Brevet FR2590502A1 — publié le 19870529

PROCEDE DE SEPARATION DE POUDRE POLYMERE ET DE GAZ PORTEUR La présente invention se rapporte à un procédé destiné à la séparation de poudre polymère d'un gaz por- teur, en introduisant un mélange de la poudre polymère et du gaz porteur dans un séparateur a cyclone et en évacuant la poudre polymère ainsi séparée au moyen d'un dispositif d'alimentation rotatif depuis une trémie pré- vue au-dessous du séparateur à cyclone. Dans l'art antérieur, il est bien connu d'intro- duire un mélange d'un polymère et d'un ou de plusieurs monomères fortement volatiles, lequel mélange a été ob- tenu lors de la polymérisation des monoméres, en tant que courant mixte de gaz monomére et de poudre polymère dans un séparateur à cyclone, d'extraire le gaz monomére depuis une partie supérieure du séparateur à cyclone, de faire passer la poudre polymère à travers une partie in- férieure du séparateur à cyclone pour l'amener dans une tremie et l'extraire ensuite de la trémie lors de la sé- paration du mélange dans le polymère et le ou les mono- meres (voir, par exemple, les publications de brevets Japonais n' 3587/1964 et 90329/1974). Il est également de pratique courante d'acheminer la poudre polymère et son mélange avec un gaz porteur puis de séparer le mé- lange ainsi acheminé de la même manière que cela a été décrit ci-dessus. Il est également de pratique commune d'ajuster la quantité d'un polymère qui doit être éva- cuée d'une tremie en utilisant un dispositif d'alimenta- tion rotatif et en faisant varier la vitesse de révolu- tion du dispositif d'alimentation rotatif. Dans un procédé de production réelle de poudre polymère, la quantité de poudre polymère à introduire dans un séparateur a cyclone n'est pas toujours constan- te, mais soumise à des variations. En outre, l'aptitude à l'écoulement de la poudre polymère varie en fonction du poids moléculaire, de la composition, etc. du polymè- re. Lorsque le dispositif d'alimentation rotatif est actionné à une vitesse de révolution constante, les va- riations mentionnées ci-dessus peuvent entrainer des va- riations du niveau de poudre dans la trémie et dans cer- tains cas, provoquer lB colmatage de celle-ci. Une apti- tude réduite à l'écoulement de la poudre polymère peut par ailleurs provoquer l'obstruction d'un élément de guidage de la poudre polymère, disposé entre le sépara- teur à cyclone et la trémie. Par conséquent, la sépara- tion de la poudre polymère du gaz porteur dans le sépa- rateur à cyclone risque alors de ne plus être possible. De ce fait, le séparateur à cyclone est habituellement actionné tout en contrôlant la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif de telle manière que le niveau de poudre dans la trémie soit maintenu cons- tant. Ce procédé n'est toutefois pas efficace à l'égard du colmatage éventuel entre le séparateur à cyclone et la trémie. Un objectif de la présente invention consiste à fournir un procédé perfectionné pour la séparation de la poudre polymère de son gaz porteur dans un séparateur à cyclone permettant de maintenir la hauteur du dessus de la poudre dans une trémie sans colmatage d'un élément de guidage de la poudre polymère s'étendant entre le sépa- rateur à cyclone et la trémie et sans colmatage d'une zone située au-dessus du dispositif d'alimentation rota- tif dans une partie inférieure de la trémie par la pou- dre polymère. L'objectif précité de la présente invention peut être atteint grâce au procédé suivant de séparation de la poudre polymère d'un gaz porteur selon lequel: on -introduit un courant d'un mélange de la pou- dre polymère et du gaz porteur dans un séparateur à cy- clone, on fait passer la poudre polymère qui a été sépa- ree du gaz porteur a travers une partie de fond du sépa- rateur a cyclone]usque dans une trémie, en extrayant le gaz porteur d'une partie supérieure du séparateur à cy- clone et on évacue le polymère par un dispositif d'ali- mentatlon rotatif depuis la partie inférieure du sépara- teur a cyclone, le perfectionnement étant caractérisé en ce que l'on contrôle la vitesse de révolution du dispo- sitif d'alimentation rotatif en fonction des variations du niveau de poudre à l'intérieur de la trémie de façon a contrôler la quantité de poudre polymère à évacuer de celle-ci, le volume d'un gaz de purge qui est introduit dans un élément de guidage de poudre polymère, s'éten- dant entre le séparateur à cyclone et la trémie pour éviter le colmatage de celle-ci étant contrôlé en fonc- tion des variations de la vitesse de révolution du dis- posltif d'alimentation rotatif, et le volume d'un gaz de purge introduit en un point situé au-dessus et à proxi- mité du dispositif d'alimentation rotatif étant contrôlé en fonction des variations de la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif, en évitant ainsi le colmatage de l'élément de guidage situé entre le sé- parateur a cyclone et la trémie et celui d'une zone si- tuee au-dessus du dispositif d'alimentation rotatif, la poudre dans la tremie étant maintenue à un niveau cons- tant predétermine. 2590502. Le dessin unique ci-annexe est une representa- tion schématique montrant un exemple d'un appareil con- venant à l'utilisation dans la mise en application de la présente invention. La poudre polymère utile dans la mise en oeuvre du procédé de la présente invention, peut, par exemple, être constituée par la poudre d'un polymère d'éthylène, de propylene, de styrène, de chlorure de vinyle ou par un melange de ceux-ci, un copolymère de l'un quelconque des monomères ci-dessus et d'un autre monomére copolymé- risable, d'oxyde de polyphénylene, d'imide de polyéther, de sulfure de polyphénylene, ou similaires. Le procédé de la présente invention s'applique aux poudres polyme- res dans la mesure ou celles-ci présentent des granulo- métries permettant leur acheminement au moyen de gaz porteurs. Si l'on prend le polypropylène à titre d'exem- ple, son acheminement à l'aide d'un gaz porteur et sa séparation du gaz porteur par un séparateur à cyclone peuvent être réalisés efficacement dans la mesure o, dans la forme pulvérulente, la granulométrie moyenne se situe dans un domaine dt 0,05-5 mm. Dans le cas de pou- dre dont la granulométrie moyenne dépasse 5 mm, sa sépa- ration peut être réalisée sans recourir à un séparateur à cyclone, par exemple en abaissant simplement la vites- se linéaire d'un courant de la poudre polymère et d'un gaz porteur. En revanche, les particules présentant une granulométrie moyenne inférieure à 0,01 mm ne peuvent être séparées efficacement par un séparateur à cyclone. A titre d'exemple de gaz porteurs utiles dans la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, on peut citer des monomeres employés pour la production des polymères precités et différents gaz inertes à la poudre polymere tels que l'azote. Aucune limitation par- ticulière n'est imposée au gaz porteur. Des séparateurs à cyclone du type employé dans la pratique commune pour la séparation gaz-poudre peu- vent être utilisés dans le cadre de l'invention. On peut se référer par exemple à l'ouvrage uPerry's Chemical En- gineers' Handbook", 4th edition, PP 20-62, Gas Solid Se- paration (Manuel des Ingénieurs Chimistes de Perry, 4ème édition, PP 20-62, Séparation Solide des Gaz). La poudre polymère qui a été séparée par le sé- parateur à cyclone est extraite d'une partie de fond de celui-ci pour être amenée dans une trémie par l'intermé- diaire d'un élément de guidage de poudre polymère. En tant que trémie, on peut utiliser une trémie consistant en une section cylindrique à travers la paroi supérieure de laquelle s'ouvre l'élément de guidage précité, une section conique renversée s'étend vers le bas depuis la section cylindrique, et un dispositif d'alimentation ro- tatif est prévu dans une partie de fond de la section conique renversée. Le dispositif d'alimentation rotatif employé ici est un dispositif d'alimentation rotatif traditionnellement connu. En l'occurrence, le dispositif d'alimentation rotatif présente une structure telle qu'une roue a aubes ou palettes tourne à l'intérieur d'un cylindre disposé horizontalement, chaque espace en- tre les palettes de la roue étant rempli de la poudre s'écoulant vers le bas et, lors de la rotation de la roue à aubes sur 180', la poudre est évacuée sur une sortie disposée au-dessous de la roue à aubes. La vites- se de révolution du dispositif d'alimentation rotatif peut de préférence se situer à l'intérieur d'une plage de vitesse relativement faible dans laquelle la quantité de la poudre polymère extraite est proportionnelle à la vitesse de révolution. Un gaz de purge est introduit dans l'élément de guidage de poudre polymère s'étendant depuis le sépara- teur à cyclone jusqu'à la trémie de façon à empêcher que la poudre ne se dépose sur la paroi interne de l'élément de guidage et ne colmate ce dernier. Un gaz similaire à celui employé en tant que gaz porteur est utilisé pour le gaz de purge. Son volume peut généralement être de 1- 500 m3 par tonne de la poudre polymère. Dans la présente invention, on peut recourir à différents procédés connus pour détecter la hauteur du dessus de la poudre dans la trémie. On peut utiliser tout procédé émettant un signal proportionnel au niveau de poudre, y compris un procédé ayant recours à la dif- férence de pression, un procédé basé sur une onde ultra- sonore, un procédé mettant en oeuvre une capacitance, etc. Aucune limitation particulière n'étant imposée pour ce faire. Lorsque la hauteur de la poudre dans la trémie varie, la vitesse de révolution du dispositif d'alimen- tation rotatif est soit augmentée, soit diminuée en fonction du degré de variation détecté. En l'occurrence, la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif est accrue à mesure que croit le niveau de pou- dre, tandis que la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif est diminuée à mesure que decroit le niveau de la poudre. Le volume du gaz de purge introduit en vue d'em- pêcher le colmatage de l'élément de guidage de poudre polymère entre le séparateur à cyclone et la trémie est soit augmenté, soit diminué en fonction des variations du niveau de poudre, à savoir des variations de la vi- tesse de révolution du dispositif d'alimentation rota- tif.,En l'occurrence, le volume du gaz de purge alimenté sur l'élément de guidage de poudre polymère est maintenu constant lorsque la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif est à une valeur prédéterminée ou supérieure; cependant, lorsque la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif descend au-dessous de la valeur prédéterminée, le volume du gaz de purge alimenté sur le dispositif de guidage de poudre polymère est augmenté en fonction du degré de réduction de la vi- tesse de révolution. Le contrôle du gas de purge peut être effectué en ajustant le degré d'ouverture d'une vanne & travers laquelle on introduit le gaz de purge. On peut également obtenir ce contrôle en introduisant les gaz de purge par intermittence et en modifiant la durée des intervalles fermeture-ouverture de leur intro- duction. La durée de l'intervalle peut de préférence al- ler de plusieurs minutes à plusieurs secondes à l'état normal. En outre, on introduit également un gaz de purge en un point situé audessus et à proximité de dispositif d'alimentation rotatif et dans une partie inférieure de la trémie, grâce à quoi il est possible d'empêcher que la partie inférieure de la trémie ne se colmate par la poudre polymère et par conséquent d'éliminer les obsta- cles au bon écoulement de la poudre polymère dans le dispositif d'alimentation rotatif. Le contrôle du volume de ce gaz de purge est effectué de telle manière que lorsque le niveau de poudre croit et que la vitesse de rotation du dispositif d'alimentation rotatif augmente, le volume du gaz de purge est augmenté en fonction du degré d'accroissement de la vitesse de révolution; ce- pendant, le volume du gaz de purge est maintenu constant lorsque la vitesse de révolution du dispositif d'alimen- tation rotatif se situe au-dessous d'une vitesse prédé- termlnee. Le type et la manière d'alimentation du gaz de purge peuvent être identiques à ceux du gaz de purge in- trodult dans l'élément de guidage de la poudre polymère, lequel s'étend du séparateur à cyclone & la trémie. Son volume peut de préférence être de 1-500 m3 par tonne de la poudre polymère. Un mode de réalisation de la présente invention va être décrit cl-après en référence au dessin unique ci-annexe. Un courant constitué par un mélange de poudre polymère et par un gaz porteur est introduit par une conduite 1 dans un séparateur à cyclone 2. La poudre po- lymère et le gaz porteur sont séparés l'un de l'autre dans le séparateur & cyclone 2 et le gaz porteur est évacué du séparateur à cyclone 2 par une conduite 7. Par ailleurs, la poudre polymère ainsi séparée est amenée vers une trémie 3. La poudre polymère qui a été stockée dans la trémie 3 est déchargée de cette dernière tout en contrô- lant la vitesse de révolution du dispositif d'alimenta- tion rotatif 5 en fonction des variations du signal pro- venant de l'indicateur de niveau 8 liées aux variations du niveau de poudre et en maintenant le niveau de poudre constant. La poudre polymère ainsi déchargée est alors acheminée par exemple par un convoyeur à vis sans fin 6 sur un emplacement désiré. Le contrôle du dispositif d'alimentation rotatif est effectué, soit en augmentant, soit en diminuant sa vitesse de revolution en fonction du niveau de poudre tel que cela a été décrit ci-dessus. Lorsque l'élément de guidage, lequel s'étend depuis le séparateur à cyclo- ne 2 jusqu'à la trémie 3 est colmaté, la hauteur du des- sus de la poudre dans la trémie est réduite et un signal est émis par l'indicateur de niveau 8 de façon à réduire la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif. Lorsque la vitesse de révolution descend au- dessous d'une valeur déterminée, une vanne 10 est com- mandée par un système de commande 9 de telle manière que la période de fermeture de la vanne 10 soit plus courte, permettant ainsi d'augmenter le volume du gaz de purge passant par la conduite 4. Lorsque la vitesse de révolu- tion est réduite bien au-dessous encore d'une valeur prédéterminée, la vanne 10 est actionnée par le système de commande 9 de telle manière que la période de ferme- ture de la vanne 10 soit encore plus courte. Pour éviter le colmatage il n'est pas efficace d'augmenter le volume du gaz de purge en agrandissant simplement le degré d'ouverture de la vanne 10. Il est efficace, en revan- che, de modifier la période de fermeture de la vanne 10. Au besoin, on peut contrôler le volume du gaz de purge jusqu'au point situé au-dessus et & proximité du dispositif d'alimentation rotatif 5 dans la partie infé- rieure de la trémie 3 de telle manière que la période de fermeture de la vanne 12 soit augmentée par un système de commande 11 lorsque la hauteur du dessus de la poudre augmente, et que la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif 5 soit accrue jusqu'à une valeur prédéterminée ou à une valeur supérieure. Afin de con- duire la séparation du courant de gaz et de la poudre d'une façon efficace, un déverseur 14 qui s'ouvre ou se ferme en fonction du poids de la poudre dans le sépara- teur à cyclone est habituellement prévu dans une partie de fond du séparateur à cyclone. Par ailleurs, le dé- chargement de la poudre polymère depuis la trémie est effectué par le dispositif d'alimentation rotatif 5. Par conséquent, la vanne 12 est actionnée ou commandée moins souvent même lorsque le volume du gaz de purge à travers la conduite 13 est commandé automatiquement. La mise en oeuvre du procédé selon la présente invention permet une séparation efficace du courant du mélange de la poudre polymère et du gaz porteur en pou- dre polymère et en gaz polymère sans problème tel que celui du colmatage. Le procédé de la présente invention s'avère par conséquent extrêmement utile du point de vue industriel. Un exemple de la présente invention va mainte- nant être donné conjointement avec un exemple comparatif afin de décrire la présente invention de façon plus spé- cifique. En utilisant l'appareil montré sur le dessin ci- annexé, muni d'un séparateur à cyclone ayant une capaci- té de séparation de 30 tonnes de poudre par heure et une trémie ayant une capacité de 40 m3, on a conduit la sé- paration de poudre de polypropylène à partir d'un cou- rant d'un mélange de la poudre de polypropylène et de gaz de propylène s'écoulant de la polymérisation en mas- se de propylène. Un courant d'un mélange composé de 6 tonnes/h de poudre de polypropylène présentant une granulométrie mo- yenne de 0,8 mm et 8 tonnes/h de gaz de propylène a été alimenté par la conduite 1 au séparateur à cyclone 2, grâce & quoi la poudre de polypropylène a été séparée du gaz de propylène sensiblement dans sa totalité. Le gaz de propylène a été évacué par la conduite 7. On a fait descendre la poudre de polypropylène ainsi séparée à travers la partie du fond du séparateur à cyclone 2 et du déverseur 14 dans la trémie 3. Le gaz de propylène a été introduit en un point situé au-dessus et à proximité du déverseur 14 par l'intermédiaire de la vanne 10 et de la conduite 4. L'introduction du gaz de propylène a été effectuée à 40 m3/h pendant 3 secondes à un intervalle de 27 secondes. La poudre de polypropylène qui a été stockée dans la trémie 3 a ensuite été évacuée de la trémie 3 au moyen du dispositif d'alimentation rotatif 5 qui tour- nait habituellement à 40 tr/mn, tandis que la hauteur de la poudre dans la trémie a été maintenue à un niveau constant. La poudre de propylène a alors été évacuée du système à raison de 6 tonnes/h par un convoyeur à vis sans fin 6. On a introduit du gaz de propylène en un point situé au-dessus et à proximité du dispositif d'alimenta- tion rotatif 5, pendant 30 secondes à un débit de 40 m3/h toutes les 10 minutes par l'intermédiaire des van- nes 12 et de la conduite 13. Lorsque la vitesse de révo- lution du dispositif d'alimentation rotatif 5 atteignait 60 tr/mn ou une valeur supérieure, la vanne 12 s'ouvrait pour diminuer la durée de fermeture jusqu'à deux minutes et augmenter ainsi la quantité de gaz de propylène ali- mentée. Si le colmatage a lieu au-dessus et à proximité du déverseur 14, le niveau de poudre dans la trémie 3 diminue et la vitesse de révolution du dispositif d'ali- mentation rotatif 5 est de ce fait réduite. En consé- quence, la période de fermeture de la vanne 10 est res- pectivement raccourcie jusqu'à 12 secondes et jusqu'à 7 secondes lorsque la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif 5 est de 30 tr/mn ou moins et à tr/mn ou moins, gràce à quoi le volume du gaz de pro- pylène alimenté sur le point situé au-dessus et à proxi- mité du deverseur 14 est augmenté. Lorsque l'on continue à faire fonctionner l'ap- pareil de la manière décrite ci-dessus, la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif 5 est contrôlée dans une plage habituelle de révolution 20 tr/mn en raison du dépôt de poudre de polypropylène sur une zone située au-dessus du déverseur 14 ou de varia- tions dans la quantité de poudre de polypropylène four- nie. Par ailleurs la période de fermeture de la vanne 10 a été commandée approximativement une fois par heure dans une plage habituelle de période de 15 secondes. De plus, la vanne 12 est commandée une fois toutes les 8 heures environ. Dans l'exemple comparatif, l'appareil est ac- tlonne de la même manière que dans l'exemple de l'inven- tlon sauf que la période de fermeture de la vanne 10 n'est pas contrôlée en fonction de la vitesse de révolu- tion du dispositif d'alimentation rotatif 5. A l'écoule- ment d'une durée de 2 heures, la pression interne du sé- parateur à cyclone 2 augmente en raison du colmatage d'un filtre a manches (non représenté) prévu dans la conduite 7 et le fonctionnement de l'appareil est par conséquent immobilisé. L'inspection du séparateur à cy- clone 2 révèle que le colmatage du filtre à manche s'est produit par suite du remplissage de l'intérieur du sépa- rateur à cyclone 2 de poudre de polypropylène et cette dernière, introduite par la conduite 1, a été évacuée par la conduite 7 sans être séparée du gaz porteur. Le colmatage de l'intérieur du séparateur à cyclone 2 a été provoqué du fait que le volume de propylène introduit en tant que gaz de purge n'a pas été augmenté lorsque la poudre de polypropylène a commencé à s'accumuler au-des- sus du déverseur 14. REVENDICATIONS 1. Procédé destiné à séparer de la poudre poly- mère d'un gaz porteur selon lequel on introduit un cou- rant d'un mélange de la poudre polymère et du gaz por- teur dans un séparateur à cyclone (2), on fait passer la poudre polymère qui a été séparée du gaz porteur à travers une partie de fond du séparateur à cyclone (2) jusque dans une trémie (3), en extrayant le gaz porteur d'une partie supérieure du séparateur à cyclone (2) et on évacue le polymère par un dispositif d'alimentation rotatif (5) depuis la partie inférieure du séparateur à cyclone (2), la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif (5) étant contrôlée en fonction des variations du niveau de poudre à l'intérieur de la trémie (3) de façon à contrôler la quantité de poudre polymère à évacuer de celle-ci, ledit procédé étant ca- ractérisé en ce qu'on introduit un volume d'un gaz de purge dans un élément de guidage de poudre polymère s'étendant entre le séparateur à cyclone (2) et la tré- mie (3) pour éviter le colmatage de celle-ci, en contrô- lant son introduction en fonction des variations de la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rota- tif et on introduit le volume d'un gaz de purge en un point situé audessus et à proximité du dispositif d'alimentation rotatif (5) en contrôlant son introduc- tion en fonction des variations de la vitesse de révolu- tion du dispositif d'alimentation rotatif (5), en évi- tant ainsi le colmatage de l'élément de guidage situé entre le séparateur à cyclone (2) et la trémie (3) et celui de la zone située au-dessus du dispositif d'ali- mentation rotatif, la poudre dans la trémie (3) étant par ailleurs maintenue à un niveau constant prédétermi- ne. 2. Procéde selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque gaz de purge introduit pour empêcher le colmatage est introduit par intermittence et le volume introduit est contrôlé en modifiant la durée de l'inter- valle entre fermeture et ouverture de l'introduction. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le volume du gaz de purge alimenté sur l'élé- ment de guidage de la poudre polymère est compris dans l'intervalle de 1 à 500 m3 par tonne de la poudre poly- mère. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume du gaz de purge introduit sur le point situé au-dessus et à proximité du dispositif d'alimentation rotatif (5) est de 1 à 500 m3 par tonne de la poudre polymère. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume du gaz de purge alimenté sur l'élé- ment de guidage de la poudre polymère est maintenu cons- tant en fonction du degré de réduction de la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif (5) lorsque la vitesse de révolution du dispositif d'alimen- tation rotatif (5) est supérieure ou égale à une valeur prédéterminée et est augmentéelorsque ladite vitesse de révolution descend au-dessous de la valeur prédétermi- née. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume du gaz de purge & introduire sur le point situé au-dessus et à proximité du dispositif d'a- limentation rotatif est augmenté lorsque la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif (5) est augmentée et ce en fonction du degré d'augmentation de ladite vitesse de révolution, ledit volume du gaz étant maintenu constant lorsque la vitesse de révolution du dispositif d'alimentation rotatif (5) se situe au-des- sous d'une vitesse prédéterminée.