Brevet FR2628014A1 — publié le 19890908

Procédé et dispositif pour enrober des particules solides d'un film continu d'une matière protectrice. L'invention concerne un procédé pour enrober des particules solides d'un film d'une matière protectrice, fondant à une température relativement faible, inférieure à environ 100 C. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans sa demande de brevet nO 87 13 846, déposée le 7 Octobre 1987, la Demanderesse a décrit un catalyseur solide en grains, caractérisé en ce que chacun de ses grains est enrobé d'un film protecteur, continu et amovible, en une matière imperméable aux gaz et à l'humidité et inerte vis-à-vis des composants du catalyseur. Cette matière peut comprendre au moins un hydrocarbure saturé solide à 200 C, tel que les cires microcristallines ou les paraffines rendues microcristallines par dopage au moyen d'un additif. Cet enrobage protecteur permet d'isoler les grains de catalyseur de l'atmosphère ambiante et de les protéger ainsi des agents agressifs. On peut donc les manipuler, les stocker et les charger à l'air libre dans des réacteurs, même en présence d'humidité, sans prendre de précautions spéciales, le film d'enrobage pouvant être ensuite éliminé, à l'intérieur du réacteur préalablement mis sous atmosphère inerte, par fusion et évacuation de la matière d'enrobage ou par dissolution de celle-ci dans un fluide solvant. Pour procéder à l'enrobage des grains de catalyseur, la demande de brevet précitée propose, par exemple, de projeter la matière d'enrobage liquide sur les grains froids du catalyseur ou de plonger ces grains dans cette matière à ltétat liquide, en opérant en atmosphère inerte vis-à-vis du catalyseur. Ces procédés ne permettent cependant pas d'obtenir facilement un film homogène de matière protectrice, d'une faible épaisseur, sur toute la surface des particules solides. En poursuivant ses travaux, la Demanderesse a mis au point un nouveau procédé d'enrobage de particules solides, qui présente divers avantages par rapport à ceux décrits dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus. Un but de l'invention est donc de proposer un procédé d'enrobage de particules solides avec un film d'une matière protectrice dont le point de fusion est relativement peu élevé, qui conduise à un film homogène d'épaisseur sensiblement constante sur toute la surface des particules. Un autre but de l'invention est de proposer un tel procédé qui puisse être mis en oeuvre en continu, à l'aide de dispositifs simples et peu coûteux. L'invention a également pour but un procédé de ce type qui puisse être appliqué à des particules de forme quelconque et de dimensions variées. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour enrober des particules solides d'un film continu d'une matière protectrice fondant à une température relativement faible, caractérisé en ce que, dans une atmosphère sensiblement inerte vis-à-vis de la dite matière et des dites particules, on atomise en un brouillard homogène de fines gouttelettes la dite matière à l'état fondu, on fait traverser le dit brouillard aux particules solides pendant une durée suffisante pour que les dites particules se recouvrent sur toute leur surface de la dite matière à l'état fondu, et l'on récupère séparément, d'une part, les dites particules enrobées de la dite matière, après que celle-ci se soit solidifiée à leur contact et au contact de l'atmosphère ambiante en formant à leur surface un film continu, d'autre part, la matière fondue n'ayant pas participé à l'enrobage des particules. La matière d'enrobage utilisée aura avantageusement un point de ramollissement compris entre 50 et environ 1000C et la température des gouttelettes sera, de préférence, supérieure d'au moins 250C à ce point de ramollissement. La différence de température entre les particules solides et les gouttelettes de matière fondue sera avantageusement comprise entre 10 et 1000C et, de préférence, entre 25 et 750C Avantageusement, un gaz de refroidissement s'écoulera à contre-courant des dites particules, de manière à accélérer le refroidissement et la solidification de la matière fondue. Les particules à enrober seront avantageusement déversées par gravité à partir d'une trémie munie de fentes ou de lumières et éventuellement de déflecteurs appropriés, de manière à tomber en pluie homogène à travers le brouillard de gouttelettes de matière fondue. La taille de ces gouttelettes dépendra de la nature de la matière fondue et sera généralement comprise entre 10 et 500 pm et, de préférence,entre 30 et 200 pm. I1 existe, dans la technique,de nombreux types de buses ou de tuyères permettant d'atomiser un liquide en gouttelettes de cette taille, soit sous forme de pinceaux larges et plats, soit sous forme d'un jet conique ou étroit. On pourra avantageusement utiliser dans ce but un disposée tif du type décrit dans le brevet européen nO 157 691. Avantageusement, la fraction de matière fondue n'ayant pas participé à l'enrobage des particules sera recyclée à l'alimentation des moyens utilisés pour réaliser le dit brouillard, éventuellement après réchauffement en vue de la maintenir à l'état liquide. L'invention a également pour objet un dispositif pour enrober des particules solides d'un film continu d'une matière protectrice fondant à une température relativement faible, ce dispositif comprenant une enceinte à atmosphère contrôlée sensiblement inerte vis-à-vis de la dite matière et des dites particules, au moins un moyen pour atomiser la dite matière à l'état fondu à l'intérieur de la dite enceinte sous forme d'un brouillard de fines gouttelettes, au moins un moyen pour déverser à travers ce brouillard les dites particules, un moyen pour récupérer les particules enrobées de la dite matière, après une durée suffisante pour que celle-ci se soit solidifiée à leur contact et au contact de l'atmosphère ambiante, et un moyen pour récupérer séparément la matière fondue n'ayant pas parti cipé à l'enrobage des particules. Le moyen pour atomiser la matière fondue comprendra avantageusement une buse ou une tuyère, apte à projeter transversalement cette matière en direction d'une paroi latérale de la dite enceinte, sur laquelle pourra être disposée une goulotte de récupération des gouttelettes ayant rencontré cette paroi, cette goulotte communiquant avantageusement avec un moyen de recyclage de la matière fondue ainsi récupérée à l'alimentation de la dite buse ou tuyère. Un cyclone équipé de moyens de chauffage sera avantageusement prévu sur la ligne d'évacuation de la matière d'enrobage fondue, afin de séparer celle-ci des gaz présents, avant de la recycler à l'alimentation de l'enceinte. De préférence, la paroi dont sera solidaire la dite goulotte de récupération de la matière fondue sera chauffée au-dessus de cette goulotte, afin de maintenir à l'état liquide les gouttelettes de matière fondue qui s'y déposent. Le moyen pour déverser les particules solides à travers le dit brouillard pourra être simplement constitué d'une trémie munie d'une ou de plusieurs fentes ou lumières, associées éventuellement à un ou des déflecteurs. On pourra aussi utiliser un dispositif du type de celui décrit dans le brevet européen n0 116 246, dont on rappellera brièvement les caractéristiques ciaprès. Le moyen de récupération des particules enrobées pourra être constitué simplement par le fond de la dite enceinte, dans lequel sera ménagé un orifice d'évacuation. Les particules enrobées pourront être maintenues à ce niveau en lit fluidisé par injection d'un gaz inerte à l'aide d'un diffuseur. Même si les particules ne sont pas maintenues en lit fluidisé, l'injection par un diffuseur d'un gaz de refroidissement à la base de l'enceinte se révèle bénéfique, car il assure un refroidissement homogène des particules gainées, en évitant qu'elles n'adhèrent les unes aux autres. Avantageusement, un moyen d'injection d'un gaz de refroidissement dirigé vers la partie supérieure de l'enceinte sera prévu à la base de celle-ci, en vue de refroidir les particules enrobées et d'accélérer la solidification à leur surface de la matière fondue dont elles sont gainées, au cours de leur chute vers le fond de l'enceinte. Ce gaz aura par ailleurs pour effet de maintenir en suspension les gouttelettes de matière fondue et d'éviter qu'elles ne se déposent sur les particules enrobées récupérées. En adaptant la dimension des gouttelettes de matière fondue, leur densité de répartition à l'intérieur à l'enceinte, le débit des particules solides et le débit d'air de refroidissement injecté, il est possible d'obtenir, par le procédé conforme à l'invention, des particules enrobées d'un film homogène continu, d'une épaisseur sensiblement constante correspondant à l'effet désiré. Ce procédé peut être appliqué non seulement à des grains de catalyseur, mais à tout autre type de particules, par exemple à des grains d'engrais, qu'il est connu de revêtir d'une pellicule de paraffine pour éviter un éventuel mottage au stockage, ou àsdes particules de charbon, que l'on enduit parfois de paraffine pour les rendre brillantes et éviter l'attrition, cette liste d'applications n'étant pas limitative. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront dans la description détaillée qui va suivre, où l'on se réfèrera aux dessins annexés., sur lesquels La figure 1 est un schéma d'une première forme de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention; La figure 2 est une vue schématique partielle d'une autre forme de réalisation de l'invention; La figure 3 est une vue de dessus du moyen de distribution des particules solides de cette seconde forme de réalisation. Dans le dispositif représenté sur la figure 1, l'enceinte verticale 1, maintenue sous atmosphère contrôlée et inerte vis-à-vis des particules à enrober et de la matière d'enrobage (de la paraffine, dans le cas présent) comporte à sa partie supérieure un distributeur de particules solides de type décrit dans le brevet européen nO 116 246, apte à distribuer ces particules en pluie de façon homogène suivant la majeure partie de l'enceinte 1. Ce dispositif comprend une trémie 2, déversant les particules par des ouvertures latérales (non représentées), en direction de lanières 3 en un matériau souple, portées par un arbre 4, entraîné en rotation par un moyen moteur. Les lanières agissent à la manière de défecteurs pour les particules qui les rencontrent, lesquelles rebondissent pour être distribuées suivant toute la section de l'enceinte 1. Sur les parois de l'enceinte 1, des buses 5, distribuées régulièrement à la périphérie et dirigées obliquement vers le haut ou vers le bas de l'enceinte, sont alimentées en paraffine liquide, qu'elles atomisent sous la forme d'un brouillard de fines gouttelettes, que traversent ainsi les particules solides déversées à partir de la trémie 2. Ces particules sont ainsi revêtues de gouttelettes qui coalescent pour former un film continu à leur surface. Ce film, au contact des particules et de l'atmosphère ambiante, se refroidit et se solidifie au cours de leur chute vers le fond 6 de l'enceinte 1, d'où elles peuvent être récupérées par un conduit 7. Pour accélérer le refroidissement de la matière d'enrobage et sa solidification à la surface des particules, un gaz de refroidissement, de l'azote, par exemple, est injecté à la base de l'enceinte 1 par des conduits 8. Ce gaz assure en outre le maintien en suspension des gouttelettes de paraffine qui n'ont pas adhéré aux particules solides et évite qu'elles ne tombent sur la masse 9 de particules enrobées. Une quantité additionnelle de gaz de refroidissement est injectée à la base de l'enceinte 1 par un diffuseur 16, en vue d'assurer un refroidissement homogène des particules, d'éviter qu'elles ne collent les unes aux autres et, éventuellement, pour les maintenir en lit fluidisé. Au cours de leur mouvement, et sous l'effet de l'impulsion reçue des buses 5, les gouttelettes en suspension rencontrent la partie supérieure 10 de la paroi de l'enceinte. Cette partie 10 est chauffée à une température supérieure à la température de fusion de la paraffine, de manière à éviter la solidification de celleci et à permettre qu'elle s'écoule vers le bas, vers des goulottes 11, où elle est récupérée par une ligne 12. Sur cette ligne 12 est prévu un cyclone 13, muni d'un moyen de chauffage, non représenté, qui permet de séparer par la ligne 14, les gaz entraînés et par la ligne 15, la paraffine. Celle-ci sera avantageusement recyclée à l'alimentation des buses 5. Dans la variante des figures 2 et 3, le distributeur de particules solides à l'intérieur de l'enceinte 19 est simplement une trémie 20 munie d'ouvertures latérales 21, qui déverse les particules vers une jupe 22 inclinée vers le bas de l'enceinte, à partir de laquelle elles tombent sous la forme d'au moins un rideau cylindrique. Six buses 23, disposées régulièrement à la surface de la paroi interne de l'enceinte, dirigent ici un pinceau horizontal plat de gouttelettes de paraffines en direction du rideau de particules solides. L'utilisation d'untel distributeur de particules solides est avantageux dans le cas où les particules sont fragiles et risquent de se briser au contact des lanières du dispositif de la figure 1. Un essai a été réalisé avec le dispositif de la figure 2, en utilisant comme particules solides un matériau extrudé en forme de bâtonnets cylindriques, d'une longueur d'environ 5 mm et d'un diamètre d'environ 1,5 mm. On a alimenté les six buses 23, décalées de 600, avec de la paraffine à 100 OC, tandis que l'on injectait de l'azote à 2O0C à la base de l'enceinte. Les buses 23 avaient un orifice d'un diamètre de 1,5 mm. Le débit de paraffine était de 130 l/h par buse et la vitesse du jet à la sortie de la buse était de 20 m/s. Le pinceau résultant de gout- telettes, pour chaque buse, avait un angle de 800 et les gouttelettes obtenues avaient un diamètre compris entre 100 et 200 pm. Dans ces conditons, on a obtenu des bâtonnets enduits d'un film homogène de paraffine solide, d'une épaisseur sensiblement constante de 0,15 mm. Les dispositifs qui viennent d'être décrits peuvent naturellement être utilisés avec une matière d'enrobage autre que la paraffine, et il est clair qu'en ajustant le débit de cette matière à l'état fondu, sa vitesse de sortie des buses, la vitesse de chute des particules solides lorsqu'elles rencontrent la ou les nappes de ce matériau, la différence de température entre les particules solides et le dit matériau, et le débit de ces particules solides, il est possible à l'homme de l'art de régler l'épaisseur de la couche d'enrobage, sa vitesse de solidification et son homogénéité, en fonction de l'utilisation désirée des particules enrobées. REVENDICATIONS 1.-Procédé pour enrober des particules solides d'un film continu d'une matière protectrice fondant à une température relativement faible, caractérisé en ce que, dans une atmosphère sensiblement inerte vis-à-vis de la dite matière et des dites particules, on atomise en un brouillard de fines gouttelettes la dite matière à l'état fondu, on fait traverser le dit brouillard aux particules solides pendant une durée suffisante pour que les dites particules se recouvrent sur toute leur surface de la dite matière à l'état fondu, et l'on récupère séparément, d'une part, les dites particules enrobées de la dite matière, après que celle-ci se soit solidifiée à leur contact et au contact de l'atmosphère ambiante en formant à leur surface un film continu, d'autre part, la matière fondue n'ayant pas participé à l'enrobage des particules. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite atmosphère inerte est refroidie par injection d'un gaz inerte vis-à-vis des dites particules et de la dite matière protectrice, ledit gaz se déplaçant à contre-courant des dites particules. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite matière protectrice a un point de ramollissement compris entre 50 et 1000C et en ce que la température d'injection de ladite matière à l'état fondu est supérieure d'au moins 250C à cette température de ramollissement. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la température des particules solides est inférieure de 10 à 1O00C et, de préférence, de 25 à 750C, à la température d'injection de ladite matière fondue. 5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les particules solides se déplacent par gravité à travers le dit brouillard. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matière fondue récupérée est recyclée à l'alimentation des moyens de production des dites gouttelettes. 7.- Procédé selon l'une des revendications i à 6, caractérisé en ce que les dites gouttelettes ont un diamètre compris entre 10 et 500 pm et, de préférence, entre 30 et 200 Jum. 8.- Dispositif pour enrober des particules solides d'un film continu d'une matière protectrice fondant à une température relativement faible, ce dispositif comprenant une enceinte (1, 19) à atmosphère contrôlée sensiblement inerte vis-à-vis de la dite matière et des dites particules, au moins un moyen (5, 23) pour atomiser la dite matière à l'état fondu à l'intérieur de la dite enceinte sous forme d'un brouillard de fines gouttelettes, au moins un moyen (2, 20) pour déverser à travers ce brouillard les dites particules, un moyen (7) pour récupérer les particules enrobées de la dite matière, après une durée suffisante pour que celle-ci se soit solidifiée à leur contact et au contact de l'atmosphère ambiante, et un moyen (11) pour récupérer séparément la matière fondue n'ayant pas participé à l'enrobage des particules. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dit moyen (5, 23) pour atomiser la matière fondue comprend une buse ou une tuyère dirigée vers la paroi opposée de la dite enceinte (1, 19). 10.- Dispositif selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que que ledit moyen pour récupérer la fraction de matière fondue n'ayant pas participé à l'enrobage des particules comprend au moins une goulotte (11) solidaire de la paroi interne de la dite enceinte (1, 19) dans laquelle s'écoule la dite matière fondue. 11.- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la partie de la paroi de la dite enceinte disposée au-dessus de la dite goulotte (11) est chauffée à une température supérieure au point de fusion de ladite matière. 12.- Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la dite goulotte est connectée au moyen (5, 23) d'atomisation de la dite matière fondue, en vue d'y recycler la matière fondue récupérée. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que sur la ligne de recyclage (12) de la dite matière fondue au dit moyen d'alimentation est prévu un cyclone (13) équipé de moyens de chauffage, apte à séparer ladite matière fondue des gaz entraînés. 14.- Dispositif selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que le moyen pour déverser les dites particules comprend une trémie (2, 20) munie de fentes ou d'ouvertures d'évacuation, associées éventuellement à des déflecteurs. 15.- Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dit moyen de distribution comporte, audessous de la dite trémie (2), des lanières (3) en un matériau souple entraînées en rotation. 16.- Dispositif selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte à sa partie inférieure des moyens (8) d'injection d'un gaz de refroidissement.