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M E M O I R E DESCRIPTIF déposé à l'appui' d'une demande de
BREVET D'INVENTION Léopold, Antoine, Guillaume, ROUJOB " Procédé de régénération thermique de noir animal "
La présente invention est relative à un procédé de régénération thermique de noir animal ayant servi à filtrer dans un filtre un liquide coloré, en particulier une solution de sucr.e.
On sait que le noir animal.qui a servi à décolorer un liquide coloré, tel qu'une solution de sucre, par filtration dans un filtre généralement constitué par une haute tour, peut être régénéré par carbonisation des matières organiques qu'il a retenues au cours de la filtration.
A cet effet, on extrait généralement le noir animal hors du filtre où il s'est usé, pour en éliminer le noir fin et le soumettre dans une cornue chauffée extérieurement à une température généralement supérieure à 400 C. Lorsque le noir animal est régénéré, on le réintroduit dans le filtre et comme, entretemps, il s'est refroidi à une température
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inférieure à celle de la solution de sucre qu'il doit filtrer, avant de faire passer cette solution sur le noir animal régénéré, on ramène la température/à une température voisine de celle du liquide à décolorer en faisant, par exemple, traverser le filtre par de la vapeur.
Cette façon de procéder nécessite une main d'oeuvre importante, exigent des fours qui consomment beaucoup de charbon et réclament des frais d'entretien onéreux (notamment une reconstruction du four tous les deux ans).
Un autre inconvénient résulte de ce qu'il est très difficile de chauffer le noir à la température optimum dans les cornues, de sorte qu'une partie du noir est souvent détruite. De plus, les manipulations auxquelles le noir animal est successivement soumis ont comme effet de provoquer la transformation des granules de noir animal en poussières qui doivent être éliminées. Enfin, la carbonisation en cornue donne parfois lieu à une destruction supplémentaire du noir animal par suite de rentrées d'oxygène dans la cornue pendant la carbonisation.
Pour remédier à ce dernier inconvénient, on a proposé d'effectuer la carbonisation dans un courant de gaz inerte, par exemple d'azote, porté à une température suffisante pour effectuer la carbonisation désirée.
Des expériences de laboratoire ont en outre montré qu'on pouvait effectuer la régénération thermique du noir animal par carbonisation dans un courant de vapeur surchauffée à température suffisante.
Enfin, dans le but de simplifier le processus de régénération, on a proposé d'effectuer une régénération chimique dans le filtre en faisant agir divers agents chimiques dans celui-ci.
Ce procédé présente l'inconvénient de ne donner qu'une régénération très incomplète.
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La présente invention a comme objet'un procédé ayant pour but de remédier à ces inconvénients.
A cet effet, dans le procédé suivant l'invention, on fait passer à travers le filtre contenant le noir animal à régénérer, de la vapeur surchauffée à une température au moins égale à la température de régénération thermique du noir animal.
Afin d'éviter de devoir renforcer l'enveloppe métalli- que des filtres actuellement utilisés, on utilise, de préférence, de la vapeur surchauffée à basse pression.
Le procédé suivant l'invention est spécialement avan- tageux lorsqu'il est complété par la réutilisation sous forme de vapeur, de la vapeur sortant du filtre..
Dans ce cas, le procédé est particulièrement économique.
Une façon commode de réutiliser une partie des calories de la vapeur sortant du filtre consiste à faire passer cette vapeur dans un deuxième filtre contenant également du noir animal à régénérer. De préférence, on réutilise ensuite,sous forme de vapeur la vapeur saturée sortant de ce deuxième filtre. En d'autres termes, dans ce cas, on fait traverser deux filtres en série par de la vapeur qui est surchauffée à l'entrée du premier filtre et on réutilise sous forme de vapeur, la vapeur saturée qui sort du deuxième filtre.
Suivant une façon particulière de réutiliser la vapeur ayant servi à la régénération, on réintroduit cette vapeur avant le surchauffeur dans le circuit de vapeur destinée à la régénération.
Afin d'augmenter davantage l'économie du procédé de régénération suivant l'invention, après régénération du noir animal dans un filtre, on récupère les calories que le fil- tre a emmagasinées pour atteindre la température de régéné- ration.
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De préférence, on fait traverser le filtre par de la vapeur ou par un jet.d'eau, pulvérisée et on utilise sous forme de vapeur la vapeur sortant du filtre.
Dans ces conditions, la plus grande partie du coût en calories de la régénération du noir animal est constituée par la déperdition calorifique du filtre pendant la régéné- ration. Or, cette déperdition peut être rendue faible par un bon calorifugeage de ce filtre.
Dans le cas de la réutilisation du lanoiapeur dans l'industrie sucrière, de préférence, on abaisse la tempéra- ture du filtre contenant le noir animal régénéré,jusqu'à ' un peu plus de 100 C.
D'autres particularités et détails du procédé suivant l'invention apparaîtront au cours de la description de son application à la régénération du noir animal ayant servi à décolorer une solution de sucre dans une raffinerie de sucre.
Pour faciliter la description de cette application, il sera fait référence aux dessins ci-annexés qui représen- tent schématiquement une partie d'une installation pour la réalisation-de ce procédé.
Les figures 1 et 2 sont des vues en élévation mon- trant les connexions de trois filtres voisins d'une batterie de filtres, chacune à un moment donné de la mise en oeuvre du procédé.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
A la figure 1, on a représenté trois filtres désignés par 2,3 et 4.
Supposons que les filtres 2 et 3 contiennent du noir animal qui doit être régénéré après avoir servi à la décolo- ration d'une solution de sucre et que le filtre 4 fait encore partie du cycle de filtration, c'est-à-dire qu'il est, par exemple, en "désucrage" ou en lavage. Suppo- sons en .outre que la régénération soit déjà en route depuis
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un certain temps dans le filtre 2 et qu'elle vienne de commencer dans le filtre 3. Dans ces conditions, de la vapeur surchauffée est introduite par une tubulure 5 dans le filtre 2 après avoir été portée à environ 430 C. dans un sur.chauffeur 6.
Etant donné que la vapeur passe depuis un certain temps, le noir animal contenu dans le filtre 2 a déjà été porté à une température à peu près égale à 430 C.A sa sortie du filtre 2, la vapeur surchauffée est, par exemple, encore à 420 C. la chute de température dans le filtre 2 étant due uniquement à la déperdition de chaleur à travers la paroi extérieure. Cette déperdition peut être rendue faible en calorifugeant soigneusement le filtre 2.
A cette température, le noir animal est régénéré en peu de temps parce qu'il'est soumis à une carbonisation des matières organiques dont il s'est souillé au cours de la décoloration antérieure du jus qui l'a traversé.
L'emploi de vapeur surchauffée à une température supérieure aurait comme effet de porter les tôles métalliques constituant généralement l'enveloppe extérieure du filtre à une température pour laquelle leur résistance mécanique aurait, été diminuée sensiblement, dans le cas d'emploi de tôles en acier ordinaire.
L'expérience a prouvé qu'on a avantage à utiliser de la vapeur surchauffée entre 350 et 45Q C.
La vapeur surchauffée utilisée est, de préférence, de la vapeur à basse pression afin d'éviter de devoir renforcer l'enveloppe extérieure du filtre. Cette vapeur surchauffée à basse pression est obtenùe avantageusement à partir de vapeur d'échappement de machines ou de turbines à vapeur à contre pression. A sa sortie du filtre 2, la vapeur encore surchauffée est réutilisée sous forme de vapeur, en étant conduite dans le filtre 3, par exemple,
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par une canalisation 7. La partie supérieure du filtre 3 > est donc portée à 420 C. Pendant que la vapeur descend dans le filtre 3, sa température baisse, tandis que l'eau qui impreigne le noir animal est vaporisée et que ce noir est chauffé.
Lorsque la vapeur n'est plus surchauffée, elle continue à traverser le noir animal humide et s'y condense en partie pour chauffer l'eau et le noir qui n'auraient pas encore atteint la température de la vapeur saturée.
L'eau provenant de la condensation de la vapeur ainsi que celle qui est chassée du noir animal par entraînement sont expulsées par un purgeur 8, tandis que la vapeur qui sort finalement au bas du filtre 3 s'échappe par une conduite 9 pour être réutilisée sous forme de vapeur à basse pression.
La réutilisation peut avoir lieu d'une façon quelconque dans la raffinerie mais, à la figure 1, elle a été schéma- tisée par une réintroduction de la vapeur dans le circuit de régénération. A cet effet, la vapeur est amenée par la con- duite 9 dans un injecteur 10, alimenté en vapeur à une pression supérieure par une conduite 11 , ayant pour but de recomprimer les vapeurs sortant des filtres. L'injection de vapeur est effectuée, de préférence, en amont du sur- chauffeur 6 afin de surchauffer toute la vapeur introduite dans le filtre 2.
On continue à faire passer la vapeur dans les filtres 2 et 3 jusqu'à ce que le noir soit régénéré dans le filtre 2. Pendant ce temps, l'eau contenue dans le filtre 3 est vaporisée et le noir humide est porté à une tempéra- ture correspondant à celle de la vapeur saturée à la pression d'utilisation dans l'usine. Cette température est, par exemple, de 111 C. pour une pression d'utilisation effective de 0,5 kilog par centimètre carré . Pendant ce temps, la régénération complète du noir animal contenu dans le filtre 2 est achevée.
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rendant toute cette régénération, le filtre 4 fait encore partie du cycle de filtration et continue à être parcouru par un courant d'eau chaude pour récupérer le sucre et le laver ce qui a pour résultat d'enlever une partie des impuretés du sucre retenues dans le noir.
Un clapet de retenue de la vapeur 12 est disposé dans la conduite 9 de façon à empêcher le retour de vapeur vers le filtre 3, dans le cas où celui-ci serait en dépres- sion,
Lorsque le noir animal contenu dans le filtre 4 doit être régénéré après lavage, on modifie les connexions représentées à la figure 1 de façon à obtenir celles représentées à la figure 2.
De la vapeur saturée est envoyée par la tubulure 5 dans le filtre 2 de façon à abaisser la température de celui-ci de 430 Cenviron à la température de la vapeur saturée à la pression de réutilisation de cette vapeur dans l'usine. La tubulure de sortie 13 est donc raccordée à ce moment à l'usine. Pour une pression effective de réutilisation de la vapeur dans l'usine de 0,5 kilog par centimètre carré, la température du noir animal dans le filtre peut donc être abaissée à 111 C. On pourrait effectuer cet abaissement de température au moyen de vapeur sursaturée, ou même au moyen d'un jet d'eau pulvérisée, tout en récupérant les vapeurs produites, mais, dans ce cas, on risquerait d'humidifier le noir, ce qui aurait l'inconvénient de diminuer la concentration en sucre des sirops filtrer.
Quand la vapeur saturée sortant du filtre 2 n'est plus surchauffée, ce qu'on peut constater par un thermomètre disposé dans la tubulure 13, le filtre est apte à recevoir à nouveau du jus sucré à filtrer. On effectue alors les connexions nécessaireg pour faire rentrer le filtre 2 dans le cycle de filtration et jouer le rôle que jouait le
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filtre 4 dans le cas ,de la figure 1.
On fait alors pénétrer la vapeur surchauffée dans le filtre 3 par la tubulure 14. A sa sortie de celui-ci, elle est amenée par une conduite 15 à la tubulure d'entrée 16 du filtre 4. La sortie de celui-ci est raccordée à la conduite 9 de réutilisation de la vapeur, cette conduite étant pourvue d'un purgeur 8 servant à l'évacuation de l'eau et d'un clapet de retenue 17 semblable au clapet 12. Il est à noter d'ailleurs que chacune des conduites pouvant mettre en communication un filtre quelconque avec l'usine est pourvue d'un clapet de retenue de ce genre.
Dans le filtre 3, le niveau de séparation entre le noir sec et le noir humide descend jusqu'au moment où il atteint la sortie du filtre. La vapeur saturée sortant pendant cette période va réchauffer le noir humide du filtre 4 et s'y condense en partie si tout le noir humide n'a pas été porté à la température de la vapeur saturée. L'excédent est réutilisé soit dans le recompresseur constitué par l'injecteur 10, comme représenté à la figure 2, soit dans l'usine. Au moment où le niveau de séparation entre le noir sec et le noir humide atteint la sortie du filtre 3, la vapeur sortant de ce filtre et pénétrant dans le filtre 4 commence à vaporiser l'eau de ce dernier filtre puisqu'elle a gardé un reste de surchauffe.
La vapeur surchauffée continue à arriver en tête du filtre 4, le noir animal contenu dans celui-ci continue à s'échauffer jusqu'à ce que la température se stabilise et que le noir se régénère.
Quand le noir animal du filtre 3 est régénéré à son tour, on modifie les connexions de façon semblable à celle qui a été indiquée quand on est passé de la figure 1 à la figure 2. A ce moment, on récupère donc les calories que le filtre 3 a emmagasinées pour être porté à la température de régénération en faisant passer de la vapeur dans ce filtre
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jusqu'à ce que la température de celui-ci soit, par exemple, voisine de 111 C. Puis, on raccorde le filtre au circuit de filtration, tandis que le filtre 4 est mis en série avec le filtre suivant dans,le circuit de régénération.