Brevet FR2627404A1 — publié le 19890825

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 nicrôcristallines par dopage au moyen d'un additif. Cet enrobage 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 l'état 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 fait traverser par les dites particules au moins une nappe continue de la dite matière à l'état fondu, avec une durée de contact entre la dite matière et les dites particules suffisante pour que ces dernières soient recouvertes sur toute leur surface de la dite matière, et en ce que l'on récupère les dites particules gainées de la dite matière dans des conditions de température telles que la dite matière se solidifie en formant un film continu à la surface des dites particules avant la récupération de celles-ci. Dans cette définition, le terme de "nappe" englobe naturellement tous les types de nappes susceptibles d'être réalisées à l'aide de moyens connus dans la technique tels que buses ou tuyères, que ces nappes soient planes, courbes ou même fermées, par exemple de forme conique ou tronconique. La matière d'enrobage utilisée aura avantageusement un point de ramollissement compris entre environ 50 et 1000C et la température de la nappe de matière fondue sera, de préférence, supérieure d'au moins environ 250C à ce point de ramollissement. La différence de température entre les particules solides et la nappe de matière fondue sera avantageusement comprise entre 10 et 1000C et, de préférence, entre 25 et 750C. Pour obtenir sur les particules un film homogène d'une épaisseur constante comprise entre 0,05 et 0,5 mm, l'épaisseur de la nappe de matière d'enrobage sera avantageusement comprise entre 0,1 et 3 mm. La nappe continue de matière fondue pourra être obtenue en faisant tomber cette matière à la verticale par simple gravité à travers une fente, avec un débit suffisant pour former un rideau continu, les particules solides étant alors projetées à travers ledit rideau. On pourra également projeter la matière fondue avec une buse, de manière à former une nappe continue inclinée et laisser tomber ou projeter les particules solides à travers cette nappe. Avantageusement, la fraction de matière fondue non utilisée pour l'enrobage des particules sera récupérée et réutilisée, éventuellement après réchauffement, pour réaliser la dite nappe. 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 contre sensiblement inerte vis-à-vis de la dite matière et des dites particules, au moins un moyen de projection à l'intérieur de la dite enceinte de la dite matière à l'état fondu sous forme d'au moins une nappe continue, des oyens d'alimentation en matière fondue des dits moyens de projection, des moyens pour projeter à l'intérieur de la dite enceinte les dites particules à travers la dite nappe continue, des moyens pour récupérer les dites particules ayant traversé la dite nappe après une durée suffisante pour que la matière fondue dont elles sont enrobées se soit solidifié à leur surface, et des moyens pour récupérer la fraction de matière fondue non utilisée pour l'enrobage des particules, ces derniers moyens étant disposés de façon telle, par rapport aux moyens de récupération des particules enrobées, que celles-ci n'entrent pas en contact avec la matière fondue récupérée. Avantageusement, ce dispositif comprendra également un moyen pour le recyclage de la matière fondue récupérée à l'alimentation des moyens de projection de la dite matière et, éventuellement, un moyen de réchauffement de la matière fondue récupérée avant son recyclage au moyen de projection. Ce moyen de projection de la matière fondue pourra être constitué, par exemple, par une simple goulotte ou similaire déversant à la verticale, à travers une fente, un rideau continu de matière. Ce moyen pourra également comprendre au moins une buse ou une tuyère projetant la matière à l'état fondu sous forme d'une nappe continue. Plusieurs moyens de projection de la matière fondue, décalés en position les uns par rapport aux autres et connectés à un même moyen d'alimentation, pourront être prévus dans une même enceinte. Le moyen de projection des particules solides pourra être constitué par un simple réservoir muni d'ouvertures, équipées éventuellement d'un déflecteur incliné. Ce moyen pourra aussi etre un moyen de projection pneumatique. Le moyen de récupération des particules enrobées sera constitué, par exemple, par une partie de la dite enceinte disposée à une distance telle de la nappe de matière fondue que cette matière puisse se solidifier à la surface des particules avant d'atteindre la dite partie de la dite enceinte. Le moyen de récupération de la matière fondue non utilisée comprendra, par exemple, une auge ou une goulotte disposée soit de manière à recevoir directement la dite nappe, soit le long d'une paroi latérale de l'enceinte à un niveau inférieur à celui où cette nappe rencontrera la dite paroi. En adaptant l'épaisseur de la nappe de matière fondue, son débit, sa vitesse, la vitesse des particules solides et la différence de température entre ces particules et la matière fondue, 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 à des 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 apparattront 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 un schéma d'une seconde forme de réalisation d'un tel dispositif. Comme on le voit sur la figure 1, de la paraffine chauffée dans une enceinte calorifugée 1 est introduite par une ligne 2 dans une conduite 3, équipée d'une pompe 4, qui alimente un système de buses 5, aptes à projeter chacune une nappe continue 6 à l'intérieur d'une enceinte 7 àatmosphère neutre controlée. A la partie supérieure de l'enceinte est disposée une trémie 8, éventuellement munie sa base d'un déflecteur incliné 9, qui évacue par gravité les particules solides qu'elle contient et les distribue de façon homogène en direction de la nappe 6. Ces particules traversent la nappe de paraffine liquide et restent à son contact pendant une durée suffisante-pour être gainées d'un film de ce composé. Pendant la chute des particules vers le fond 10 de l'enceinte 7, la paraffine qui les recouvre se refroidit à leur contact et au contact de l'atmosphère ambiante et elle se solidifie. Les particules ainsi enrobées viennent se déposer au fond de l'enceinte, où un diffuseur 11 injecte un gaz neutre froid tel que de l'azote, afin de les refroidir et de refroidir l'atmosphère ambiante. La ou les nappes 6 de paraffine fondue viennent heurter la paroi en regard de l'enceinte 7 au-dessus d'une goulotte 16 qui recueille la paraffine liquide s 'écoulant contre la paroi. Après passage dans un séparateur 15, d'où le gaz entratné par la paraffine est évacué par une ligne 16, la paraffine est renvoyée à la ligne 3 pour un nouveau cycle d'enrobage. Un système de vannes 12, 13, disposées respectivement sur la ligne 3 et sur une ligne en dérivation 14, permet de régler le débit d'alimentation de la ou des buses 5 de l'enceinte 7 en fonction du but recherché. La partie de paroi que rencontre la nappe de paraffine peut naturellement être réchauffée, afin de maintenir la paraffine à l'état liquide. Dans le cas de la figure 2, on retrouve une enceinte cylindrique 20 à atmosphère contrôlée, à la partie supérieure de laquelle est disposée axialement une conduite 21 alimentée en paraffine liquide, qui est ici projetée par une buse 18 contre une coupelle 22 formant déflecteur, de manière à former une nappe continue 23, qui vient heurter les parois latérales internes de l'enceinte, la paraffine liquide s'écoulant ensuite dans une goulotte 24, où elle est récupérée et recyclée par une ligne 25 à l'alimentation de la conduite 21, après passage dans un séparateur 32 et évacuation du gaz entraîné par la ligne 33. Un gaz de refroidissement est injecté en 34 à la base de l'enceinte 20. A la partie supérieure de l'enceinte 20, coaxialement à la conduite 21, est disposé un distributeur 26 des particules à enrober, qui est constitué par une simple trémie munie de fentes latérales 27, à travers lesquelles les particules tombent en pluie homogène et concentrique pour traverser la nappe 23 et s'enrober de paraffine. Comme précédemment, celle-ci se refroidit et se solidifie pendant la chute des particules jusqu'au fond 19 de l'enceinte, où les particules sont récupérées. On notera que l'enceinte 20 comporte une double enveloppe 20a, 20b, dans laquelle circule, à sa partie supérieure, un fluide chaud, introduit par le conduit 28 et évacué par le conduit 29, afin de maintenir à l'état liquide la paraffine qui s'écoule le long des parois, tandis qu'un fluide froid, introduit par le conduit 30 et évacué par le conduit 31, circule à sa partie inférieure, pour refroidir les particules enrobées. Des essais ont été effectués avec l'appareillage de la Figure 1, avec une enceinte cylindrique 7 d'un diamètre d de 60 cm et d'une hauteur h de 140 cm, et avec une ouverture d'évacuation des particules enrobées d'un diamètre de 20 cm et deux buses 5 de projection décalées latéralement de 20 cm, disposées respectivement à une distance h' du fond de 90 et 115 cm. Les buses 5 sont alimentées en paraffine liquide à une température de 1000C, avec un débit individuel de 0,5 m3/h, la paraffine sortant des buses avec une vitesse de 2 m/s et la nappe ayant ici une inclinaison d'environ 250 par rapport à 1 'horizontale . Dans ces conditions, en utilisant comme particules solides des billes de verre d'un diamètre de 2 mm à une température de 4O0C et en employant une seule des deux buses du dispositif, il a été possible d'enduire ces billes d'un film homogène de paraffine solide d'une épaisseur sensiblement constante de 0,10 mm. Dans les mêmes conditions, en utilisant comme particules des bâtonnets d'un matériau extrudé sensiblement cylindriques, d'une longueur d'environ 5 mm et d'un diamètre d'environ 1,5 mm, à une température de 49oC, alimentant simultanément les deux buses 5 en paraffine fondue avec un même débit de 0,5 m3/h, il a été possible d'enduire ces bâtonnets d'un film homogène de paraffine solide, d'une épaisseur sensiblement constante de 015 nm. Les dispositifs qui viennent autre décrits peuvent 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 fait traverser par les dites particules au moins une nappe continue de la dite matière à l'état fondu, avec une durée de contact entre la dite matière et les dites particules suffisante pour que ces dernières soient recouvertes sur toute leur surface de la dite matière, et en ce que l'on récupère les dites particules gainées de la dite matière dans des conditions de température telles que la dite matière se solidifie en formant un film continu à la surface des dites particules avant la récupération de celles-ci. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction de matière fondue non utilisée pour l'enrobage des particules est récupérée et réutilisée, éventuellement après réchauffement, pour réaliser la dite nappe continue. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dite matière protectrice a un point de ramollissement compris entre environ 50 et environ 1000 C. 4.- Procédé selon l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce que la température de la dite nappe est supérieure d'au moins environ 250C au point de ramollissement de la dite matière protectrice. S.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les particules solides ont une température inférieure de 10 à 1000C et, de préférence, de 25 à 750C à la température de la nappe de matière fondue. 6.- 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 (7, 20) à atmosphère controlée sensiblement inerte vis-à-vis de la dite matière et des dites particules, au moins un moyen (5, 21, 22) de projection à l'intérieur de la dite enceinte de la dite matière à l'état fondu sous forme d'au moins une nappe continue (6, 23), des moyens d'alimentation en matière fondue des dits moyens de projection, des moyens (8, 9, 26, 27) pour projeter à l'intérieur de la dite enceinte les dites particules à travers la dite nappe continue, des moyens (10, 19) pour récupérer les dites particules ayant traversé la dite nappe après une durée suffisante pour que la matière fondue dont elles sont enrobées se soit solidifiée à leur surface, et des moyens (16, 24) pour récupérer la fraction de matière fondue non utilisée pour l'enrobage des particules, ces derniers moyens étant disposés de façon telle, par rapport aux moyens de récupération des particules enrobées, que celles-ci n'entrent pas en contact avec la matière fondue récupérée. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de recyclage réunissant le moyen (16, 24) de récupération de la fraction de matière fondue non utilisée pour l'enrobage et le moyen de projection (5, 21, 22) de la dite matière. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte, entre le dit moyen (16, 24) de récupération de la matière fondue et le dit moyen (5, 21, 22) de projection de celle-ci, un moyen de réchauffement de la dite matière. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dit moyen de projection de la matière fondue comprend une goulotte ou similaire déversant la matière fondue à travers une fente. 10.- Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dit moyen de projection de la matière fondue comprend au moins une buse ou tuyère (5) projetant la dite matière sous forme d'une nappe continue. 11.- Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le dit moyen de projection de la matière fondue comprend au moins une buse (18) dirigeant un jet contre une coupelle (22) formant déflecteur, à partir de laquelle la dite matière se déverse sous forme d'une nappe continue. 12.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la dite buse (18) et la dite coupelle (22) sont disposées coaxialement-à la dite enceinte (20). 13.- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 12, caractérisé en ce que la dite enceinte comprend à sa base un moyen de refroidissement. 14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dit moyen de refroidissement comprend un moyen d'injection (11) d'un gaz de refroidissement. 15.- Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dit moyen de refroidissement comprend une double enveloppe (20a, 20b), dans laquelle circule un fluide de refroidissement et qui constitue la partie de la paroi de ladite enceinte (20) disposée audessous du moyen de récupération (24) de la fraction de matière fondue non utilisée pour l'enrobage. 16.- Dispositif selon l'une des revendications 6 à 15, caractérisé en ce qu'au-dessus desdits moyens (24) de récupération de la fraction de matière fondue non utilisée pour l'enrobage, la paroi de la dite enceinte est maintenue à une température supérieure à la température de fusion de la dite matière. 17.- Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la dite paroi (20) comprend une double enveloppe (20e, 20b) dans laquelle circule un fluide chaud.