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Séchoir à lit fluidisé PFE 2010/2011 Industries chimiques Abdelilah ZEROUALI &

Séchoir à lit fluidisé PFE 2010/2011 Industries chimiques Abdelilah ZEROUALI & Réda GHATTAS Encadré par : Pr.A.LOUKILI Page1 Au terme de ce projet de fin d’études ; nous tenons à exprimer notre gratitude à notre encadrant Pr A.LOUKILI qui a assuré le suivi de ce travail. Nous le remercions très vivement pour sa bienveillance, son aide, son soutient moral et surtout sa patience, ainsi que pour la confiance dont il a toujours fait preuve à notre égard. Nous tenons aussi à remercier vivement toutes les personnes sans exception du hall de procédés pour leur soutien. Nous tenons aussi à remercier tous les membres du jury qui ont accepté de juger notre travail et nous espérons que celui–ci ait une bonne vaillance de leur part. Séchoir à lit fluidisé PFE 2010/2011 Industries chimiques Abdelilah ZEROUALI & Réda GHATTAS Encadré par : Pr.A.LOUKILI Page2 Nous dédions ce modeste travail en premier lieu à nos parents, nos frères et nos sœurs. Nous dédions aussi ce travail, à Monsieur A.LOUKILI notre encadrant, qui nous a tout donné pour réussir ce projet. Nous dédions aussi ce travail à nos amis et tous les étudiants de l'ESTF plus particulièrement aux étudiants du département Génie des Procédés. Séchoir à lit fluidisé PFE 2010/2011 Industries chimiques Abdelilah ZEROUALI & Réda GHATTAS Encadré par : Pr.A.LOUKILI Page3 sommaire REMERCIMENTS…………………………………………………………………………….1 DEDICACE……………………………………………………………………………………2 INTROUCTON .......................................................................................................................... 5 1-Considérations générales sur le séchage : ............................................................................... 6  Principe ............................................................................................................................ 6 2-Grandes familles technologiques de sécheurs :....................................................................... 7 2.1 Sécheurs compatibles avec les produits humides à l'état liquide: .................................... 8 2.1.1 Sécheur à pulvérisation: ............................................................................................ 8 ‣Principe ............................................................................................................................. 8 2.1.2 Sécheur cylindre : ...................................................................................................... 9 ‣Principe ............................................................................................................................. 9 2.2 Sécheurs compatibles avec les produits humides à l'état solide: .................................... 10 2.2.1 Sécheur tunnel à chariots et claies ou à balancelles: ............................................... 10 2.2.2 Sécheur tunnel à tapis: ............................................................................................. 11 ‣Principe: ......................................................................................................................... 11 2.2.3 Sécheur à plateaux: .................................................................................................. 12 2.2.4 Sécheur à tambour: .................................................................................................. 13 2.2.5 Sécheur à lit fluidisé: ............................................................................................... 14 2.2.6 Sécheur pneumatique: ............................................................................................. 17 2.2.7 Sécheur à disques ou à vis: ...................................................................................... 18 2.3 Sécheurs développés pour les produits humides à l'état pâteux: .................................... 19 2.3.1 Sécheur à palettes: ................................................................................................... 19 2.3.2 Sécheur à couche mince .......................................................................................... 20 2.3.3 Sécheur pneumatique compact: ............................................................................... 21 3-Séchage par lit fluidisé : ........................................................................................................ 21 Principe ................................................................................................................................ 22 3.1_Types de lit fluidisé : ..................................................................................................... 23 3.2_Grille de fluidisation : ................................................................................................... 23 4-Équipements périphériques : ................................................................................................. 24 4.1_Conditionnement de l'air de séchage : ........................................................................... 24 4.1.1 Filtration : ................................................................................................................ 24 4.1.2 Déshumidification : ................................................................................................. 24 4.1.3 Ventilation : ............................................................................................................. 25 4.2_Traitement des gaz d'exhaure : ...................................................................................... 25 4.2.1 Rétention des poussières : ....................................................................................... 25 Séchoir à lit fluidisé PFE 2010/2011 Industries chimiques Abdelilah ZEROUALI & Réda GHATTAS Encadré par : Pr.A.LOUKILI Page4 4.2.2 Rétention des vapeurs organiques : ......................................................................... 26 4.3_Systèmes de récupération d'énergie : ............................................................................ 26 4.3.1 Recyclage : .............................................................................................................. 26 4.3.2 Récupération de chaleur : ........................................................................................ 26 4.3.3 Compression mécanique de vapeur : ....................................................................... 26 5. Sécurité ................................................................................................................................. 27 5.1 Oxydation : ..................................................................................................................... 27 5.2 Explosion : ...................................................................................................................... 27 5.3 Pollution de l'environnement : ........................................................................................ 28 5.4 Gestion des risques : ....................................................................................................... 28 Partie II : Etude effectuée ......................................................................................................... 29 Introduction : ............................................................................................................................ 30 1_ Description de fonctionnement ........................................................................................... 30 2_ Calculs de dimensionnement du sécheur : .......................................................................... 32 2.1 Le choix du ventilateur : ................................................................................................. 32 2.2 Calcul de pertes de charge : ............................................................................................ 36 2.2.1 Pertes de charge linières : ....................................................................................... 36 2.2.2 Les pertes de charge totale : ................................................................................... 38 3_ Proposition d’une manipulation de séchage utilisant le sécheur à lit fluidisé ..................... 41 3.1 Mode opératoire : ........................................................................................................... 41 3.1.1 Introduction de la masse à sécher: ........................................................................... 41 3.1.2 Mise en route de l'installation: ............................................................................... 41 3.1.3 Relevé des valeurs: ................................................................................................. 42 3.1.4 Arrêt de l'installation: ............................................................................................. 43 4_EXPLOITATION DES RÉSULTATS ................................................................................. 43 Conclusion ................................................................................................................................ 44 Bibliographie ............................................................................................................................ 45 5_ ANNEXES : ........................................................................................................................ 46 1/ Diagramme de l'air humide .............................................................................................. 47 2/ Procédure de calcul de la masse d'eau perdue par le solide ............................................. 47 Séchoir à lit fluidisé PFE 2010/2011 Industries chimiques Abdelilah ZEROUALI & Réda GHATTAS Encadré par : Pr.A.LOUKILI Page5 INTROUCTON Dès lors que l'on cherche à rompre avec le conventionnalisme et l'habitude, qui bien souvent conduisent à associer à un produit donné une technique de séchage déterminée, ou lorsque le produit est nouveau, le choix d'un type de sécheur devient rapidement un casse tête pour l'ingénieur procédé. On dénombre sur le marché plus de 400 technologies différentes, dont une centaine est utilisée communément dans l'industrie. Ces technologies peuvent au mieux être regroupées dans une dizaine de grandes familles. Le présent dossier est consacré à la présentation de ces grandes familles technologiques de sécheurs. Comme la technologie doit être compatible avec la forme du produit à traiter, une classification basée sur la structure du produit à traiter a été retenue. Outre le sécheur lui-même, une installation de séchage comporte un ensemble d'équipements annexes nécessaires au prétraitement du produit pour le rendre compatible avec la technologie choisie, au bon fonctionnement du sécheur et au post-traitement du produit sec et des rejets gazeux. Certains de ces dispositifs annexes visent à garantir la sûreté de fonctionnement de l'installation et de son environnement mais il faut en connaître les risques et les moyens de prévention et de protection. Des grilles d'analyse permettent de repérer les gammes d'équipements susceptibles de répondre aux besoins industriels, pour faciliter la présélection de solutions techniques adaptées. Séchoir à lit fluidisé PFE 2010/2011 Industries chimiques Abdelilah ZEROUALI & Réda GHATTAS Encadré par : Pr.A.LOUKILI Page6 1-Considérations générales sur le séchage :  Principe Le séchage est une opération consistant à retirer une partie du solvant d'un corps, par vaporisation de ce solvant, le produit final dit « sec » étant obtenu sous une forme solide de taille variable, éventuellement de « solide divisé » ou de poudre. Le produit passe ainsi d'un état initial dit « humide », selon le cas solide ou liquide, jusqu'à un état final dit « solide sec », même s'il contient encore une teneur en eau (ou solvant) résiduelle. Le solvant considéré est le plus souvent l'eau, et nous ne présenterons ici que le séchage de l'eau, les mêmes principes pouvant s'appliquer à d'autres solvants, organiques par exemple, mais en prenant les propriétés associées à ce solvant (chaleur latente de vaporisation, isothermes de sorption, etc.). Le mélange de plusieurs solvants est un cas plus complexe, non traité ici. Le séchage est une opération de « séparation thermique », dans le sens qu'il faut fournir l'énergie de vaporisation du solvant, pour qu'il quitte le produit sous forme de vapeur. En séchage, on devra donc s'intéresser à la fois aux transferts de matière et de chaleur... Figure 1 - Schéma de principe d'une installation de séchage en vapeur d'eau surchauffée avec valorisation externe de la vapeur en excès Séchoir à lit fluidisé PFE 2010/2011 Industries chimiques Abdelilah ZEROUALI & Réda GHATTAS Encadré par : Pr.A.LOUKILI Page7 2-Grandes familles technologiques de sécheurs : Nombre de critères précédemment évoqués (mode de fonctionnement, mode d'apport de l'énergie, temps de séjour...), auxquels s'ajoute le principe de fonctionnement du sécheur, pourraient être utilisés pour établir une classification des sécheurs. La classification basée sur le principe du séchage permettrait de discriminer les technologies en fonction des mécanismes de migration de l'eau, des flux de séchage et des trajectoires hydro-thermiques. On parlerait ainsi de sécheurs par entraînement ou de sécheurs par ébullition. Néanmoins, les opérations de pré et post-traitement contribuent significativement au coût global de l'installation et peuvent ajouter des contraintes organisationnelles. Il est donc souhaitable d'éviter les transformations inutiles du produit et de choisir un procédé permettant de sécher le produit dans sa conformation définitive. En outre, la manutention et le transport du solide dans le sécheur peuvent être problématiques. Une présentation des technologies basée sur la structure du produit humide (liquide/solide/pâteux) et son mode de transport a été retenue dans ce dossier. En effet, lors d'une présélection des technologies, ce critère permet d'exclure d'emblée certaines familles technologiques de sécheurs. L'opération de séchage est mise en œuvre sur des produits de structures variées : ‣solides divisés (granuleux, fibreux, pulvérulents) ; ‣solides compacts ou en plaques ; ‣produits pâteux ; ‣enfin produits liquides. Par abus de langage, entrent dans la catégorie « liquide » tous les produits dont les caractéristiques d'écoulement permettent l'étendage ou la pulvérisation. Citons, par exemple, les solutions vraies, les solutions colloïdales, les suspensions diluées, les émulsions ou encore les pâtes molles. Les principales technologies de sécheurs, et leurs variantes, sont décrites ci-après. Rares sont les technologies spécifiquement développées pour le séchage des pâtes et des suspensions épaisses. Néanmoins, avec un prétraitement préalable de mise en forme par extrusion, émiettement, granulation et plus rarement dilution, la plupart des technologies développées pour les produits liquides ou solides sont susceptibles de traiter les produits pâteux non collants. Le mode d'alimentation et les spécificités techniques pour le séchage des pâtes seront précisés pour les technologies traitant conventionnellement des produits liquides ou solides. 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