Brevet FR2607733A1 — publié le 19880610

La présente invention concerne un appareil séparateur vibrant hélicoidal et son utilisation pour effectuer une séparation efficace entre des particules en forme d'extrudés, par exemple pour séparer des extrudés selon leur taille, leur poids ou leur densité apparente. Dans ce texte, le mot extrudé est utilisé pour désigner des matériaux ayant la forme de bâtonnets de surface extérieure cylindrique ou non. Le mot extrudé est utilisé par opposition à sphère mais il n'exclut pas les matériaux obtenus par coulage ou moulage à condition que ceux ci aient des formes approchantes de celles du bâtonnet à surface externe plus ou moins régulière comme par exemple les trilobes, tétralobes, tortillons, tresses, etc... Cette invention, couplée éventuellement à la séparation par criblabe, permet notamment de restituer aux raffineurs ou aux pétrochimistes des lots d'extrudés de support pour catalyseurs ou de catalyseurs parfaitement calibrés. Le système selon l'invention permet notamment d'exclure les particules trop fines d'un catalyseur et donc d'éliminer ces "fines" dans des lits que les raffineurs disposent dans les réacteurs d'hydrotraitement ce qui permet, après triage, de restituer un lot d'extrudés parfaitement calibrés et donc réutilisables avec une efficacité égale à celle des matériaux neufs. Les extrudés généralement utilisés ici sont par exemple à base d'alumine ou de silice ou de silice alumine. Le procédé, selon l'invention, est particulièrement intéressant dans le cadre du réemploi d'un catalyseur qui a déjà été utilisé dans des réactions de raffinage (hydrotraitement notamment). Un tel catalyseur ne peut pas être utilisé tel quel notamment parce qu'il est usé et a perdu ses qualités catalytiques. Il devra donc, avant d'être réutilisé, être soumis à une opération de régénération. Mais en outre, au cours des opérations de raffinages précédentes, il a été soumis à des contraintes mécaniques importantes. Il s'ensuit que le catalyseur au lieu de se présenter sous la forme d'extrudés de même taille et poids (comme c'est le cas lorsque le catalyseur est neuf) se présente après emploi prolongé sous la forme d'extrudés de tailles et/ou de poids ét/ou de densité apparente différents (la densité apparente traduit le fait que si l'on tasse dans des flacons différents une même masse de plusieurs types d'extrudés, on obtiendra des volumes différents de chacun des types d'extrudés). En particulier, le catalyseur peut renfermer, en poids, jusqu'à 50 %a d'extrudés de taille fine par rapport à la taille normale des extrudés utilisés en raffinage. Or ces particules très fines (les raffineurs les appellent "fines") de longueur généralement inférieure, par exemple, à environ 1,5 mm (0,0015 mètres) ou environ 3 mm (0,003 mètres) selon la nature du catalyseur et de l'opération de raffinage, ne peuvent valablement être réintroduites dans un réacteur de raffinage si l'on veut éviter les pertes de charges dans ce réacteur. Il convient donc d'éliminer au moins la majeure partie des "fines" (au moins 50 % de préférence au moins 75 % et plus particulièrement au moins 90 %). De préférence, c'est après l'élimination des "fines" que l'on procédera ensuite à la régénération proprement dite du catalyseur. On peut cependant également effectuer cette opération de séparation sur un catalyseur régénéré. Diverses méthodes ont déjà été proposées pour l'élimination des fines, en particulier des méthodes de tamisage, lesquelles finalement ne sont pas efficaces tout en étant très fastidieuses. Il est par exemple impossible par tamisage d'éliminer les fines de longueur inférieure à 1,5 mm dans un lot d'extrudés de 1,5 mm de diamètre. Le diamètre des extrudés étant égal au côté de la maille, même les catalyseurs de longueur supérieure à 1,5 mm peuvent passer à travers la maille dans le sens de la longueur. Le procédé de l'invention permet de façon simple et efficace l'élimination de la majeure partie des extrudés de taille et/ou de poids et/ou de densité apparente non adéquat (s). L'appareil utilisé pour mettre en oeuvre l'invention est du type élévateur vibrant hélicoidal; il est constitué d'au moins une spire sensiblement horizontale (axe sensiblement vertical) dont la largeur est comprise de péférence entre environ 50 et 400 mm (0,05 et 0,4 m) et plus particulièrement entre 200 et 300 mm ( 0,2 et 0,3 m) avec un pas (distance entre les sommets de deux spires) généralement de 50 à 150 mm (0,05 et 0,15 m), et de préfé- rence de l'ordre de 80 à 120 mm (0,08 et 0, 12 m), par exemple environ 100 mm (0,1 m). La pente est de 2 à 20 degrés environ et de préférence de 9 à 16 degrés. La spire ou chaque spire, s'il y en a plusieurs, comporte 2 à 9 pas ou davantage par exemple jusqu'à 150 pas à titre d'exemple et est enroulée autour d'un fût creux à la base ou au sommet duquel, par exemple, sont disposés des sytèmes permettant à l'ensemble fût-spire de prendre un mouvement vibratoire d'amplitude variable. Les vibrations peuvent être produites par au moins un système placé à tout niveau adéquat, par exemple à la base ou au sommet du fût ou encore positionné autour de la spire. Parmi les sytèmes que l'on pourra choisir, on nommera par exemple: les moteurs à balourds, les vibrants électromagnétiques (excités par un cycle variable, avec création d'impulsions) et les excita- trices à balourds. L'amplitude (latérale) du mouvement de vibration ainsi communiqué à l'ensemble (déplacement latéral des parois verticales du fût) peut ainsi varier entre 0,2 et 15 mm et de préférence entre 2 et 5,5 mm. L'ensemble fût-spire, source de vibration, pourraît être disposé, à titre d'exemple, sur un poteau central servant de support, divers matériaux anti- vibratiles pouvant être interposés entre le fût et le poteau. Le matériau utilisé pour la confection de la spire, ou plus exactement des pas de la spire, peut être un acier doux sablé, ou un inox, etc, revêtue d'une peinture anti-rouille. En modifiant le revêtement du pas, c'est-à-dire, par exemple, en projetant une peinture plastique ou en collant une bande caoutchouc, ou toute autre matière convenable, on peut d'une part modifier le coefficient d'adhérence et, par conséquent, la ségrégation des produits pulvérulents pour une amplitude donnée, mais aussi réduire considérablement le bruit provoqué par les mouvements d'extrudés sur l'acier. Sur la figure 1 on a représenté un fût ou poteau (1) avec une spire ou hélice (4) (élévateur vibrant hélicoidal) à 5 pas, tels que (5). Le moteur à balourds (6), engendre les vibrations autour de l'axe ou poteau. Le flux du mélange d'extrudés à séparer est introduit par la conduite (2) dans la périphérie de la spire ou de l'hélice, dans le pas inférieur de la spire ou de l'hélice. Les particules solides circuleront ainsi sur la bande de la spire ou bande de circulation du pas, cette bande de circulation étant délimitée par les bords internes et externes de chaque pas. C'est le réglage du système de vibration, dépendant essentiellement de la taille des particules à séparer et de leur quantité, c'est-à-dire de leur vitesse d'introduction dans la spire, qui permet la séparation désirée. On aperçoit au voisinage du pas d'introduction des solides, une circulation assez confuse des mélanges d'extrudés mais de façon inattendue ensuite, les extrudés les plus petits et/ou des brisures se mettent peu à peu à circuler de bas en haut, en majeure partie entre le long des bords externes de la bande de circulation de chaque pas et la partie médiane de la surface de circulation délimitée par la surface du pas. Quant aux extrudés les plus longs, ils montent le long de la spire en majeure partie entre les bords internes de la bande de circulation de chaque pas et ladite partie médiane du pas. De ce fait, progressivement et sans se gêner, les extrudés de taille normale et les fines montent et se séparent. Ils sont ainsi récupérés séparément en haut par la conduite (3). S'il y a plusieurs types d'extrudés, ceux-ci sont récupérés en fonction de leur longueur depuis les plus courts (à la périphérie externe du pas supérieur) aux plus longs à la périphérique interne du pas supérieur. Le système de vibration est soumis à un réglage approprié fonction de la nature et des dimensions des particules à séparer. La figure 2 représente l'appareil de la figure 1, vue par dessus. On y distingue en particulier l'aménagement de chicanes (7) sur l'extrémité du pas supérieur en vue de recueillir séparément divers types d'extrudés (3 types d'extrudés sur la figure 2). EXEMPLE On a procédé à des essais de séparation de mélanges de particules solides d'un catalyseur au cobalt et molybdène déposés sur un support d'alumine. Le mélange est envoyé par la conduite (2) de la figure 1. On a utilisé une spire de 4,5 pas, la largeur du pas étant 10 cm. On a réglé à 2 mm l'amplitude des vibrations. Dans un premier test, on a utilisé un mélange de 3 types d'extrudés du même catalyseur chacun de ces 3 types d'extrudés représentant le tiers en volume du volume total de catalyseur: diamètre de tous les extrudés: 1,5 mm (0,0015 mètres). Premier type d'extrudés: longueur moyenne: 3,7 mm (0,0037 mètres), Deuxième type d'extrudés: longueur moyenne: 2,8 mm (0,0028 mètres), Troisième type d'extrudés: longueur moyenne: 1,7 mm (0,0017 mètres). On a récupéré en haut de l'élévateur: - sur la partie externe du pas supérieur: environ 70 % du troisième type d'extrudés, - sur la partie interne du pas supérieur: environ 85 % du premier type d'extrudés, - sur la partie médiane du pas supérieur, un mélange à environ 50 % en extrudés du deuxième type, le reste étant un mélange des deux autres types d'extrudés. Dans un second test, on observe des résultats sensiblement équivalents en utilisant un autre mélange de 3 autres types d'extrudés du même catalyseur, chacun de ces 3 types d'extrudés représentant le tiers en volume du volume total du catalyseur. Diamètre de tous les extrudés: 3 mm (0,003 mètres). Premier type d'extrudés: longueur moyenne: 4,5 mm (0,0045 mètres), Deuxième type d'extrudés: longueur moyenne: 3,5 mm (0,0035 mètres), Troisième type d'extrudés: longueur moyenne: 2,5 mm (0,0025 mètres). Dans un troisième test, on a utilisé un mélange 50-50 (en volume) de deux types d'extrudés de diamètre 3 mm. Premier type d'extrudés: longueur moyenne 4,5 mm (0,0045 mètres), Deuxième type d'extrudés: longueur moyenne 2,5 mm (0,0025 mètres). Ici, on a récupéré sur la partie extérieure du pas supérieur 95 % des extrudés du deuxième type d'extrudés et sur la partie interne du même pas % des extrudés du premier type d'extrudés. Un quatrième essai a été fait avec des catalyseurs de diamètres différents (50 % diamètre 1,5 mm 50 % diamètre 3 mm) et de longueur moyenne sensiblement voisine 2,5 à 3 mm. On a ainsi séparé sur la partie interne des catalyseurs de diamètre 3 mm contenant 5 % de diamètre 1,5 mm et sur la partie externe les catalyseurs diamètre de 1,5 mm contenant 5 % de diamètre 3 mm. REVENDICATIONS 1. Procédé pour séparer entre eux des extrudés solides de tailles ou de diamètre ou de poids ou de densité apparente différent(s), le procédé étant caractérisé en ce que le flux du mélange à séparer est envoyé sur les pas d'au moins une spire, la spire comportant au moins 2 pas, la pente d'un pas étant comprise entre 2 et 20 degrés, la spire étant soumise à un mouvement vibratoire s'exerçant sur l'axe de la spire, l'amplitude latérale du mouvement vibratoire variant entre 0,2 et 15 mm, les vibrations provoquant ainsi le cheminement de bas en haut, de tous les extrudés, les extrudés les plus petits s'élevant en cheminant le long des pas, en majeure partie entre le long des bords externes de la bande de chaque pas et la partie médiane de la surface de circulation délimitée par la surface de la spire, vers l'extrémité supérieure de la spire d'o elles sont soutirées, les extrudés les plus 15 gros s'élevant en majeure partie entre les bords internes de la bande de chaque pas et ladite partie médiane du pas, vers l'extrémité supérieure de la spire d'o elles sont soutirées. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la largeur de la spire est comprise entre 50 et 400 mm (0,05 et 0,4 m), la largeur d'un pas étant comprise entre 50 et 150 mm (0,05 et 0,15 m). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 appliqué à la séparation des "fines" d'un catalyseur de raffinage. 4. Procédé selon la revendication 3 appliqué à la séparation des "fines" d'un catalyseur à base d'alumine.