Brevet FR2599637A1 — publié le 19871211

PROCEDE D'ASSEMBLAGE, SOUS FORME DE FAISCEAU, DE MEMBRANES TUBULAIRES MINERALES DESTINEES AUX TECHNIQUES SEPARATIVES DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présention invention a pour objet un procédé d'assemblage des membranes tubulaires minérales, destinées aux techniques séparatives, sous forme de faisceau de tubes, le plus compact possible. Le but est de préparer un ensemble qui, introduit dans une chaudronnerie, permet de séparer au niveau des extrémités le fluide passant dans les tubes (rétentat) et à l'extérieur des tubes (perméat). L'ensemble constitue alors un module de filtration. ETAT DE lATECImIQUE Actuellement, l'assemblage des tubes de nature minérale (céramique, carbone, métaux non soudables) se fait par introduction dans une plaque d'extrémité percée, l'étanchéité étant assurée par une bague avec un presse-étoupe ou un joint torique ("O-ring") plus une résine. Une telle solution conduit - à des encombrements importants (peu de tubes dans une section donnée), - à une résistance à la température et à la corrosion limitée à la résistance et à la tenue des éléments d'étanchéité (presseétoupe, joint torique, résine). On sait par ailleurs que les technologies utilisées pour assembler des faisceaux de tubes organiques plastiques (par exemple fibres creuses) ne sont pas utilisables, car généralement elles font appel à la propriété de ces tubes de se souder à une matrice plastique par fusion et déformation. OBJET DE L'INVENTION Le but principal de l'invention est donc d'assembler, dans des plaques unc unedensité la plus importante possible, de tubes non fusiblec et non soudables, ces plaques devant en outre assurer l'étan cherté .# résister à la température et à la corrosion. Ce but est atteint selon la technique d'assemblage conforme à l'invention. Cette technique d'assemblage est caractérisée en ce que l'on dispose les membranes minérales tubulaires selon la géométrie convenable dans un moule approprié,que l'on coule aux deux extrémités de chacune d'elles, un ciment thermodurcissable contenant un catalyseur. On provoque ensuite sous l'effet conjugué du catalyseur et d'un traitement thermique, la polycondensation du ciment qui forme alors deux plaques d'extrémité étanches. L'assemblage de membranes minérales ainsi obtenu peut être aisément placé dans une chaudronnerie pour constituer un module de filtration. L'épaisseur des plaques d'extrémité est réglable à volonté en fonction de la hauteur du moule, et, selon l'application envisagée, elle peut être calculée de manière à résister aux efforts mécaniques dus à cette application. MISE EN OEUVBE DE L'INVENTION ET KXXPLES D'APPLICATION La technique d'assemblage selon l'invéntion présente plusieurs avantages Un premier avantage est que l'espace entre chaque tube peut être réduit jusqu'à 0,5 mm contre 5 mm et plus dans un système classique, ce qui permet d'augmenter considérablement le nombre de tubes dans une section donnée, comme le montre l'exemple comparatif suivant: On réalise deux modules de filtration dont la chaudronnerie a un diamètre intérieur de 110,3 mm en assemblant des membranes minérales tubulaires de diamètres extérieur 8 mm, intérieur 6 mm et de longueur 1200 mm. Le premier module est réalisé avec un montage#classique selon l'art antérieur et comporte 37 membranes. Le second module est réalisé selon la technique d'assemblage conforme. à l'invention : il comporte, assemblées entre des plaques d'extrémité e ciment coulé de 30 mm d'épaisseur, 61 membranes. l'opération consiste à préparer un moule de géométrie conforme å l'extrémité de faisceau que l'on veut obtenir, ledit moule étant pourvu de picots de centrage destinés au positionnement des membranes tubulaires ; le ciment thermodurcissable est ensuite coulé dans le moule autour des extrémités de ces membranes. Après polycondensation du ciment, on procède au démoulage et, l'on recommence les mêmes opérations à l'autre extrémité. Cet exemple montre bien l'intérêt de la technique d'assemblage de l'invention puisqu'elle permet d'augmenter de façon très nette la densité des tubes et, par conséquent, de rendre la taille des installations plus petite et plus compacte pour un problème de séparation. donné (nombre de m2 de membrane par unité de volume plus grand). Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que l'on peut utiliser divers ciments appropriés à l'application envisagée, en particulier en ce qui concerne la tenue en température, la tenue en corrosion, la compatibilité alimentaire pour des applications de ce type. Ainsi, par exemple, on peut utiliser - un ciment anti-corrosion pour service sévère (température de l'ordre de 1400 C, et milieu très acide, pH voisin de O), constitué de - 30 parties en poids de farine de coke de granulométrie - 70 parties en poids de résine phénolique de viscosité 100 cPs - 5 parties en poids de catalyseur (acide paratoluène-sulfonique à 50 %). Une telle solution sera retenue, par exemple, dans des modules destinés en pétrochimie à des opérations de désasphaltage par ultrafiltration. - un ciment compatible avec des applications alimentaires constitué de - 30 parties en poids de farine de coke de granulométrie - 70 parties en poids de résine mélanine formol de viscosité 100 cPs - 5 parties en poids de catalyseur Une telle solution sera retenue, par ex#emple, dans des modules destinés en oenologie à des opérations de clarification et stabilisation des vins par ultrafiltration ou encore en laiterie à la microfiltration des lactosérums de fromagerie. Un dernier avantage de l'invention réside dans le fait que la tolérance dimensionnelle sur le diamètre extérieur des tubes n'a plus besoin d'être précise comme dans le cas d'un montage avec presse-étoupe ou o-ring (qui nécessite une tolérance de f 0,2 mm). REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage de membranes minérales tubulaires destinées aux techniques séparatives, sous forme de faisceau de tubes, caractérisé en ce que l'on dispose les membranes minérales tubulaires selon la géométrie convenable, que l'on coule aux deux extrémités de chacune d'elle un ciment thermodurcissable contenant un catalyseur, que l'on provoque, sous l'effet conjugué du catalyseur et d'un traitement thermique, la polycondensation du ciment qui forme alors deux plaques d'extrémité étanches. 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ciment a des propriétés anticorrosion. 3. Procédé d'assemblage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit ciment est constitué de - 30 parties en poids de farine de coke de granulométrie - 70 parties en poids de résine phénolique de viscosité 100 cPs - 5 parties en poids de catalyseur (acide paratoluène-sulfonique à 50 Z). 4. Procédé d'assemblage selon la revendicption 1, caractérisé en ce que le ciment est compatible avec les produits alimentaires. 5. Procédé d'assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit ciment est constitué de - 30 parties en poids de farine de coke de granulométrie 100um - 70 parties en poids de résine mélanine-formol de viscosité 100 cPs - 5 parties en poids de catalyseur 6. Assemblage en faisceau de membranes minérales tubulaires destinées aux techniques separatives, caractérisé en ce qu'il est obtenu selon l'une quelconque des revendications précédentes.