le tambour et ferme la cuve. Une inspection peut être effectuée par l'un quelconque des orifices 8 recouverts de verre. En service, la suspension d'alimentation à filtrer est introduite dans la cuve 2 par une admission convenable, et un niveau constant est maintenu dans la cuve selon une pratique usuelle. La surface du tambour est divisée par des bandes longitudinales 9 de séparation et par un rebord extrême externe 10 en plusieurs secteurs individuels 11 de filtration. Chaque secteur contient une grille d'égouttage 12 surmontée d'un milieu de filtration 13 maintenu en place par le calfatage usuel.Pendant la rotation du tambour, les secteurs passent continuellement en submersion dans la cuve où se forme un gâteau à la surface du tambour pendant que du filtrat est aspiré à travers l'étoffe de filtration 13. Après la formation du gâteau, la rotation du tambour provoque ltémer- gence de ce tambour qui peut être soumis à des opérations sup plémentaires de lavage et de séchage, le tout sous l'influence d'une dépression due à une pompe usuelle (non représentée) et qui communique avec le secteur du filtre par la valve 14 puis par des orifices axiaux ménagés dans le tourillon 4, un conduit interne 16, un collecteur 17 et des orifices 18 de chaque secteur individuel 11. Un vide, appliqué à la valve 14 par les grandes ouvertures bridées 21, est maintenu continuellement dans la grande chambre 15 de la valve, la communication du vide s'effectuant à l'aide des orifices ménagés dans le tourillon chaque fois que ces orifices sont alignés au cours de leur rotation avec la chambre 15. Ainsi, les orifices sont soumis à l'action du vide chaque fois qu'ils ne sont pas recouverts par des blocs de pontage ou d'obturation ou qu'ils ne sont pas directement reliés à une zone de pression séparée, comme représenté en 23. Les figures 4 à 8 illustrent le fonctionnement du filtre pendant les étapes du cycle de lavage. Lorsque le bord avant du secteur 11 commence sa submersion, un orifice 24 du tourillon s'aligne sur un petit trou 26 du bloc d'obturation et assure une communication avec la chambre à vide 15. Ainsi, un vide est appliqué par un conduit à la sortie avant 18 du secteur, et le secteur ainsi que les conduits associes commencent à se remplir. La rotation continuant, l'orifice avant 24 du tourillon dépasse la petite ouverture 26 du bloc d'obturation et le vide est coupé, mais l'orifice arrière 27 du tourillon s'aligne sur un autre petit trou 28 du bloc et le vide est de nouveau appliqué aux sorties arrière 18 du secteur jusqu'# remplissage du conduit arrière. La poursuite de la rotation aligne les orifices avant 24 et arrière 27 avec les ouvertures 29 communiquant avec une source de pression par la zone sous pression 23 et un conduit 31. L'application de la pression refoule le mince gâteau loin de la surface du tambour, et se poursuit jusqutà ce qu'un volume, choisi au préalable, de filtrat présent dans le circuit hydraulique, soit refoulé à travers ltétoffe de filtration pour revenir dans la cuve. Comme noté, il suffit dans le cas normal d'utiliser pour le contre-lavage une partie seulement du contenu du circuit hydraulique pour préparer ltétoffe en vue d'un autre cycle. Le volume de contre-lavage est avantageusement déterminé de façon empirique pour une installation donnée.En ajustant les réglages de valve ou de pression, on commande la durée et la force de sous souspression en sens inverse, ce qui permet de régler le volume du liquide de contre-lavage. Llécoulement en sens inverse du filtrat traversant ltétoffe submergée edu filtre constitue un lavage dynamique et uniformément distribué agissant régulièrement sur la totalité d'un secteur. Ce procédé peut servir dans n'importe quelle opération de filtration dans laquelle une formation de gâteau se produit rapidement, de sorte qu'on dispose de beaucoup de temps pour conduire un contrelavage et pour reformer du gâteau après ce contre-lavage. Une fois le contre-lavage achevé, la poursuite de la rotation du tambour aligne des secteurs successifs sur la grande chambre à vide en vue de réaliser une formation de gâteau et son séchage avant sa décharge. Les figures 9 à 11 illustrent avantageusement l'emplacement des collecteurs et l'agencement du tambour. On voit que chaque secteur Il comporte des orifices i8 avant et arrière au voisinage de ses bords avant et arrière.TeIs qu'on les utilise ici, les mots "avant" et "arrière" se réfèrent au sens de rotation du tambour. Comme illustré, tous les orifices avant d'un secteur donné communiquent avec un collecteur avant commun 17 et tous les orifices arrière d'un secteur communiquent avec un collecteur arrière commun 17. Un seul conduit 16 relie alors chaque collecteur avec l'un des orifices du tourillon assurant par l'intermédiaire d'une valve la communication avec une source de vide. Cette disposition faisant appel à des conduits uniques réduit le nombre des conduits internes et permet d'utiliser de plus gros conduits, et de plus gros orifices ménagés dans le tourillon, ce qui augmente le rendement hydraulique du filtre. Les collecteurs sont rectangulaires. Chaque collecteur d'un secteur donné est place' aussi près que possible du collecteur adjacent d'un secteur adjacent avec interposition d'un raccord, placé de préférence directement sous une bande de séparation. Ainsi, le collecteur arrière d'un secteur quelconque est disposé près du collecteur avant du secteur qui lui succède immédiatement, et l'axe situé entre les collecteurs se trouve sous la bande 9 de séparation des secteurs. Les collecteurs servent d'éléments de renforcement du tambour du fait qutils sont fixés sur leur longueur, par une soudure continue ou par une série de points de soudure, à la paroi interne du tambour. De même, les orifices ménagés dans la paroi du tambour et ceux ménagés dans la paroi supérieure du collecteur sont alignés les uns avec les autres, et leurs bords périphériques sont raccordés de façon étanche, habituellement par soudage. Chaque secteur comporte plusieurs orifices 18 avant et arrière. Les orifices ont la forme de fentes allongées disposées aussi près que possible d'une bande de séparation et parallèlement à celle-ci. Cela garantit la présentation du maximum d'ouverture permettant un écoulement de liquide lorsque orifice se trouve du cote bas du secteur. De meme, l'orifice en forme de fente est très facile à souder de façon étanche à un orifice correspondant de la paroi supérieure du collecteur avec lequel il est aligné pour assurer la communication avec ce collecteur. L'emplacement de l'ouverture en forme de fente par rapport à la paroi latérale du collecteur le plus près possible de la bande de séparation est important. Comme on le voit, un côté de la fente doit être proche du bord supérieur de la paroi latérale du collecteur. Cela maintient à tout moment une ou plusieurs fentes au voisinage du bord inférieur du secteur pendant que cette partie du tambour se trouve hors de la suspension, que le secteur soit ascendant ou descendant, ce qui facilite ltenlè- vement du filtrat. L'emplacement de la fente contribue aussi à la décharge du gâteau par une insufflation de gaz en sens inverse à travers la fente arrière.En effet, lorsqu'un secteur descend vers le niveau de décharge, l'orifice arrière est en haut et le rôle du collecteur est d'emprisonner et de retenir de lthumidité résiduelle ou entraînée risquant, sinon, d'être entraînée pour revenir dans le gâteau de filtre lorsque du gaz comprime est insufflé par l'orifice arrière en vue de la décharge du gâteau. En outre, l'emplacement des orifices aux côtes extrêmes opposés du secteur garantit un balayage de la totalité du secteur pendant la purge, lorsque du gaz sous pression positive est introduit par la fente arrière et est aspiré sous vide en passant par la fente avant descendante. Le caractère complet du balayage est encore augmenté par le décalage des orifices avant et arrière les uns par rapport aux autres, comme représenté sur la figure 10. Le filtre comporte une grille 12 d'égouttage fixée entre les bandes 9 de séparation, et une étoffe 13 de filtration maintenue en place de façon appropriée par des enroulements de fils et un calfatage classiques. L'appareil comporte-une plaque déflectrice usuelle destinée à guider le gâteau déehargé et à le faire parvenir dans une vis dtenlèvement du gâteau ou dans un autre convoyeur. La configuration et l'emplacement physique des collecteurs sont importants pour deux raisons. En premier lieu, ils améliorent l'agencement du tambour parce qu'ils sont fixés à sa surface interne sans conduits intermédiaires. En second lieu, et cela est très important pour les lavages cycliques, les collecteurs constituent un réservoir de liquide de lavage (filtrat) juste au voisinage du secteur de filtration.Cela signifie que l'aspiration du volume nécessaire au lavage gaspille très peu d'énergie et qu'il faut très peu d'écoulement en sens inverse pour effectuer un écoulement uniforme du faible volume de filtrat nécessaire pour laver ltétoffe. Ainsi, c'est cette utilisation du collecteur comme réservoir de liquide de lavage placé au voisinage direct du secteur de filtration qui réduit à leur minimum le temps des cycles de contre-lavage et la consommation d'énergie. Bien que l'invention ait eété décrite à propos d'un filtre à tambour rotatif, elle ne se limite pas à cette forme de filtre car l'invention peut servir pour d'autres filtres rotatifs, comme des filtres comportant un ou plusieurs disques, dans lesquels des secteurs successifs de filtration tournent de façon à pénétrer dans une suspension d'alimentation, à y être submergés et à en sortir, avec application d'un vide et formation d'un gâteau à la surface du milieu de filtration pendant que du filtrat traverse par aspiration ce milieu. Le dispositif de l'invention pour nettoyer ltétoffe ou milieu de filtration peut fonctionner à chaque cycle ou passage d'un secteur dans la suspension à filtrer. Si l'invention a été décrite dans le cas d'un tel lavage à chaque cycle, elle peut être mise en oeuvre à une fréquence plus faible dont la nécessite peut être déterminée par voie empirique. En tout cas, ce meilleur lavage diminue les temps d'arrêt, augmente la vitesse de filtration et accroit la durée de service de Irétoffe de filtration. Dans le cas de la séparation d'une cire de paraffine de l'huile brute et du solvant, une diminution des arrêts réduit l'usure et la déchirure des matériaux de construction,en raison de la très forte diminution des variations extrêmes de température entre le lavage à chaud (à 820C environ) et un fonctionnement normal (à une température pouvant s'abaisser jusqu'à -260C environ). L'invention ne se limite pas à des filtres comportant des orifices avant et arrière, mais elle peut facilement s'adapter à divers types de dispositifs hydrauliques. De même, dans la forme de réalisation illustrée, il n'est pas nécessaire d'utiliser aussi bien le circuit avant que le circuit arrière pour le contre-lavage car lton peut en utiliser l'un ou l'autre separement. Il n'est également pas nécessaire d'utiliser simultanément les deux circuits, avant et arrière, pour le contre-lavage, car il peut s'avérer souhaitable de les disposer en série en vue d'un écou- lement en sens inverse réalisant un lavage prolongé. Toutes ces variantes entrent dans le cadre de la présente invention. On voit donc que, sans sortir du cadre de l'invention, de nombreuses modifications peuvent être apportées au filtre rotatif à vide décrit et représenté, et a' son procédé de mise en oeuvre. REVENDICATIONS 1. Filtre rotatif à vide, dans lequel une étoffe ou un milieu de filtration est fixé par-dessus un organe d'égouttage à la surface d'un élément filtrant tourillonnant dans une suspension contenue dans une cuve, du gâteau se forme à mesure que la rotation des secteurs successifs du filtre en provoque la submersion dans la cuve puis la sortie hors de la suspension pendant qu'un vide est appliqués à l'aide d'une valve, à l'intérieur du milieu de filtration, et le vide est relâché pour provoquer la décharge du gâteau après son émergence de la suspension, le filtre étant caractérisé en ce qu'il comporte un équipement permettant de nettoyer ltétoffe de filtration et comprenant un dispositif associé à la valve pour appliquer le vide à chaque secteur lorsqu'il commence à être submergé dans la cuve et pour continuer l'application du vide jusqu'à ce que le secteur et le circuit des conduits qui lui est associé et qui le relie à la valve soient essentiellement pleins de filtrat, un dispositif destiné à arrêter l'application du vide pendant que le secteur reste submergé, un dispositif destiné à appliquer une pression à ce circuit des conduits pour refouler un volume choisi du filtrat et lui faire parcourir un trajet en sens inverse dans le circuit des conduits et traverser Irétoffe pour pénétrer dans la cuve, et un dispositif destiné à appliquer immédiatement à nouveau le vide a' la surface du secteur pour y reformer un gâteau de filtre tout en aspirant du filtrat à travers ltétoffe de ce secteur. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil comprend un tambour rotatif dont la surface est divisée en des secteurs longitudinaux, et en ce que le circuit des conduits comprend,pour chaque secteur, au moins un collecteur allongé fixé à la surface interne du tambour directement au voisinage du secteur et en communication directe avec lui par l'intermé- diaire d'orifices ménagés dans la paroi du tambour et alignés avec des orifices percés dans ce collecteur. 3. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à appliquer une pression au filtrat se trouvant dans le circuit des conduits introduit du gaz comprimé. 4. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à appliquer de la pression au filtrat se trouvant dans le circuit des conduits introduit du liquide sous pression. 5. Procédé de filtration à l'aide d'un filtre rotatif sous vide comportant plusieurs secteurs recouverts d'un milieu poreux pour la filtration, montes de façon que des secteurs adjacents soient successivement submergés sdans une suspension avec application d'un vide destiné à aspirer à travers ce milieu poreux du filtrat dans le circuit hydraulique du filtre tout en provoquant le dépôt des matières solides sur ce milieu poreux puis, après que le secteur ait émergé de la suspension, le gâteau soit déchargé de ce milieu poreux de filtration, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes selon lesquelles on collecte un volume de filtrat dans un réservoir disposé dans le circuit hydraulique au voisinage de ce secteur et en communication hydraulique directe avec lui, on arrête l'application du vide et l'on applique une pression à ce filtrat pendant que le secteur est encore submergé, on continue l'application de la pression jusqu'à ce qu'un volume choisi de filtrat ai#t e'été refoulé du réservoir à travers le milieu poreux de filtration, puis l'on applique un vide à ce secteur pendant qu'il est encore submergé. 6. Filtre, caractérisé en ce qutil comprend un tambour cylindrique comportant des tourillons sur ses extrémités opposées et pouvant tourner dans une cuve de façon que des parties successives du tambour pénètrent par la rotation dans le liquide contenu dans la cuve pour s'y submerger puis en sortir, la surface de la paroi incurvée externe du tambour étant divisée par des bandes longitudinales de partage en plusieurs secteurs de filtration allant d'une extrémité à l'autre du tambour, une paroi placée à chaque extrémité du tambour fermant les extrémités de ces secteurs; un milieu de filtration disposé par-dessus les secteurs; plusieurs orifices ménagés axialement dans l'un des tourillons; plusieurs orifices percés dans la surface du tambour et espacés le long d'un côté au moins du secteur au voisinage de la bande de séparation; au moins un collecteur placé le long de la paroi interne du tambour sous l'un des bords latéraux de chacun des secteurs; des orifices percés dans la paroi supérieure du collecteur et qui sont alignés avec les orifices perces dans le tambour; un organe de liaison étanche des bords périphériques des orifices du collecteur avec les bords périphériques des orifices du tambour, un seul conduit reliant le collecteur à un orifice ménagé dans l'un des tourillons, et le collecteur étant fixé directement à la paroi interne du tambour; une valve de communication avec le conduit unique comprenant un dispositif permettant d'appliquer selectivement un vide et une pression à ce conduit et au collecteur et permettant d'amorcer successivement l'application d'un vide à ce conduit pendant le début de la submersion du secteur et de continuer l'application du vide au moins jusqutà ce que le collecteur soit rempli de filtrat et le secteur soit submergé, puis d'arroter 11 application du vide et d'appliquer une pression au filtrat se trouvant dans ce conduit afin de déplacer au moins une partie du filtrat du collecteur à travers ce secteur et à travers ce milieu de filtration, puis de réappliquer un vide à ce conduit pendant que le secteur reste submergé. 7. Filtre selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tambour comporte le long des deux côtes de chacun des secteurs des orifices voisins des bandes de séparation; un collecteur est disposé sous chaque côté du secteur et comporte des orifices alignés et reliés de façon étanche avec les orifices de la paroi du tambour, chacun des collecteurs étant relié par un seul conduit à un orifice du tourillon; les parois adjacentes de collecteurs adjacents sont planes, et ces collecteurs sont fixés directement à la paroi interne du tambour. 8. Filtre selon la revendication 6, caractérisé en ce que les orifices ménagés à la surface du tambour et dans les collecteurs ont la forme de fentes allongées disposées parallèlement aux bandes de séparation. 9. Filtre selon la revendication 7, caractérisé en ce que les orifices ont la forme de fentes allongées et, dans chaque secteur, les fentes allongées le long d'un bord longitudinal du secteur sont décalées par rapport aux fentes allongees disposées le long de l'autre bord longitudinal de ce secteur.