CH398272A - Appareil d'élimination par filtration de manières entraînées par un courant de gaz - Google Patents

Description

  
 



  Appareil   d'élimination    par filtration de manières entraînées par un courant de gaz
 L'invention a pour   objet    un   appareil    d'élimina  tion    par filtration de matières entraînées par un   oou-    rant de gaz, par exemple un courant de gaz chauds.



     I1    se forme, au cours   de    diverses opérations chimiques et de traitement de matières, des courants gazeux qui contiennent des matières solides et liquides entraînées généralement   Sous    forme de fines partipules analogues à de la poussière. Divers moyens ont été proposés jusqu'à présent pour éliminer ces matières entraînées. Par exemple, on a employé des collecteurs de poussière en forme de sacs, de même que des dispositifs de précipitation électrostatique.



  On a eu aussi recours à des opérations d'épuration consistant à arroser ou à épurer le courant de gaz contenant des   particules    solides avec un agent liquide entraînant les solides.



   Ces diverses opérations et installations n'ont pas donné satisfaction dans tous des cas. On rencontre souvent des difficultés dues à la température et à la nature corrosive   du    gaz et   des    particules solides qu'il entraîne.



   Le raffinage de l'aluminium par le procédé de distillation dit du sous-halogénure consiste à amener le métal contenant de l'aluminium en contact avec un courant chauffé d'un trihalogénure d'aluminium gazeux, généralement le trichlorure d'aluminium à une température au moins égale à 12000 C. Une réaction a lieu entre l'aluminium du métal le contenant et le trihalogénure d'aluminium gazeux en formant le   monohalogénure,    par exemple le monochlorure   d'aluminium    gazeux. On refroidit le monohalogénure d'aluminium ainsi obtenu en mélange avec le   tri-    halogénure n'ayant pas réagi pour décomposer le   monohalogénure    d'aluminium en formant de l'aluminium métallique et du trihalogénure d'aluminium.



  La réaction de décomposition a lieu dans un récipient dans lequel la température du   monohalogénure    d'aluminium gazeux s'abaisse d'environ 1200 à environ 700-8000 C. On   recueillIe    le trihalogénure   d'alu-    minium gazeux sortant de ce récipient et on le recycle en contact avec un supplément de métal contenant de l'aluminium, pour former le monohalogénure d'aluminium.



     I1    est avantageux de traiter les gaz sortant du récipient pour en éliminer les particules solides éventuellement entraînées. Les gaz sortant du récipient de   Idécomposition    ont généralement la composition suivante:   900/0    en volume environ de trichlorure d'aluminium gazeux, 10 O/o   len    volume environ d'hydrogène. Ces   gaz contiennent    une très faible proportion de particules solides entraînées, telles que   l'aluminium    formé   par    la décomposition   da    monohalogénure d'aluminium, du chlorure de   calcium,    du chlorure de magnésium et d'autres chlorures, outre l'alumine, du carbure d'aluminium et d'autres particules solides.

   La   température    Ides gaz sortant   ldu    récipient de décomposition est inférieure à 7000 C et   supérieure    au point de volatilisation du   trichlorure    d'aluminium et est comprise, par exemple, entre 250 et 3500 C. La température ds gaz   sortant    Ide ce   reci-    pient exerce une influence sur   la    proportion et l'état physique des impuretés.



   L'appareil pour   éliminer par    filtration des   matière    res entraînées par un courant de gaz,   notamment    un courant de   trihalogénure    d'aluminium gazeux, comprenant, selon l'invention, un lit d'une matière granuleuse solide Ide filtration se déplaçant vers le bas à   travers    un récipient pour etre enlevée du fond de celui-ci, une conduite Ide sortie idu gaz   Idisposée    à l'extrémité supérieure   Idu    récipient et une conduite   d'admission    du gaz disposée au centre de ce récipient et dont   l'embout    est situé plus bas que la sor  tie du gaz, est caractérisé'en ce que la conduite d'admission   Idu    gaz s'étend,

     ldu    sommet idu récipient, verticalement vers le bas et   traverse    la partie supérieure du lit Ide matière granuleuse Ide filtration et contient un agitateur pour   brasser    la matière granuleuse de   filtration    à   proximité    de l'embout de la conduite   d'admission    du gaz, et des moyens pour racler la matière entraînée qui s'iest déposée sur les parois latérales de la conduite   d'admission    du gaz.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'appareil objet de   l'in-    vention.



   La   fig.    1 représente   sehématiquement    la première forme d'exécution de l'appareil destiné à éliminer les particules entraînées   par    un courant gazeux.



   La fig. 2 est une coupe   partielle    de la seconde forme d'exécution de l'appareil.



   Un courant de gaz,   fig.    1, tel que celui qui sort du récipient   de      décomposition    d'une installation employée dans le procéidé au   sous-halogénure    pour le raffinage de   l'aluminium    contenant des particules solides entraînées, arrive par une tubulure d'admission 10 dans une conduite   cylindriqule    sensiblement verticale 11 dans laquelle les gaz sont   introduits    dans la portion centrale d'une masse en   mouvement    de particules filtrantes solides 12 contenues dans un récipient 14.

   Un racloir à ailette   hélicoïdale    13 fixé sur l'arbre   rotatif    13a est disposé dans   la      tubulure    d'admission 10 pour empêcher les particules solides de s'accumuler, sur les parois Ide cette   tubulure.    Le récipient 14   comporte    une   portion      isupérieure    cylindrique 15 et une portion inférieure conique 16. Un orifice de sortie du gaz 18 est disposé au voisinage de l'extrémité supérieure de la portion supérieure
 15. Une matière filtrante   appropriée,    sous forme de particules, arrive par une tubulure d'admission 19 d'un tuyau 20 dans l'extrémité supérieure de la   por-    tion   cylindrique    15.

   La matière filtrante du tuyau 20 passe de haut en bas dans un canal annulaire 21 autour de l'extérieur de la conduite 11. L'angle d'inolinaison du tuyau 20 par rapport à l'horizontale doit être plus grand que l'angle   dix talus      d'éboulement    de la matière filtrante   pour    donner la   certitude    que le canal 21 reste plein de cette matière. Par   exern-    plue, si l'angle   idiu    talus d'éboulement de la matière filtrante est   d'environ      40O,      l'angle      d'inclinaison    du tuyau 20 est de préférence d'environ 450 et l'angle d'inclinaison de la paroi supérieure 21a de la charge
 annulaire 'est de préférence égal à 550.



   Un arbre axial 22 se prolongeant sur toute la longueur Ide la conduite 11, dont l'axe coïncide de préférence avec celui du récipient 14, porte un ra  Choir    à ailette hélicoïdale 24. L'extrémité   inférieure    de l'arbre 22 comporte, à peu près, la hauteur de la partie inférieure de la conduite 11, un   vibras    horizontal 25 qui porte des pointes 26 en saillie de haut
 en bas fixées sur lui et agitant la matière filtrante dans la zone située   immédiatement    au-dessous de la
 partie inférieure de la conduite 11.



   La partie inférieure de la portion conique 16 communique avec un transporteur hélicoïdal 28 qui sert à faire sortir la   matière    filtrante contenant les particules solides retenues de l'extrémité inférieure du récipient 14, pour les traiter ultérieurement ou les mettre nu rebut.



   On fait arriver un courant de gaz contenant les particules entraînées dans la conduite centrale 11 pour l'amener en   'contact    avec la matière filtrante se trouvant dans le récipient 14 et éliminer les particules entraînées du courant gazeux en contact avec la matière filtrante pendant que le gaz passe   rde    bas en haut dans le canal annulaine entre la paroi du récipient 14 et l'extrémité inférieure   lde    la conduite 11, avant de sortir par l'orifice d'échappement du gaz 18.

   On fait arriver d'une manière continue une nouvelle provision   fde    matière filtrante dans le récipient   14    par le canal annulaire 21 et on fait   sortir      d'une    manière continue la matière filtrante encrassée de la partie inférieure du récipient 14 par le transporteur hélicoïdal 28. On voit donc que le récipient 14 contient une masse en mouvement de haut en bas ide matière filtrante.

   On voit aussi que le courant de gaz   contenant    des impuretés et   arrivant    dans le récipient
 14 pénètre d'abord dans la masse de matière filtrante par une face conique située immédiatement audessous de l'extrémité inférieure de la conduite 11, puis passe de haut en bas et en 'dehors pour arriver dans   l'espace    annulaire entre la conduite 11 et la paroi du récipient 14, dans lequel il passe de bas en haut dans une direction à   contre-courant    par rapport à l'écoulement de la matière filtrante.



   L'ailette 24 du racloir que l'arbre 22 fait tourner a pour effet d'entraîner les {particules   éventuelles    adhérant à la paroi intérieure de la   conduite    11.



  L'arbre 22, en tournant, fait aussi tourner le bras 25 dont les pointes 26 agitent la matière filtrante dans la zone située immédiatement au-dessous de la   conduite    11 et où la proportion 'des particules entraînées est la plus forte. La matière filtrante étant ainsi agitée d'une manière continue, de nouvelles   surfaces      propres    de ces   particules    viennent   'd'une    manière contique en contact avec le courant de gaz incident, en empêchant ainsi la masse de matière filtrante de s'obstruer,   gen    particulier au point d'entrée du gaz.



   La fig. 2   représente    sous forme plus détaillée l'appareil filtrant la muasse   'de    coke en mouvement à contre-courant. Le récpient 30 du filtre principal comporte une portion supérieure cylindrique 31 et une portion inférieure conique 32. La portion supérieure cylindrique 31 et la portion   inférieure    conique 32 comportent des   doubles    enveloppes respectives
 34 et 35. Un fluide d'échange de chaleur approprié, tel qu'une vapeur ou un liquide   Dovttherm    circule dans les doubles enveloppes 34 et 35 de façon à maintenir la   tempéraúre    de   fonctionnement    qu'on désire dans le récipient 30.

   La partie inférieure de   l'a    portion conique 32 communique avec un trans
 porteur   hélicoïdal    36 faisant sortir la matière fil
 trante   chargée    d'impuretés.  



   Une conduite axiale, d'admission de gaz 38 se dirige de   haut    en bas   Idans    la portion cylindrique supérieure 31 et se termine à peu près   Qau    point de jonction entre la portion 31 et la portion conique   inférieure    32. Un arbre axial 39 est entraîné par un moteur 40 par l'intermédiaire   'd'une      transmission    de   réduction    de vitesse 42 montée sur un   socle    44. L'arbre 39 est entouré par une gaine de protection 45 dans la portion supérieure de la   conduite      d'admis-    sion 38.

   La portion inférieure 45a de la gaine de protection a une forme conique au point d'entrée du gaz chargé d'impuretés qui arrive par un tuyau d'admission 46 dans la conduite   d'ladmislsion    38.



   Des   ailebtes      hélicoïdales    en ruban 48 d'un racloir fixées sur l'arbre 39 raclent les particules solides qui se   déposent    sur la surface de la portion conique 45a de la gaine Ide protection et sur la surface intérieure de la conduite 38. Les ailettes 48 idu racloir sont fixées sur l'arbre 39 par des disques 49. Un racloir 47 fixé sur un arbre rotatif 47a est aussi disposé dans le tuyau   d'admission      46    du gaz pour empêcher les particules de s'y accumuler.



   Un bras 50 fixé sur l'extrémité inférieure de   l'arbre    39 ponte des   pointes    51 qui agitent la masse filtrante dans le récipient 30 pour contribuer à son mouvement de haut en bas et à   mettre    à découvert d'une manière   continue    de nouvelles surfaces des particules de la matière filtrante en contact avec le gaz chargé d'impuretés, qui vient initialement en contact avec elle en sortant par l'extrémité inférieure de la conduite 38.



   La matière filtrante arrive dans le récipient 30 par une tubulure   d'admission    52 et un tuyau d'alimentation 54. La portion inférieure 54a du tuyau 54 forme un cantal de passage annulaire entourant la portion supérieure de la conduite 38   et, 'par    suite, alimente un courant annulaire Ide matière filtrante autour dé la conduite 38 dans le récipient 30. Le tuyau 'd'alimentation 54   comporte    une Idowble enveloppe d'échange de chaleur 55 sur toute sa longueur et sa portion inférieure 54a comporte aussi une dou  ble    enveloppe 57.

   On fait arriver dans la double enveloppe 55 un fluide d'échange de chaleur approprié par une tubulure 56 en le faisant sortir par une tubulure de sortie 58 et des   dispositifs,    non   feprésen-    tés, font circuler le fluide d'échange Ide chaleur arrivant dans la double enveloppe 57 et en sortant. Le tuyau d'alimentation 54 est fermé à une extrémité par un couvercle 59 qui comporte également une double   enveloppe    60   alimentée      par    un fluide d'échange ide chaleur approprié par une tubulure d'entrée 62 et une tubulure de sortie 61.



   Le récipient 30 et les éléments auxiliaires, tels que les tuyaux d'alimentation et de sortie peuvent être en une matière quelconque approprée. L'acier doux es't   un      matériau    de construction   approprié      ilors-    que le filtre fonctionne à une   température    inférieure à environ   5000 C      mais,    si on désire faire fonctionner le filtre à une température supérieure à environ 5000 C,   lle    matériau de construction à choisir Ide préférence est l'acier inoxydable.



   La   matière    filtrante qui sort du récipient 30 par le transporteur hélicoïdal 36 peut être traitée par tamisage pour en   séparer    les   sparticulles    solides d'im  puretés    antérieurement contenues   dans    le courant de gaz. Lorsque la matière filtrante   consiste    en coke, celle qui sort de la partie inférieure du récipient 30 et est chargée   d'impuretés    peut être chargée dans un four   d'agglomérastion    ou de réduction servant à préparer l'alliage d'aluminium carbothermique, obtenu par réduction directe de la bauxite par le coke, en recueillant ainsi l'aluminium et le carbone.



   Le bras 50 et les pointes 51 qui maintiennent une cavité conique dans la matière filtrante peuvent être remplacés par une plaque perforée ou un tamis, mais on donne la préférence au bras et   laux    pointes.



   L'exemple suivant indique de quelle manière l'appareil décrit est   utilisé      pratiquement.    On cons  trust    en vraie grandeur un prototype industriel du filtre des fig. 1 et 2. On effectue trois essais avec une matière   filtrante    de coke en particules d'une   grosseur    inférieure à 4,76 mm et   supérieure    à 2,38 mm avec un   débit    Ide 16,3 kg par heure. Le gaz à filtrer consiste en air arrivant avec un débit de 1,5   m8    par minute et chargé de poussière de charbon à raison de 2,35 kg par heure, la grosseur de toutes les particules de charbon étant inférieure à 44 microns.

   La durée ide chaque essai est de 24 heures et tous les essais   s'effectuent    avec un agitateur de la surface de coke tournant à une vitesse   d'un    tour par minute, en faisant arriver de l'eau en brouillard à raison de 1,35 kg/h,   pendant    les essais Nos 2 et 3.



  Au cours des essais, on mélange intimement l'air, la   poussière et      lle      b'rouillard    avant de faire venir le mélange en contact avec la surface du coke. On pose un filtre formé par un sac en coton sur le tuyau de sortie du gaz   du    récipient du filtre pour recueillir la poussière contenue dans le courant d'air de sortie.



  Le filtre fonctionne avec succès pendant ces essais et la proportion de poussière   'recueillie      est    comprise entre 99,93 et 99,96 %.



   On construit un autre filtre analogue à couche de coke en mouvement et on le monte dans le tuyau de sortie du gaz d'un récipient de décomposition du mono'chlorure   d'aluminium    servant à une opération de distillation de   sous-halogénure    de raffinage de l'aluminium d'une capacité de 45,3 kg/h d'aluminium raffiné. Le filtre fonctionne d'une manière sa  tisfaisante    et empêche les tuyaux de sortie du gaz partant du récipient de décomposition de s'obstruer.



  Le filtre élimine 422 kg de matière solide de 72 500 kilos Ide gaz sortant du récipient de   décomposition    et le rendement obtenu est, en principe, de 100 %.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Appareil d'élimination par filtration de matières entraînées par un courant de gaz, notamment un courant de trihalogénureld'aluminium gazeux, comprenant un lit d'une matière granuleuse solide de filtration se déplaçant vers le bas à travers un récipient pour être enlevée du fond de celuici, une conduite de sortie du gaz disposée à l'extrémité supérieure du récipient et une conduite d'admission du gaz disposée au centre de ce récipient et dont l'em- bout est situé plus bas que la sortie du gaz, caractérisé en ce que la conduite d'admission du gaz s'étend, du sommet du récipient verticalement vers le bas,

   et traverse la partie supérieure 'du lit Ide matière granu- leuse de filtration et continent un agitateur pour brasser la matière granuleuse de filtration à proximité de l'embout de la conduite d'admission du gaz, et des moyens pour racler la matière entraînée qui s'est déposée sur les parois latérales de la conduite d'admission du gaz.

   SOUS-REVENDICATION' S 1. Appareil selon la revendication, caractérisé en ce que l'agitateur pour 'brasser la matière granuleuse de filtration à proximité de l'embout de la conduite d'admission, du gaz est porté par l'extrémité inférieure d'un arbre axial s'étendant dans la conduite d'admission du gaz.

   2. Appareil selon lla sous-revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour racler la matière entraînée qui s'est déposée sur les parois de la conduite d'admission du gaz sont constitués par une lame de grattage montée sur ledit arbre axial.

   3. Appareil selon la sous-revendication 2, ca ractirisé en ce qu"il comprend des moyens pour introduire la matière granuleuse de filtration, ces moyens présentant un passage annulaire disposé autour de la conduite d'admission du gaz, la partie inférieure dudit passage étant plus basse que le niveau de sortie du gaz.

   4. Appareil selon la sous-revendication 3, carac ttérisé en ce que la matière granuleuse de filtration est du coke.