CH95501A

CH95501A - Procédé et appareil pour la séparation par chauffage de substances volatiles d'avec des substances solides.

Info

Publication number: CH95501A
Authority: CH
Inventors: Terrisse Dr Henri; Levy Dr Marcel
Original assignee: Terrisse Dr Henri; Levy Dr Marcel
Priority date: 1920-03-25
Filing date: 1920-03-25
Publication date: 1922-07-17
Also published as: FR533303A; DE351216C; AT98960B

Description

Procédé et appareil pour la séparation par chauffage de substances volatiles d'avec
des substances solides.

Dans l'industrie chimique il arrive souvent que l'on ait à séparer par la chaleur un ou plusieurs liquides d'une ou plusieurs substances solides quelconques. Ces substances liquides ou solides, ou seulement l'une de ces substances peuvent être susceptibles d'être dé- truites par une température élevée.

Dans le séchage des dextrines, par exem- ple, on sépare par chauffage l'eau d'un produit susceptible de se détériorer par la cha- leur ; ou bien, lorsque l'on sèche de-la sciure de bois ou des copeaux de bois, on sépare l'eau d'un produit qui résiste. aux températures de 100 et plus ; enfin, dans la fabrication du glucose ou des dextrines à partir de la celle- lose contenue dans le bois, fabrication qui est décrite dans'les brevets No 84059 et ? 94012 on sépare des solutions d'acide chlorhydrique d'avec un-mélange de destrines, de glucose et de lignine.

On sait qu'on peut employer l'air préala- blement desséché ou chauffé pour sécher les produits les plus délicats. Par ce mode de sé- chage, surtout quand on opère à une tempéra ture relativement basse, pour ne pas détériorer la substance à sécher, le rendement calorifique devient de plus en plus mauvais, à mesure que la température à laquelle on sèche est plus basse ; de même si l'on sèche pour récupérer le produit distillant, cette opération devient de plus en plus impraticable à mesure que la température de l'air est plus basse.

Nous avons trouvé que l'on peut séparer à une température relativement basse un liquide de produits solides en obtenantdebons rendements calorifiques. Lorsqu'il s'agit du cas de produits-capables de supporter des températures de 100 , on peut atteindre des ren- dements Calorifiques d'environ 80-% tout en ayant la possibilité de récupérer le liquide.

Le procédé suivant la présente invention, est caractérisé par le fait que, tandis que l'on chauffe indirectement dans une enceinte le mélange à traiter, pendant qu'il circule, à une température qui n'est pas supérieure à celle qu'il peut supporter sans se décomposer, on le soumet à un courant gazeux chauffé luimême, avant son entrée dans l'enceinte, à une température voisine de cette température et circulant en sens inverse du mélange à trai ter, dans le but qu'il se sature des vapeurs qui se dégagent du mélange, les entraîne et sorte de l'enceinte à une température relativement peu inférieure à celle qu'il avait en entrant.

Au moyen de ce procédé on peut sécher d'une façon continue des mélanges humides à-une température relativement basse, avec une notable économie de chaleur sans s utiliser le vide ; il permet en outre de récu- pérer les substances volatiles enlevées.

On entend par, chauffage indirect"un chauffage dans lequel les calories sont fournies indirectement au produit à chauffer, par exemple à travers une paroi qui sépare le produit de la source de chaleur telle que, par exemple, le gaz ou le liquide qui apporte les calories, par opposition an"chauffage direct" où le gaz ou liquide chauffant sont en contact avec le produit à sécher.

Le chauffage indirect de la masse à sécher peut avoir lieu au moyen de corps de chauffe, tels que les plaques ou parois creuses dans lesquelles circulent des liquides ou des gaz'chauds. Il peut aussi se faire par les gaz chauds qui sont destinés à entraîner les vapeurs du liquide à enlever, ces gaz étant d'abord employés pour chauffer extérieurement le récipient qui contient les matières à sécher, puis dirigés dans ce récipient.

Comme gaz on peut employer l'air, des gaz indifférents tels que l'azote, le gaz à l'eau, 17acide carbonique etc.

Suivant la température à laquelle le sechage ou la distillation peut se faire sans nuire au produit à sécher, les gaz peuvent atteindre à leur sortie de l'appareil des températures de 90 0 et plus. On peut alors facilement récupérer le liquide volatilisé en refroidissant le courant gazeux afin de condenser le liquide. Le courant gazeux peut aval1- tageusement être maintenu en circuit fermé de manière à ce que le gaz débarrassé du liquide revienne dans le séchoir et soit de nouveau utilisé pour enlever du liquide au produit à sécher.

Pour la mise en oeuvre du procédé, on peut employer un appareil comportant au moins un récipient destiné à contenir la matière à sécher et combine, d'une part, avec des moyens permettant de chauffer indirectement cette matière à une température qui n'est pas su périeure à celle qu'elle peut supporter sans se décomposer, d'autre part, avec des moyens pour faire circuler la matière à traiter et enfin avec. des moyens permettant de faire passer sur cette matière un courant gazeux chauffé lui-même à une température voisine de la température susdite.

Cet appareil peut être construit en maté- riaux résistant aux acides dans le cas où les produits qui y sont traités sont acides.

Le dessin annexé en représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution.

La fig. 1 est une vue latérale avec parties en coupe de la première forme d'exécution, et
La fig. 2 une coupe transversale selon A.-B de la fig. 1 ;
La fig. 3 représente schématiquement et partiellement en coupe la deuxième forme d'exécution ;
La fig. 4 est une coupe transversale d'un détail de la fig. 3.

L'appareil représenté en fig. 1 et 2 comporte un bâti a en maçonnerie dans lequel est disposé un cylindre horizontal b destiné a contenir la matière à sécher, par exemple de la sciure de bois. Ce cylindre est traversé dans toute sa longueur par un arbre c muni de palettes d et servant à brasser la matière à traiter et à l'entraîner d'une extrémité à, l'autre du cylindre b. Ce dernier est relié à l'une de ses extrémités à une trémie e de chargement, tandis que l'autre extrémité communique avec une chambre de déchargement/'.

Le bâti a comporte un foyer g qui est en communication avec un canal h entourant le cy- lindre b et comportant des chicanes ?'des- nées à forcer les gaz qui sortent du foyer Åa passer autour du cylindre b selon un chemin hélicoïdal et d'arriver finalement à une ou- verture k pratiquée dans le cylindre à proxi- mité de son extrémité postérieure. Un tuyau ! muni d'un ventilateur rn est placé près de l'extrémité antérieure du cylindre et sert à l'évacuation des gaz qui ont traversé ce dernier.

Afin de régler l'arrivée de la matière à traiter de la trémie e dans le cylindre b une roue à palettes ? est placée dans le tuyau entre la trémie et le cylindre. Cette roue reçoit son mouvement au moyen d'un organe o de transmission qui relie son axe à l'une des ex trémités de l'arbre c, dont l'autre extrémité porte une poulie p qui peut être reliée à un moteur quelconque.

Pour sécher par exemple.delasciure au moyen de l'appareil décrit on charge la trémie e de sciure et on met l'arbre b en marche.

La sciure tombe dans l'extrémité du cylindre située sous la trémie et est brassée et transportée par les palettes d de 1'arbre c à l'au- tre extrémité du cylindre. Pendant ce temps les gaz de combustion du foyer g aspirés par le ventilateur m passent par le canal la et contournent grâce aux chicanes i le cylindre b, selon un chemin hélicoïdal comme cela est indique au dessin par des flèches. Pendant ce temps les gaz qui ont une température dépas- sant souvent 400 C cèdent une partie de leur chaleur au cylindre qui ainsi, est chauffé et communique sa chaleur à la sciure qu'il ren fer. me.

Arrivés a, l'orifice 7c les gaz ont encore une température cl'environ 150 C, mais ne la dépassent pas et pénètrent dans le cylin dre b où ils entrent en contact avec la sciure
qui chemine en sens contraire. Pendant leur passage dans le cylindre les gaz se chargent de l'humidité de la sciure et arrivent à la sor- tie du cylindre en ayant encore une température d'environ 80 C et saturés de vapeur d'eau provenant de la sciure.

Le fait de faire passer les gaz. chauffés à une température voisine mais inférieure à
150 sur la sciure humide et chauffée préala- blement et indirectement par les gaz mêmes à leur sortie du foyer, permet d'enlever une grande quantité d'humidité à la sciure sans la, détériorer car cette dernière ne supporterait pas une température plus élevée sans se dé- tériorer et risquer de prendre feu.

Si les gaz étaient introduits dans le cylindre sans que
celui-ci fût chauffé préalablement, il se re froidiraient, ne quitteraient le cylindre qu'a une température d'environ 45 et ne donneraient qu'un rendement calorifique maximum de 60 %, tandis qu'en sortant du cylindre à 80 environ ce rendement calorifique est de 80 % et plus. Dans ces dernières conditions la quantité de gaz nécessaire à sécher com plètement la sciure peut être de plusieurs fois moins grande que celle qu'il faudrait utiliser à une température plus basse.

Au lieu d'être chauffé par les gaz de com bustion sortant d'un foyer, le cylindre pourrait, suivant la matière à sécher, aussi être chauffé par de l'eau chaude circulant dans une enveloppe entourant le cylindre.

Suivant la nature du liquide entraîné par les gaz chauds, celui-ci peut être facilement récupéré en faisant passer les gaz dans un appareil de condensation.

L'installation représentée en fig. 3 comporte un cylindre q vertical et dans lequel des plateaux X creux sont arrangés horizontale . ment les uns au-dessus des autres.-Chacun de ces plateaux est relié à deux canaux verticaux s et sl (fig. 4) qui sont réunis par une conduite S sur laquelle se trouvent un ventilateur V et un appareil U de chauffe. Auclessus de chaque plateau un bras t, muni de racloirs u, est porté par un arbre vertical v placé dans l'axe clu cylindre q.

Le plateau r supérieur présente près de sa périphérie des ouvertures rl (fig. 4), tandis que le plateau situé immédiatement au-'dessous, présente une ouverture centrale a^. Le troisième est comme le premier, le quatrième comme le second et ainsi de suite jusqu'au dernier plateau qui présente une ouverture au centre.

Cette dernière est en communication, d'une part, avec une conduite w de décharge munie d'une vis sans fin wl et, d'autre part, avec un tuyau-t d'arrivée de gaz chauds. Au-dessus du cylindre se trouve une trémie y de chargemenb munie d'une vis sans fin y'et servant à l'in- troduction de la matière à sécher dans le cy lindre q. L'ouverture de charge de ce dernier
est aussi reliée à un tuyau z pour la sortie des gaz du cylindre. Ce tuyau est relié à un ré frigérant jR d'où part un tuyau sur lequel
est placé un-ventilateur V et qui mène a ; un dispositif T de chauffage.

Ce dernier est relié au cylindre q par le tuyau x.

L'installation décrite peut avantageusement servir pour la récupération des solutions chlorhydriques mélangées à de la lignine, des dextrines et du glucose, mélange que l'on obtient au cours de la saccharification de la a sciure de bois selon le procédé décrit dans les brevets suisses No 84059 et ? 94012. Elle est alors construite en matériaux résistant aux acides.

Le fonctionnement de cette installation est alors le suivant :
On introduit par la trémie y le mélange humide et acide de lignine, de dextrine et de glucose dans le cylindre q. Ce-mélange arrive d'abord sur le plateau r supérieur qui, comme tous les autres plateaux r, est chauffé à une température d'environ 50 C par de l'air chaud, qui arrive de l'appareil U de chauffe par le tuyau S et le canal s et qui circule dans l'intérieur du plateau pour le quitter par le canal si et retourner par S à l'appareil U de chauffe. Le mélange est répandu sur le plateau par les racloirs u des bras t qui tournent avec 1'arbre v mis en mouvement d'une manière quelconque.

Les racloirs de chacun de ces bras sont disposés par rapport à la direction de rotation de ceux-ci, de façon à ce que les matières arrivant sur les plateaux soient dirigées sur les plateaux impairs vers les ouvertures rl et sur les plateaux pairs vers les ouvertures r2. Elles tombent donc par ces ou vertures d'un plateau sur l'autre et rencontrent pendant leur parcours un courant d'air chaud qui pénètre par a : dans le cylindre q et provient du dispositif T de chauffe, ou il est chauffé à une temperature de 50 C ou légèrement supérieure.

Puisque la tempéra turne des plateaux r est réglée de façon à ce
que le produit qui les recouvre ait environ
50 C, l'air qui circule dans le cylindie em- prunte à ces plateaux les calories nécessaires pour lui permettre de quitter le cylindre à une température pratiquement peu inférieure Åa celle qu'il avait en entrant. Il est alors saturé d'acide chlorhydrique et d'eau et aspire par le ventilateur V qui l'envoie dans le ré- frigérant R. Là, toutes les vapeurs que l'air a entraînées sont condensées et les produits de condensation sont recueillis dans un récipient C quelconque.

L'air refroidi,. débarrassé des vapeurs acides est refoulé dans le dispositif T de chauffe, où il est réchauffé à la tem pérature-d'environ 50 C, pour pouvoir être utilisé à nouveau dans le cylindre q.

Il est à remarquer que le glucose et les dextrines étant détruits en présence d'acide chlorhydrique à 70 et plus, la température de distillation de cet acide doit être aux en virons de 50 .

On peut aussi, dans le cas où l'air présen- terait des inconvénients, employer, en circuit fermé, un gaz indifférent, tel que, par exem- ple, l'acide carbonique, l'azote, le gazà l'eau etc.

Le nouveau procédé de séchage et de distillation décrit permet de réaliser les avantages suivants :
1 On peut sécher des produits à température relativement basse tout en obtenant un rendement calorifique supérieur aux procédés usuels, ceci grâce au fait que la chaleur est en grande partie fournie indirectement et que le gaz qui circule à l'intérieur peut atteinre, à sa sortie, une température élevée.

2o Grâce au fait du chauffage indirect il est possible, en refroidissant le gaz à. la sortie du séchoir de récupérer le liquide volatil, ce qui serait extrêmement difficile dans le cas ou la chaleur serait fournie par l'air, et où, par r conséquent, les quantités d'air deviendraient très grandes, et cela, surtout quand le produit est susceptible de se détériorer à des températures élevées.

3 En opérant en circuit fermé, on obtient une récupération du produit distillant beaucoup plus efficace. En définitive, cette façon de procéder est une distillation dans laquelle l'évaporation se fait à basse température grâce à la circulation de l'air, qui évite qu'on opère sous pression réduite, ainsi que cela se pratique jusqu'à maintenant. Ce nouveau procédé simplifie beaucoup un appareillage qui est très compliqué quand on emploie le vide et, de plus, il est à marche continue.

Claims

REVENDICATION I : Procédé pour la séparation par chauffage de substances volatiles d'avec des substances solides susceptibles de se détériorer par la chaleur, caractérisé par le fait que, tandis que l'on chauffe indirectement dans une enceinte le mélange à traiter, pendant qu'il circale, à une température qui n'est pas supérieure à celle qu'il peut supporter sans se décomposer, on le soumet à un courant gazeux chauffé luimême, avant son entrée dans l'enceinte, à une température voisine de cette. température, et circulant en sens inverse du mélange à traiter dans le but qu'il se sature des vapeurs qui se dégagent du mélange, les entraîne et sorte de l'enceinte à une température relativement peu inférieure à celle qu'il avait en entrant.

SOUS-REVENDICATIONS : 1 Procédé selon la revendication I, dans le quel le courant gazeux destiné à, entraî- ner les parties volatiles de la matière à traiter sert d'abord au chauffage indirect de cette matière et arrive ensuite sur cette matière après s'être suffisamment refroidi au contact des parois qui la contiennent pour ne pas détériorer les constituants solides du mélange.

2 Procédé selon la revendication I et la sous revendication 1, dans lequel le courant gazeux est constitué par les gaz de la combustion d'un foyer.

3 Procédé selon la revendication I, dans le quel le courant gazeux est constitué par de l'air.

4 Procédé selon la revendication I, dans le quel le courant gazeux est constitué par un gaz indifférent.

5 Procédé selon la revendication I, dans le quel le courant gazeux, après son passage sur la matière à traiter dont il a entraîné les composants volatils, est refroidi en vue de la condensation de ceux-ci puis ré chauffe et envoyé à nouveau sur la ma tière à traiter, parcourant ainsi un cycle fermé.

6 Procédé selon la revendication I, appliqué au séchage de la sciure de boishumide, dans lequel on chauffe cette'sciure dans un cy lindre au moyen de gaz de la combustion d'un foyer qui contournent d'abord le cy- lindre extérieurement puis, après s'être refroidis à moins de 150 , pénètrent dans le cylindre, passant sur la sciure chauffée et se saturant de vapeur d'eau qu'ils en traînent en sortant du cylindre à une tem pérature d'environ 80 .

REVENDICATION 11 : Appareil pour la mise en oeuvre du procédé revendiqué en I, comportant au moins un récipient destiné à contenir la matière à sécher et à distiller et combiné, d'une part, avec des moyens permettant de chauffer indirectement cette matière à une température qui n'est pas supérieure à celle qu'elle peut supporter sans se décomposer, d'autre part, avec des moyens pour faire circuler la matière à traiter et enfin avec des moyens permettant de faire passer sur cette matière un courant gazeux chauffé lui-même à une température voisine de la température susdite.

SOUS REVENDICATIONS : 7-Appareil selon la revendication II, dans lequel le récipient est constitué par un cy lindre horizontal placé dans un four et muni d'organes pour brasser et transpor- ter le produit en traitement, ce cylindre étant combiné avec des moyens faisant passer les gaz de combustion, du four d'abord à l'extérieur-du cylindre pour le chauffer, puis à l'intérieur de ce dernier en sens inverse du produit en traitement.

8 Appareil selon la revendication II et la . sous-revendication 7, tel que décrit en ré férence aux fig. 1 et 2 du dessin annexé.

9 Appareil selon la revendication II, dans lequel le récipient est constituéparun cylindre vertical renfermant une série de plateaux superposés et creux, dans les quels circulent des gaz chauds et sur les quels la masse à sécher est étendue, des moyens étant prévus, premièrement, pour faire passer des gaz chauds sur les pla teaux, de façon à entraîner les vapeurs tda liquide hors du cylindre, secondement pour condenser ces vapeurs et récupérer le liquide et, troisièmement, pour réchauffer les gaz débarrassés de vapeurs et les renvoyer dans le cylindre pour une nouvelle opÚration.

Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 9, tel que décrit en ré- férence aux fig. 3 et 4 du dessin annexé.