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L'invention a pour objet un procédé pour le
traitement ou la fabrication suivis de leur sépara-
tion de produits en grains traités dans une enceinte
comportant un lit de solide pulvérulent constitué soit
du produit traité, soit d'un solide auxiliaire, soumis
à un traitement simultané de fluidisation et de vibra-
tion. Elle a également pour objet un appareil de trai-
tement et séparation de produits en grains traités
dans une enceinte comportant un lit de solide pulvéru-
lent Soumis à m traitement simultané de fluidisation etde vibration, co~portant une enceinte de fluidisation
avec de~ moyens d'introduction d'un agent de fluidi-
sation, des moyens de ~1'se en vibration de l'enceinte
et du lit fluidisé maintenu dans la zone active de
l'enceinte.
Il est con~u d'utiliser des lits fluidisés
pour divers traitements tels ~ue le séchage, la cuis-
~on ou l'oxydation de produits granuleux ou granulés
ou encore pour l'enrobage de grains dont la surface
ZO est vis~ueuse et se recouvre d'une mince couche du
~olide pulv~rulent du lit fluidis~. On a au3si proposé
de granuler des mati~re~ en poudre en le!s mettant en
~u~pension dans un li~uide ~ue l'on introduit dans un
lit fluidis~ chaud sous forme de ~outtes, l'évapora-
tion du li~uide ,51 accompagnant de la formation degranules~ Il est connu également de soumettre les
lits fluidisés à un traitement de vibration~
Dans tous ces procédés, il est né¢essaire
de séparer, après traitement, les produits en grains
du solide pulvérulent. On y parvient, en général, dans
le~ proc~dés de l'art antérieur, en prélevant une par-
tie du contenu du lit fluidisé, en le tamisant et en
recyclant le solide pulvérulent. Il est souvent néces-
saire de réchauffer le solide pulvérulent avant de le
recycler~ la séparation s'accompag~ant nécessairement
d'une perte de caloriesO
Le but de l'invention est d'éviter de telles
~.~
: . : ., ~ . . . , . ., -, .
:. . . . :. : .: -. . . . .
,, : . . ~ :, : . .- . . .-
~038~37
manutentions coûteuses en energie et en calories et nuisibles à
la qualite des produits et de p~oposer un nouveau procede et un
nouvel appareil, dans lesquels les produits en grains sont separes
à l'interieur même du lit fluidise.
On atteint ce but, selon l'invention, par le procéde
qui consiste a introduire l'agent de fluidisation dans une partie
seulement, verticale, du lit, de maniere a diviser l'enceinte en
une zone verticale fluidisee et une zone verticale non fluidisee;
a soumettre les produits en grains et le solide pulverulent aux
courants de circulation résultant de l'application simultanee de
la fluidisation et des vibrations; a utiliser ces courants pour
alimenter, à l'intérieur même de l'enceinte, des moyens de tamisage
assurant la séparation des produits en grains et du solide pulvé-
rulent, et a utiliser les vibrations pour évacuer a l'extérieur
les produits traités et sépar~s.
L'invention vise également un appareil ~ermettant la
mise en oeuvre du procédé précité, appareil qui se caract~rise en
ce que la surface du fond dudit récipient est constituée partielle-
ment par la grille et partiellement par au moins un élément mas-
quant dirigé linéairement ou circulairement, de sorte que seule-
ment une zone verticale du lit de solide pulvérulent au-dessus
de la grille est fluidisée par l'agent de fluidisation, tandis
qu'au-dessus de la partie restante du fond est au m.oins une zone
vertic~le non fluidisée de solide pulvérulent ayantune direction qui
correspond ~ celle du ou des éléments masquants et non soumise a
l'action de l'agent de fluidisation, l'appareil comprend des
moyens de s~paration et de décharge constitues pax au moins un
tamis de décharge disposé en direction inclinée pour décharger
le produit cribl~ de l1int~rieur du récipient verC, un point de
débordemement ext~rieur, et les vibrations sont di.rigees sensible-
ment selon la direction du tamis de d~charge. -
Le Demandeur a pu observer que, dans ces conditions, il
- 2 - ; ~
~` 'i ' '
. ' ' ' :
1()3~137
s'etablissait dans le lit fluidisé des cou~an~s de circulation
de profil stable, qui peuvent alors etre utilises pour vehiculer
les grains ou granules à l'interieur du lit, de leur point d'en-
tree à leur point de sortie.
Selon un mode de realisation prefere les moyens pour
fluidiser seulement une partie du lit sont constitues par un dis-
tributeur d'agent de fluidisation de section plus etroite que celle
de l'enceinte.
A cet effet, il est avantayeux que le distributeur
d'agent defluidisation alimente seulement la partie centrale de
l'enceinte ou une partie annulaire ou lat~rale de l'enceinte.
Il est également avantageux qu'au moins une partie des
moyens de tamisaqe soit disposee dans une
~3~3~7
partie du lit non soumise au traitement de fluidisation~
Selon une variante de réalisation, les moyens
de l~se en vibration du réacteur sont appliqués à sa
paroi et dirigent les vibrations de fa~on rectiligne
sensiblement dans un plan axial du lit suiva~t un angle
~e 0 à 80 degrés par ra port à l'horizontale, les
mo~ens de mise en vibration du lit sont constitués par
des éléments rigides liés à la paroi du réacteur, et les
moyens de tamisage sont disposés à la partie supérieure
du lit dans une partie non fluidisée et ces memes
moyens sont disposés pour évacuer par vibrations le
refus de tamisage à l'extérieur de l'enceinteO La
vibration~avantageusement appli~uée suivRnt une direction
passant par le centre de gravité de l'ense~ble de l'appa-
reilO
Il est également avantageux clue les moyenspour séparer le produit en grains du solide pulvéru-
lent soient constitués par des tamis solidaires de
l'enceinte soumise aux vibrations, inclinés sur l'ho-
rizontale, dont la partie inf~rieure p~n~tre dansl'enceinte et la partie supérieure const:itue déversoir
l'exterieur de l'enceinte. Sous l'ef~Qt des vibra-
tion~ convenablement orientée~, les grains ou granu-
l~s cheminent sur les tamis ver3 le déve:r~oir supé-
rieur, tandis ~ue le solide pulvérulent ~raverse lestami~ et reste dans le lito
Il est également avantageux ~ue~ la direction
des vibrations et le plan moyen du tamis fassent un
angle aigu, de telle façon ~ue les vibrations du tamis
~0 favorisent l'écoulement des produits en grains vers
l'ext~rieur et ~ue les moyens de tamisage et les
moyens de mise en vibration soient disposé~ sur le
réacteur à. l'opposé l'un de l'autre. ~'inclinaison des
tamis est déterminée dans cha~ue cas particulier selon
les règles de l'art. Dans cette variante de réalisation
l'ensemble du lit est soumis à. une vibration linéaire
d'amplitude modérée (de préférence 0,2 à ~ mm) et de
fr~uence suffisamment élevée ~ui peut, pour des
:
-
... . ;..... ,: : . ... , . .~ ~ , , . : ,,~ . .-
8~3~
raisons de commodité, être choisie é~ale à 50 Hz.
Selon une autre variante de réalisation, les
moyens d'évacuation par vibration du refus de tamisage, sont
constitués par une rampe hélicoïdale débordante disposée
sur la face interne de l'enceinte et comportant, au moins
sur une certaine longueur, des trous de criblage et les
moyens de mise en vibration du réacteur et du lit fluidisé
engendr~nt des secousses circonférentielles à l'enceinte
et transportant en sens ascendant les produits retenus sur
la rampe hélico~dale.
Cette dernière variante met donc en oeuvre un
proc~d~ connu, dans lequel un récipient cylindri~ue compor-
tant une rampe hélicoidale est soumis à des secousses cir-
conférentielles ~ l'enceinte et transportant en sens as-
cendant les produits ayant atteint la rampe hélicoidale.Dans un tel récipient, de petits objets, c'est-~-dire,ici,
le8 grains ou granules, prennent sur la rampe un mouvement
centrifug~ ascendant. De nombreux bols de tri, de classe-
~ont et de di~tribution de petites pièces utilisent un tel
proc6d~. On en conna~t ~galement des application~ au ~é-
ch~ge de mat~riaux granuleux. On conna~t é~alement l'appli-
cation des secous~es à la progres~ion et au tri de mat~-
riaux ~ur un crible. Ces secousse~ ou vibrations sont
engendrées par des appareils à balourd ou des vibrateurs
magn~ti~ues, le~ uns et les autres connus en soi.
Il est alor~ avantageux ~ue les rampes hélico~-
dales soient munies d'un rebord et ~u'un d~flecteur héli-
coidal soit disposé sous cha~ue rampe hélico~dale.
Dans tous les modes de réalisation de l'inven-
tion et ~ condition ~u'une partie du lit soit soustraite,conformément à 1'invention, à l'age~t de fluidisation,
la circulation de~ produit~ dans le lit et sur les tamis
est obtenue de fason ~urprenante par l'effet con~ugué
de la fluidisation et de la vibration. Si l'on supprime
la vibration ou si on soumet la totalité du lit
à l'action de l'agent de fluidisation, on n'observe plus
. ,.,.,, i , .. . :.
, ~, ~ ;, , : ,- -
~3~37 ~5~
s.ucune circulation des produitsO Si l'on supprime la
fluidisation, les produits s'accumulent spontanément
... dans une zone ~uelconque privilégiée et les phénomènes
de t~lisage et de cheminement des grains sur les tamis
5 ne sont plus observés~
On ne sortirai-t pas du cadre de l'invention
en ajoutant dans l'enceinte de l'un ~uelcon~ue des
modes de réalisation une cloison interne verticale
séparant la zone fluidisée de la zone non fluidisée,
pourvu ~ue cette paroi soit limitée en bas et en haut
res~ectivement à une certaine distance d~ fond de,l~enceinte
et ~ une certaine distance de la zone ~ctlve de 1 ~-
ceinte, de telle sorte ~u'elle ne modl~ie pas le IlUX
de déplacement des matériaux tel ~ue matérialisé par
de~ flèche~ sur les figureaO
~5 D'autres avantages et particularités ressor-
tiront de la description donnée ci-après uni~uement
titre d'exemple de modes de réalisation préférés ae
l'invention. On se reportera au dessin annexé, dans
le~uel :
- la figure 1 et la fi~ure 2 repré~entent
re~pectivement des vue3 schémati~ue~ en coupe verticale
et de des~us d'un appareil selon l'inventio~ de type
cylindri~ue avec tamis droit.
- les figure~ 3 et 4 représentent respecti-
vement des vues schémati~ues en coupe ver.ticale et de
de~sus d'un appareil selon l'invention de type paral-
lélépipédi~ue.
- les figures 5 et 6 sont des vues ~chéma-
ti~ucs en coupe verticale et de de3sus d'un appareil
30 selon l'invention de type c~lindri~ue avec ra~pe héli- :
coidale,
- les figures 7 et ~ sont des vues schémati~ue~
en coupe verticale et de de~sus d'une variante d'un
appareil selon l'invention avec rampe hélicoidale.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté un
réacteur de fluidisation circulaire ~0, comportant une
entrée de gaz de fluidisation 2 et des él.~ments rigides :~
,. ~,
; .,,
~9~t~13~7
liés aux parois du réacteur 10, par exemple une
A''''` grille 4, et, à la partie inférieure, un générateur
de vibration 3 engendrant des vibrations, dans le
sens de la flèche fo ~e réacteur représenté est ouvert
à sa partie supérieure, mais on pourra utiliser tout
autre réacteur connu pour tenir compte des sujétions dues
à la température du fluide, aux gaz déga~és, et aux
poussières entra~néesO A ce réacteur on ajoute à la
partie supérieure un tamis légèrement incliné 7 débouchant
en un point de débordement ~ ~es vibrations selon la
flèche f sont sensiblement dirigées vers le tamis 70
Une partie centrale seulement de la section de la
grille 4 est alimentée en agent de fluidisation, par
exemple par occultation d'une zone annulaire p~riphé-
ri~ue par lm déflecteur annulaire 9O Le réacteur est
alors u-tilisé pour traiter des produits en grains
dans un lit de solide auxiliaire pulvérulent. Dans
certains cas, la granulation peut 8tre faite dans le
lit à, partir du solide pulvérulent.
~e produit ~ traitcr est alors introduit
la partie ~up~rieure en 1 et le ~az ou a~ent de fluidi-
~ation en 2. ~es vibrations sont appli~ut.'~es suivant
la dir~ction de la flèche f et le lit fluidisé s'éta-
blit au-dessus de la section centrale de la grille 4,
construite en un matériau suffisa~ment ri,gide pour
transmettre les vibrations à, l'ensemblc clu lit. ~a zone
périphéri~ue du lit n'est pas fluidisée, du fai.t de
l'occultation de la grille par le déflecteur annulaire
9 ou du fait ~ue la grille ~ comporte selon une variante
~0 une zone annulaire non perforée, de façon ~ bien dis- '-
tribuer le fluide de fluidisation dans la section cen-
trale du réacteurO Quel ~ue soit le moyen, il e~t
essentiel ~ue le distributeur d'agent de fluidisation ",
2' alimenté par la conduite 2 débouche dans le réacteur
uvec une section plus étroite ~ue celle de ce réaateurO
Dalls le lit fluidisé s'établissent alors, sous l'effet
des vibrations, des courants de circulation représentés
par les flèches telles ~ue 60 Le tamis 7, solidaire .,
du reste de l'appareil, assure la séparation du solide
~ auxiliaire pulvérulent ~ui le traverse sensiblement de
haut en bas et des produits en grains qui, sous l'effet
des vibrations, se déplacent à la surface du tamis 7 et
débordent en 8 où ils sont recueillisO
Sur les figures 3 et 4 représentant une réali-
sation de l'invention utilisant un lit fluidisé parallé-
lépipédi~ue, lcs m~mes notations ~u'aux figures 1 et 2
ont été utiliséesO Il y a donc dans ce cas deux tamis 7
aboutissant sur deux points de déversement 8, les tamis
é-tant alors disposés latéralementO ~ien entendu, le lit
fluidise doit présenter, alors, sur les parties latéra-
les du r~acteur une zone 5 non fluidisée obtenue en pré-
voyant sur la grille 4 une zone latérale non perforée,
ou des déflecteurs longitudinaux limitant l'action de
l'agent de fluidisation à la zone centrale entre les
deux zones 5 latérales.
Sur les figures 5 7~ 8, on a repr~senté une
enceinte de fluidisation circulaire 10, comportant une
entr~c de ~az de fluidisation 2 débouch7lnt dans une
bo~te a vent 2'et des ~lcm~nts rigidos li~s aux parois
du r~act~ur 10, et con~tituant le fond de la partio
cylindri~ue do l'appareil. ~cs produit~ 7~ introduire
~ont introduit~ en 1.
Sur les figures 5 et 6, le fond de la partie
c~lindri~ue e~t constitué par une grille centrale 4
disposée au centre d'un anneau étanche 5. ~e fluide
provenant de la bo~te à vent 2' soumet ~ la fluidisation
les grains et le solide pulvérulerlt mais sculement dans
la partie centrale, et non ~ la periphérie dc l'appareil.
Uhc rampe h~lico~dale 11 à rebord e~t dispos~e sur les
parois internes de l'enceinte 10 et d~bouche ~ l'exté-
rieur par sa partie supérieure sur une goulo-tte 8. Cette
rampe 11 col~porte des perforations 11', au moin~ dans sa
~5 partie plongeant dans le lit fluidisé et sur une partie
en émergeant, et sert donc de crible destiné à retenir
les grains et à laisser passer le solide pulvérulent.
.
, . , . , , ~. . , . , . .,, - , .~ :; .. , ,. , . . :, , I
13t~ ~
~es trous du crible 11' sont ronds ou longs. Sous la
rampe 11 est disposé un déflecteur hélicoïdal 12, dont
A le r81e est de ramener le solide pulvérulent dans la
zone de traitement.
Llappareil comporte symétri~uement à sa base
13 deux moteurs à balourds 3 engendrant des secousses
circonférentielles convenables pour faire monter les
grains sur la rampe 11 comme il a été dit.
Si, à présent, on met en marche le dispositif
de vibration 3 et règle le débit de gaz en 2 pour obtenir
la fluidisation de la zone centrale, on constate ~ue le
produit à traiter alimenté en 1 au centre du dispositif
tombe dans la partie fluidisée o~ il subit le traitement
désir~ et gagne la périphérie o~ il est évacué avec une
partie du produit pulvérulent par les rampes hélico~da-
le~ es cribles 11' séparent les granul~s de la
phase fine, les premiers sortent par le haut du récipient
alors ~ue les derniers retombent au centre du récipient
dans la zone fluidisée. Dans ce dispositif, la phase
fine, dont la dimen~ion supérieure dépend des caracté-
risti~uos des cribles utilisés, ne sort pas de l'appa-
r0il et e~t recyclbe continuellement tandis ~ue les gra-
nul~ ont ex*raits facilem0nt.
~'appareil des figures 7 et 8 ne diff~re du
précédent ~ue par le fait ~ue c'est la partie annulaire
du fond ~ui est conform~e en grille, alors ~ue la partie
central0 est étanche au gaz de fluidisation.
Cette disposition, exactement inverse de la
précédente, des deux zones concentri~ues de la couche, à
savoir une zone non fluidisée au centre et zone annu-
laire fluidisée à la périphérie, permet ~galement d'ob-
te~ir le traitement en couche fluidi~e de granulés et
leur séparation de la phase pulverulente. Cette disposi-
tion convient pour les produits fragiles pour leg~uels
~5 on recherche des temps de séjour courts dans la phase
flui~i~ée et on souhaite éviter le passage ~ travers la
: . , :. ,:: . . . - . . : : . .
! ~: ~ ' ' ,' : . . ' ' ' . :; . , ~ . . . , :
.` "' ' ': ' ' ' ' ' ~ .
~p3~3~7 ,~Q7
phase dense vibrée.
Par ailleurs, il peut 8tre nécessaire, daQs
les applications mettant en oeuvre le procédé selon
l'invention, d'apporter des calories au lit fluidiséO
Ceci peut être réalisé, soit en chau~fant le courant
gazeux, soit en prélevant par un mo~en ~uelcon~ue une
fraction de la substa~ce solide pulvérule~te, en la
chauffant et en la rec~clant.
Gr~ce à la facilité de séparation obtenue, le
procédé selon l'invention est susceptible de trouver une
application dans tous les cas où l'on désire effectuer
dans un lit fluidisé une séparation basée sur la granulo-
m~trie des particules.
On peut citer, à titre non limitatif, tous
les procedés de séchage, de traitements chimi~ues,
thermi~ues ou d'enro~age de produits en grains dans un
lit fluidi 9 ~ .
On utilise aussi le procédé et l'appareil selon
l'invention dans la pr~paration de produits granul~3~.
A titre d'exemple, un engrais complexe, contcnant 10%
d'azote, 15% d'acide pho~phori~ue et 20% de potasse, a
~t~ broy~ en parties inférieurcs ~ 300 ~ puis mis en
~UGpenSion dan~ 25% de son poida d'eau. On a fait tomber
cette suspen~ion, divi~ée en ~outtes d'environ 5 mm de
diam~tre, dans un lit fluidisé de la même poudre d'engrais
port6 ~ 180C. On a obtenu des grains ~ec:s et durs de 5
à 10 mm de diamètre. L'appareil utilis~ ~itait celui ~ui
est repr~senté sur les figures 1 et 2, avec collecteur de
récupération des gaz.
De m~me on a pu granuler du plQtre en faisant
tomber des ~outtes d'eau, ~ventuellement additionnée d'un
a~ent ten~ioactif et/ou de sulfate d'aluminium dan~ un
lit fluidi 3~ de platre ~ températurc ambiante. ~'appareil
utilis~ ~tait celui ~ui est repr~senté ~ur le~ fi~ure~
3 et 4. On a obtenu des granules d'environ 10 mm de dia-
m~tre.
, ,,. ... ,.. . . . . . . ..... . .. .. .. , . , .- .... - .- , . - .
: . . -:
",,, . . . : ,,, ", . . .
~!3~137
/~
~ On a également granulé une barbotine à 3~/0 d'eau
t~ préparée à partir de schiste en poudre, en la faisant
tomber sous for~e de gouttes, dans un lit fluidisé de
sable à 250Co ~lappareil utilisé était celui ~ui est
représenté sur les figures 1 et 2 avec collecteur de
récupération des gRZo On a obtenu des billes de schiste
expans~ d.e 1 à 5 mm de diamètre.
On peut également utiliser le procédé selon
l'invention pour granuler des matières alimentaires en
poudre, telles ~ue le cacao, le café, la poudre de lait,
les farines de c~réales, l'amidon et ses produits d'hy-
drolyse. On peut soit faire tomber des gouttes d'eau,
add;.tionnée éventuellement de sucre, de parfums, de
coloran-ts, d'agent d'expansion, dans un lit fluidis~ de
la poudre ~ granuler, maintenu à une température conve-
nable, soit mettre la sllbstance à granuler en suspension
ou en solution dans l'eau et la faire tomber sous forme
cle gouttes dans le lit fluidisé chauffé.
Sur lcs fi~ures repr~scntées, la partie non
fluidi~6e correspond aux zones annulairo~, lat~rale~ ou
¢~ntrales de l'enceinte. Bien ~u'il ~'agi~e de~ réali-
sations les plus avantageuses du proc~dé selon l'inven-
tion, on pcut ~videmment concevoir des d.ispositifs où la
parti~ non fluidisé~ ne correspondrait pas obligatoire-
ment ~ une zone periphérique, latérale ou centrale~
.
' . . ' ' . ' . . . ' ' , '
