Progrès dans la filtration à l'aide de filtres en métal fritté

Principales sorties:

• Les filtres en métal fritté offrent une efficacité élevée dans l'élimination des particules, avec des capacités de lavage à contre-courant et une longue durée de vie.
• Ces filtres conviennent aux applications à haute température et à diverses utilisations industrielles, notamment dans les secteurs de la chimie et de la production d’énergie.
• La conception et la sélection des filtres en métal fritté dépendent de leur capacité de rétention des particules et des caractéristiques des particules filtrées.
• Ils sont avantageux pour les processus nécessitant une efficacité de filtration élevée, une durabilité et une résistance aux environnements corrosifs.

Abstract

La technologie de filtration utilisant des médias métalliques frittés offre d'excellentes performances pour la séparation des particules des flux liquides ou gazeux (séparation liquide/solide et gaz/solide) dans de nombreuses applications industrielles de filtration de liquides et de gaz. Les médias filtrants en métal fritté, fabriqués à partir de fibres ou de poudres métalliques pour former des éléments filtrants, sont largement utilisés dans les industries de la chimie, de la pétrochimie et de la production d'énergie. Ces applications nécessitent l'élimination des particules pour protéger les équipements en aval, séparer les produits ou respecter les réglementations environnementales.

Les médias en métal fritté constituent une barrière efficace pour les procédés en aval. Ils ont démontré une efficacité élevée d'élimination des particules, une performance de filtration fiable, une capacité de lavage à contre-courant efficace et une longue durée de vie en service. Ces filtres peuvent atteindre une efficacité de capture des particules de 99.9 % ou plus, qu'ils soient en surface ou en profondeur. La température de fonctionnement peut atteindre 1000 XNUMX °C, selon l'alliage métallique choisi. Outre l'efficacité de filtration, des critères tout aussi importants incluent la résistance à la corrosion, la résistance mécanique à la température de service, la démoulabilité (nettoyabilité par refoulement) et une longue durée de vie en service. Ces critères sont essentiels pour une exploitation réussie et rentable.

La durée de vie d'un tel média filtrant (durée de vie utile du filtre) dépend de sa capacité de rétention des particules et de la perte de charge correspondante. Ce gâteau d'accumulation peut être éliminé périodiquement par un cycle de refoulement. L'efficacité du cycle de refoulement et la récupération de la perte de charge du filtre dépendent fortement des propriétés des particules accumulées dans le gâteau et du média filtrant. Un média de filtration en profondeur configuré dans un filtre de polissage peut être utilisé dans les applications à faible charge particulaire.

Outre une filtration supérieure en un seul passage, le média lavable à contre-courant et nettoyable en place réduit l'exposition de l'opérateur aux matériaux de traitement et aux émissions volatiles. Bien que les applications incluent des environnements à haute température et corrosifs, tout procédé de filtration sous pression aux coûts d'exploitation élevés peut être amélioré grâce à la technologie de filtration par métal fritté.

Cet article traitera des paramètres de fonctionnement du filtre des supports métalliques poreux frittés et des critères de conception du système de filtration pour optimiser les performances dans un certain nombre de flux de processus chimiques.

Introduction

Le XXIe siècle pose de nombreux défis économiques et environnementaux à l'industrie chimique. Parmi les principaux moteurs de changement figurent la mondialisation des marchés, la demande d'amélioration des performances environnementales, de la rentabilité, de la productivité et l'évolution des besoins en main-d'œuvre. L'avantage concurrentiel futur de l'industrie de la transformation chimique proviendra de technologies brevetées et d'un savoir-faire technique. De nouveaux procédés économiques, à haut rendement et de haute qualité, caractériseront une grande partie de la capacité de production de l'industrie, avec un impact environnemental et une efficacité énergétique améliorés.

Une part importante des produits et procédés de l'industrie chimique implique la manipulation de solides (particules). La technologie de filtration permet de réduire les solides par séparation mécanique grâce à une conception de filtre brevetée et à un fonctionnement unique des systèmes. La filtration peut améliorer la pureté du produit, augmenter la capacité de traitement, éliminer la contamination des effluents (en minimisant ou en prévenant la pollution de l'air et de l'eau) et protéger les équipements précieux en aval du filtre. Les avancées technologiques en matière de filtration incluent le développement de procédés continus remplaçant les anciens procédés par lots. Les économies réalisées grâce à cette nouvelle technologie comprennent une réduction de la quantité de déchets dangereux à éliminer et des économies de main-d'œuvre. Des systèmes de filtration entièrement automatisés peuvent être intégrés aux systèmes de contrôle des procédés de l'usine.

La réduction des matières solides comprend l'élimination des matières en suspension des effluents de procédé et des solvants de nettoyage. Le produit liquide récupéré est valorisable pour être recyclé vers un autre flux d'alimentation chimique. La minimisation des déchets comprend la réduction des matières solides dangereuses destinées à la récupération ou au recyclage, ainsi que la réduction des matières non dangereuses mises en décharge. La filtration peut réduire la DBO (demande biologique en oxygène), la DCO (demande chimique en oxygène), les matières en suspension totales (MES) et le COT (carbone organique total) du flux d'alimentation des eaux usées. Ce sont les principaux paramètres pour lesquels les émissions actuelles sont mesurées conformément aux normes locales et internationales.

Principes fondamentaux de la filtration

La connaissance des fondamentaux de la filtration est essentielle pour garantir une conception appropriée du média filtrant et un choix optimal du média et du filtre pour chaque application. Deux principaux modes de filtration sont envisagés : la filtration en profondeur et la filtration en surface. En filtration en profondeur, les particules sont capturées à l'intérieur du média ; en filtration en surface, elles sont retenues, comme son nom l'indique, à la surface où se forme un gâteau de particules.

La filtration de surface est principalement un mécanisme de tamisage où les particules plus grosses que la taille des pores du média filtrant sont séparées à la surface amont du filtre ; leur taille les empêche de pénétrer ou de traverser les ouvertures des pores. Les particules suivantes s'accumulent sous forme de gâteau dont l'épaisseur augmente à mesure que le fluide chargé en particules pénètre dans le média filtrant. Grâce à sa structure poreuse potentiellement plus fine, le gâteau peut faciliter la séparation de particules plus fines que celle obtenue par le média filtrant. Cependant, le gâteau doit présenter une porosité suffisante pour permettre un écoulement continu pendant la filtration. Les procédés peuvent être exécutés à débit constant/pression croissante ou à pression constante/débit décroissant. La plupart des filtres de surface n'étant pas parfaitement lisses ou n'ayant pas une structure poreuse parfaitement uniforme, une filtration en profondeur peut se produire, ce qui affecte la durée de vie du filtre.

La filtration en profondeur est principalement utilisée dans les applications où de petites particules doivent être séparées, comme pour la protection des équipements en aval contre l'encrassement ou l'érosion, la protection des catalyseurs contre l'empoisonnement et la purification des produits. Les particules pénètrent dans le média et sont ensuite capturées par sa structure multicouche. Cette structure empêche le colmatage prématuré du média et augmente sa capacité de rétention des impuretés ainsi que sa durée de vie en service. Comme les particules sont capturées en profondeur, un nettoyage hors ligne est nécessaire. Ce nettoyage hors ligne peut être réalisé par solvants, vibrations ultrasoniques, pyrolyse, nettoyage à la vapeur ou rinçage à contre-courant. De plus, le média peut être plissé, une configuration qui minimise la taille et le coût du boîtier.

Comprendre la capacité d'un filtre à éliminer les particules d'un flux gazeux qui le traverse est essentiel à la réussite de sa conception et de son fonctionnement. Pour les fluides faiblement contaminés par des particules, la filtration par capture des particules au sein d'un média poreux est essentielle pour atteindre un rendement particulaire élevé. La structure du métal fritté offre un chemin tortueux pour la capture des particules. La capture des particules se poursuit par la formation d'un gâteau de particules à la surface du média ; cependant, les particules sont désormais capturées sur les particules précédemment déposées. La durée de vie de ces filtres dépend de leur capacité de rétention des impuretés et de la perte de charge correspondante. Pour les fluides fortement chargés en particules, le mécanisme de filtration en fonctionnement devient la filtration par gâteau. Un gâteau de particules se forme sur l'élément filtrant, qui devient la couche filtrante et provoque une perte de charge supplémentaire. Cette perte de charge augmente avec la charge particulaire. Une fois la pression limite atteinte pendant le cycle de filtration, l'élément filtrant est refoulé avec du gaz propre et/ou lavé pour déloger le gâteau de filtration. Si la taille des pores du média filtrant est correctement choisie, la perte de charge initiale peut être rétablie. Cependant, si des particules se logent dans le support poreux pendant l'écoulement direct et chargent progressivement le support, la chute de pression peut ne pas être complètement récupérée après le cycle de nettoyage.

Les taux de filtration sont influencés par la concentration des particules d'alimentation, la viscosité et la température. Le filtre peut fonctionner à pression constante, à débit constant, ou les deux, avec une augmentation de la pression et une diminution du débit pendant la filtration. Le cycle de filtration sera limité si les solides se colmatent rapidement et que la pression admissible est atteinte, ou, pour la filtration sur gâteau, si le volume de dépôt est rempli, même si la perte de charge admissible n'est pas atteinte. La perméabilité est exprimée en débit/perte de charge. Elle est influencée par le type de filtre, la température du fluide et la charge en solides.

Supports en poudre métallique frittée

Les supports métalliques frittés sont fabriqués par pressage de poudre métallique dans des feuilles ou des tubes poreux, suivi d'un frittage à haute température. La figure 1 présente une microphotographie électronique à balayage d'un support métallique fritté en poudre typique. La combinaison de la taille de la poudre, du pressage et du frittage définit la taille et la distribution des pores, ainsi que la résistance et la perméabilité de l'élément poreux. La taille des pores des supports métalliques frittés est déterminée selon la norme ASTM E-128. La désignation du grade du support correspond à la taille moyenne des pores du filtre. Les supports métalliques frittés sont proposés en grades 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 40 et 100. La filtration dans les liquides pour les grades 0.2 à 20 est comprise entre 1.4 et 35 µm absolus. La filtration dans les gaz est comprise entre 0.1 et 100 µm absolus.

Les cartouches filtrantes, fabriquées en tôle ou en tubes, sont entièrement soudées. Le média filtrant est conçu avec une matrice poreuse stable, des spécifications précises de point de bulle, des tolérances d'épaisseur serrées et une perméabilité uniforme, garantissant une filtration fiable, un nettoyage efficace par contre-lavage et une longue durée de vie en service.

Supports en fibres métalliques frittées

Les médias filtrants en fibres métalliques sont constitués de filaments métalliques très fins (1.5 à 80 μm) disposés uniformément pour former une structure non tissée tridimensionnelle frittée aux points de contact. La figure 2 présente une microphotographie électronique à balayage d'un média filtrant métallique fritté typique. Ces médias sont spécifiquement conçus pour les filtres de surface ou en profondeur. Ils sont monocouches ou multicouches, chaque couche étant composée de fibres de diamètres potentiellement différents afin d'optimiser les performances, notamment en termes de perte de charge, d'efficacité de filtration, de capacité de charge particulaire et de résistance du média. Le matériau multicouche présente une conception graduée, ce qui améliore considérablement la capacité de rétention des impuretés et, par conséquent, la durée de vie. La performance finale du filtre est déterminée par le poids par couche utilisée, la composition en fibres de la couche et la combinaison de plusieurs couches. La disponibilité d'une structure hautement poreuse (jusqu'à 85 %) offre une perméabilité très élevée et, par conséquent, une faible perte de charge.

Les propriétés des filtres en fibres métalliques, fabriqués à partir de divers alliages métalliques, destinés à la filtration des gaz permettent une utilisation dans des conditions extrêmes : hautes températures, hautes pressions et atmosphères corrosives. Les principaux avantages des filtres en métal fritté sont : robustesse et ténacité à la rupture, résistance aux hautes pressions et températures, résistance élevée aux chocs thermiques, résistance à la corrosion, facilité de nettoyage, assemblage entièrement soudé et longue durée de vie.

Les supports en fibres métalliques présentent une porosité plus élevée que les supports en poudre métallique, ce qui se traduit par une perte de charge plus faible. Pour les applications à haute température ou corrosives, Bekaert a développé des fibres dans d'autres alliages que l'AISI 316L. L'Inconel® 601 et le Fecralloy® sont utilisés pour les hautes températures (jusqu'à 560 °C et 1000 600 °C respectivement), tandis que l'alliage HR résiste à des températures allant jusqu'à XNUMX °C et aux environnements corrosifs humides.

La robustesse inhérente des filtres métalliques assure un fonctionnement continu et rétropulsé pendant de longues périodes. Pour les applications à haute température, des critères supplémentaires, tels que les interactions fluage-fatigue et les mécanismes de corrosion à haute température, doivent être pris en compte. Les filtres à média semi-permanent sont rentables, car ils se prêtent à des temps d'arrêt minimaux, à un fonctionnement fermé et automatique avec une intervention minimale de l'opérateur et à une maintenance peu fréquente.

Le choix judicieux d'un média filtrant présentant une porosité, une robustesse et une résistance à la corrosion adaptées permet un fonctionnement durable du filtre avec une rétention optimale des particules. La filtration dans les liquides est comprise entre 2 et 35 µm absolus. La filtration dans les gaz est comprise entre 0.1 et 10 µm absolus.

Conception du filtre

La conception du filtre pour la séparation liquide/solide est choisie de manière à produire le filtrat requis, à minimiser le lavage à contre-courant et à maximiser le débit. Trois types de configurations de filtre sont décrits ci-dessous :

1.) Filtration de l'extérieur vers l'intérieur

La séparation traditionnelle liquide/solide par barrière s'effectue sur le périmètre extérieur d'un élément filtrant tubulaire fermé (LSP). Le lavage à contre-courant pneumatique à impulsions hydrauliques assisté par gaz s'est avéré la méthode de nettoyage la plus efficace pour les filtres métalliques poreux frittés.

2.) Filtration de l'intérieur vers l'extérieur

La séparation liquide/solide se produit à l'intérieur d'un élément filtrant tubulaire fermé (LSI). Les modes de lavage à contre-courant du LSI comprennent : a.) Lavage à contre-courant de la boue à coque pleine, b.) Lavage à contre-courant de la boue à coque vide, c.) Lavage à contre-courant du gâteau humide à coque vide et à élément vide et d.) Évacuation du gâteau humide à boîtier vide.

3.) Filtration multimode de l'intérieur vers l'extérieur :

La séparation liquide/solide (barrière ou tangentielle) s'effectue à l'intérieur d'éléments filtrants tubulaires ouverts (LSM et LSX). Les éléments sont scellés dans deux plaques tubulaires, permettant ainsi une alimentation par le haut ou par le bas. Le filtre LSM, doté d'une fonction de recirculation de l'alimentation, a fait ses preuves dans plusieurs systèmes de réacteurs à boucle continue. La vitesse descendante contrôle l'épaisseur du gâteau de catalyseur ; plus la vitesse est faible, plus le gâteau est épais. Les modes de lavage à contre-courant du filtre sont similaires à ceux des LSI et incluent également un lavage à contre-courant par à-coups et décantation qui permet de concentrer les solides sans vidanger l'élément filtrant ni le boîtier. Les systèmes de réacteurs à boucle continue peuvent ne pas nécessiter de lavage à contre-courant.

L'évolutivité des systèmes de filtration permet de gérer des débits élevés et une capacité accrue de rétention des solides. Les unités de filtration conviennent aux procédés discontinus ou continus. Les systèmes de filtration à un seul corps sont recommandés lorsque les débits le permettent et que le débit peut être interrompu quelques minutes avant le lavage à contre-courant, ou si des interruptions de service sont tolérées pour la maintenance. Les systèmes doubles à deux filtres sont recommandés lorsqu'un débit continu est requis et que de courtes interruptions de service sont tolérées pour la maintenance. Les systèmes à trois filtres sont recommandés pour un fonctionnement continu, même pendant les périodes de maintenance.

Tests pilotes et à l'échelle de référence 

Une méthode valable pour évaluer les performances des filtres consiste à effectuer des essais en laboratoire et des essais pilotes. Les essais de filtration commencent généralement par un simple essai de faisabilité sur disque afin de qualifier le média filtrant et d'obtenir les caractéristiques de filtration critiques. Les études de faisabilité réussies se poursuivent généralement par des essais plus approfondis sur des équipements pilotes. Ces essais contribuent au développement de pratiques de séparation commerciales performantes. Si les essais en laboratoire fournissent une indication fiable des performances des filtres, les données obtenues lors d'essais pilotes sur une ligne de production indiqueront les paramètres de fonctionnement des filtres avec des variations normales du procédé. Les programmes de développement nécessitent un accès direct à des équipements adaptés sur une période prolongée. Les essais pilotes de filtres rétrolavables en métal fritté peuvent fournir les informations suivantes :

• Vérification de la qualité du filtrat ;
• Débit du filtre par cycle à différents débits ;
• Taux d'augmentation de la chute de pression par rapport au débit ;
• Volume de lavage à contre-courant et concentration de solides résultante ;
• Augmenter l'échelle des données pour un dimensionnement à grande échelle ;
• Estimations précises des coûts;
• Démontrer une valeur élevée du produit ;
• Fonctionnement fiable avec un temps en ligne élevé et une faible maintenance ;
• Démontrer une nouvelle technologie à l’échelle commerciale.

Outre la vérification des performances du filtre, les essais pilotes permettent à l'ingénieur d'exploitation de se familiariser avec l'équipement et de mener des expériences visant à optimiser le fonctionnement du filtre pour son procédé spécifique. Les essais pilotes permettent de répondre à des questions et problèmes techniques importants avant la commercialisation à grande échelle. Les résultats de l'exploitation de l'usine pilote permettent de vérifier :

• Études de filtration/réaction vérifiées à l’échelle du laboratoire et de l’usine pilote ;
• Démonstration d'une nouvelle technologie;
• Produit à volume élevé récupéré de manière constante ;
• Séparation et récupération des produits optimisées ;
• Tests de capacité terminés ;
• Efficacité opérationnelle globale.

Sélection des médias 

Étude de cas de faisabilité : Élimination des solides du catalyseur

Une approche typique pour les tests de faisabilité et la sélection des supports est illustrée dans le cas test suivant. L'objectif était d'évaluer les caractéristiques de filtration d'un nouveau catalyseur destiné à une installation de filtration commerciale LSI existante. Des études de filtration ont été réalisées avec un filtre à disque de 70 mm, utilisant des supports de grades 5 et 10, afin de comparer les performances des filtres. La distribution granulométrique du catalyseur (PSD) a été mesurée à l'aide d'un analyseur de distribution granulométrique par diffusion laser Horiba LA-910. La plage de granulométrie (en % volumique) était comprise entre 0.51 et 60 µm, avec une taille moyenne de 13.4 µm. Français La microscopie SEM à un grossissement de 2000 X a vérifié la distribution granulométrique comme indiqué dans la Figure 3. La boue de catalyseur a été filtrée une fois à débit constant en utilisant des médias de grades 5 et 10 logés dans le boîtier de filtre à disque de 70 mm illustré dans la Figure 4. Une comparaison de la distribution granulométrique de l'échantillon d'alimentation et de filtrats (grade 5) est présentée dans la Figure 5. Les résultats des tests indiquent que la filtration utilisant des médias de grade 5 a entraîné une vitesse de montée en pression plus faible que les médias de grade 10, comme indiqué dans la Figure 6. Les échantillons de turbidité du filtrat étaient similaires. Le filtrat du média de grade 5 mesurait 2.9 NTU, tandis que le filtrat du média de grade 10 mesurait 2.3 NTU. Le gâteau de filtration de 1/8 de pouce d'épaisseur a été efficacement lavé à contre-courant de la surface du média de grade 5. Une partie du catalyseur est restée dans la structure poreuse du média de grade 10, indiquant que le catalyseur avait obstrué certains des pores de surface.

Les résultats des tests indiquent que le média de grade 5 est mieux adapté à la filtration d'un nouvel échantillon de catalyseur avec la configuration de filtre HyPulse LSI. Des essais pilotes réalisés dans l'installation commerciale ont confirmé les résultats de l'étude de faisabilité et ont conduit à l'achat de cartouches de remplacement pour un filtre existant.

Applications commerciales 

Application 1:

Des essais sur disques en laboratoire réalisés en avril 1992 ont démontré l'adéquation du filtre en métal fritté à la récupération de catalyseurs. Des essais pilotes de filtration en laboratoire ont été réalisés dans les locaux du client afin de vérifier les performances du filtre et la qualité du filtrat. En novembre 1992, des essais pilotes de filtration continue du catalyseur avec une suspension à 2 % ont démontré des débits constants de 0.2 gpm/pi². Une comparaison des performances du filtre entre les essais sur disques et les essais pilotes est présentée au tableau 2. La vitesse axiale à travers le filtre contrôlait l'épaisseur du gâteau. La vitesse à travers le filtre a été optimisée lors des essais en laboratoire. Les performances optimales du filtre ont indiqué qu'il pouvait fonctionner à des pressions inférieures à 1 psi sans rétrolavage. Les essais ont duré environ 10 1500 heures sans modification significative des performances opérationnelles. Le projet a été autorisé à passer à la phase finale.

L'objectif du programme de développement pilote était de convertir le procédé d'isomérisation par lots en procédé continu. La première installation commerciale devait être opérationnelle en 1994. Le procédé a été mis en service en juillet 1994, conformément aux paramètres définis lors des essais pilotes. La dynamique du système observée lors du démarrage et de la mise en service initiale a montré des performances similaires à celles des essais pilotes. Le filtre a fonctionné avec succès pour récupérer et recycler le catalyseur à base de métaux précieux après lavage au solvant et élimination de 10 % du catalyseur après chaque lot. Le liquide de procédé est dangereux ; cependant, le système de filtration étant entièrement clos, un solvant a pu être utilisé pour laver et remettre le catalyseur en suspension dans le réacteur.

Le filtre à catalyseur LSM primaire (plus grand) est conçu pour la filtration et le recyclage du catalyseur en vrac. Sa conception permet un fonctionnement automatisé entièrement fermé avec un nettoyage/une régénération minimal du filtre. Du catalyseur neuf est ajouté à chaque lot. Le filtre LSP, plus petit, est conçu pour le retrait du catalyseur du système. Après 7 ans de fonctionnement, le filtre a été remplacé lors d'un programme de maintenance préventive. Le système de filtration est toujours en service depuis son installation initiale en 1994.

Application 2:

Ce concept de filtration catalytique a été validé lors d'essais en laboratoire afin de confirmer les paramètres de fonctionnement du filtre et le choix du média filtrant. Un programme de développement, utilisant des essais pilotes, a utilisé un réacteur équipé d'un appareil de filtration capable de séparer le produit du catalyseur, permettant ainsi son élimination.

Le réacteur est maintenu en place, ce qui permet une réaction semi-continue ou continue. Les tests ont utilisé le filtre LSM HyPulse®.

En équipant un réacteur d'un dispositif de maintien du catalyseur dans la cuve, le réactif peut être pompé et le produit exempt de catalyseur évacué en continu. Le processus d'hydrogénation s'arrête lorsque la charge de catalyseur se désactive. La méthode de filtration privilégiée consistait à installer une boucle de recirculation sur le réacteur.

Comme illustré à la figure 7. Pour un procédé discontinu ou continu de longue durée, une charge de catalyseur plus importante est utilisée afin de garantir des quantités de production commercialement viables. Ce procédé permet une réduction de la durée totale du cycle jusqu'à 50 % et une augmentation de plus de 65 % de la quantité de produit produit, comme indiqué au tableau 2.

Application 3:

La première utilisation de filtres en métal fritté utilisant la technologie de filtration HyPulse® de l'intérieur vers l'extérieur (LSI) pour la filtration continue des boues d'huile remonte à 1985. L'installation a démontré l'adéquation des supports en métal fritté à la filtration à haute température des boues d'huile pour un procédé de développement de fibres de carbone. Le filtre a fonctionné de manière fiable pendant de nombreuses années, produisant une huile propre avec une teneur en solides inférieure à 20 ppm, avant d'être finalement arrêté en raison d'une faible demande. Depuis lors, les raffineries du monde entier ont pris conscience des avantages de la filtration sur support en métal fritté pour l'élimination des fines de catalyseurs dans les boues d'huile.

Au cours des années 1990, de nombreux systèmes de filtration LSI ont été installés pour la filtration des boues d'huile FCC. Les plus grands systèmes de filtration continue utilisent trois filtres LSI de 3 pouces, comme illustré sur le schéma de la figure 66. La durée du cycle de filtration varie de 8 à 2 heures, fonctionnant à 16 et 30 PSI respectivement, pour la filtration de boues d'huile à 60 1000 ppm. Des cycles prolongés ont été obtenus en faisant fonctionner deux filtres simultanément, mais en les échelonnant, le troisième étant en veille pendant le rétrolavage de l'un des autres filtres. Le filtre utilise un rétrolavage intégral. Le rendement du produit récupéré avec deux filtres en ligne dépasse 99.8 %.

Depuis 1997, de nombreuses raffineries chinoises ont installé des systèmes de filtration LSI pour l'élimination des catalyseurs dans leurs unités de craquage catalytique fluide résiduel (RFCC). Un système de filtration équipé de deux filtres LSI de 2 pouces a été installé dans une unité RFCC d'une capacité de 24 million de tonnes métriques (tm) par an et d'une production de boues d'huile de 1.4 tm/jour. La concentration moyenne en solides de ces boues est de 180 3,000 à 5,000 2 ppm. La durée du cycle varie de 8 à 50 heures. La teneur en solides du filtrat est inférieure à XNUMX ppm. Le filtre est contrôlé par un automate programmable local qui communique avec le système de contrôle-commande (DCS) de la raffinerie pour permettre à l'opérateur de surveiller la filtration en salle de contrôle. Le système fonctionne en continu depuis lors et alimente une entreprise locale en filtrat propre pour la production de noir de carbone.

Application 4:

Un procédé de production de dioxyde d'uranium utilise des filtres métalliques frittés à soufflage arrière HyPulse® à impulsion Venturi gaz/solides (GSV), comme illustré à la figure 9, pour la récupération des fines d'oxyde d'uranium d'un four de traitement. Les filtres métalliques frittés doivent supporter des températures de 300 °C (XNUMX °F) des gaz d'échappement du four et être chimiquement résistants aux composants gazeux. Les principaux risques associés à cette conversion sont chimiques et radiologiques. Le procédé utilise des acides et des bases puissants qui transforment l'oxyde d'uranium en formes solubles, ce qui peut entraîner une inhalation d'uranium. De plus, les produits chimiques corrosifs peuvent présenter des risques d'incendie ou d'explosion.

Des applications réussies sur le terrain et un soutien en laboratoire ont fourni des données de performance qui ont permis la mise en service de la première installation de filtration commerciale en 1984. Le filtre GSV, entièrement fermé, fonctionne avec un rendement de 99.999 %, une très faible charge en solides et des contre-impulsions peu fréquentes. Les principaux paramètres de fonctionnement comprennent une vitesse d'approche contrôlée du filtre, un rendement élevé et l'utilisation d'un venturi pour le retour de gaz afin d'assurer un fonctionnement continu. Aujourd'hui, une usine de conversion d'uranium continue de fonctionner aux États-Unis grâce à ce procédé breveté.

 

 

Application 5:

Les filtres en fibres métalliques frittées nettoyables offrent une solution économique aux procédés exigeant une efficacité accrue d'élimination des particules dans des conditions extrêmes. Le développement de médias filtrants en fibres métalliques tels que Bekipor^® contribué à un niveau de qualité accru grâce à une efficacité de filtrage plus élevée et à une durée de vie plus longue

Durée de vie. Les systèmes de séparation traditionnels tels que les cyclones, les précipitateurs électrostatiques (ESP) et les filtres jetables perdent de leur attrait. La figure 10 compare l'efficacité des émissions et le coût relatif des fibres métalliques à ceux des ESP et des cyclones.

La structure hautement poreuse, caractéristique des fibres métalliques frittées, offre une perméabilité élevée et donc une faible perte de charge, même à des vitesses de filtration élevées. Cela se traduit par un faible investissement et des coûts d'exploitation réduits. La nettoyabilité est excellente, tant pour la filtration de surface nettoyée en ligne que pour la filtration en profondeur nettoyée hors ligne.

Cette application utilise Bekiflow^® Filtre HG pour l'élimination des poussières d'alumine et d'hydroxyde d'alumine dont la granulométrie est inférieure à 50 μm (15 %). La température des gaz était de 842 °C (250 °F). La concentration de poussières avant filtration était de 800 à 30 mg/Nm³. La concentration de gaz après filtration était inférieure à 15 mg/Nm³. La perte de charge maximale était de 830 mbar. La surface totale du filtre était de 2 m². Les filtres en fibres métalliques offrent une perte de charge limitée et ont été testés pour une durée de vie garantie de 27,000 XNUMX heures de fonctionnement. Parmi les avantages pour le client, on compte une surface filtrante réduite et un filtre à manches plus petit, donc un encombrement réduit.

Résumé 

Les médias en métal fritté constituent un moyen efficace de filtration pour éliminer les particules, qu'il s'agisse d'impuretés ou de sous-produits précieux d'un procédé chimique. Ces médias sont parfaitement adaptés aux applications plus exigeantes impliquant des températures et des pressions élevées et/ou des fluides corrosifs. Chimie

Les entreprises utilisent la filtration pour minimiser les déchets à la source plutôt qu'en fin de chaîne de production. La filtration améliore la qualité des produits et protège les équipements en aval de la production de produits chimiques. Les avancées technologiques en matière de filtration incluent le développement de procédés continus remplaçant les anciens procédés par lots. La filtration liquide/solide à l'aide de filtres à feuilles conventionnels est salissante et dangereuse à nettoyer, et nécessite un temps de recirculation prolongé pour obtenir un produit propre. Les systèmes traditionnels de séparation gaz/solides, tels que les cyclones, les précipitateurs électrostatiques (ESP) et les filtres jetables, sont remplacés par des systèmes de filtration à fibres métalliques frittées.

Les filtres en métal fritté doivent être utilisés dans le respect des paramètres de conception afin d'éviter un colmatage prématuré du média dû aux fluctuations du procédé. Le contrôle du débit garantit que le filtre ne sera pas affecté par une excursion de débit importante. L'efficacité du filtre augmente avec la formation du gâteau de filtration. Ce dernier devient le média filtrant et le média poreux agit comme un septum pour retenir le gâteau de filtration. Les gâteaux de filtration peuvent être efficacement lavés in situ et lavés à contre-courant depuis le corps du filtre. Le lavage à contre-courant pneumatique à hydropulseur assisté par gaz s'est avéré être la méthode de nettoyage la plus efficace pour les filtres en métal fritté poreux. Les filtres en métal fritté peuvent être entièrement automatisés pour éliminer l'exposition de l'opérateur et réduire les coûts de main-d'œuvre, tout en garantissant un fonctionnement fiable et efficace.

 

Bekiflow et Bekipor sont des marques déposées de Bekaert.

Hypulse est une marque déposée de Mott Corporation.

 

 

FAQ : Technologie du métal fritté

Q : Qu'est-ce que le métal fritté ?

R : Le métal fritté fait référence à un matériau spécialisé fabriqué en compactant et en formant de la poudre métallique sous l'effet de la chaleur et de la pression, créant une structure solide et poreuse idéale pour la filtration et diverses applications industrielles.

Q : Comment sont fabriqués les filtres en métal fritté ?

R : Les filtres en métal fritté sont produits en compactant de la poudre métallique dans un moule, puis en la chauffant à une température inférieure au point de fusion du métal, ce qui permet aux particules de se lier sans se liquéfier.

Q : Quels sont les principaux avantages de l’utilisation de filtres en métal fritté ?

A : Les filtres en métal fritté offrent une durabilité élevée, une excellente résistance à la température et à la corrosion, ainsi que la capacité de résister aux environnements difficiles, ce qui les rend adaptés aux applications industrielles difficiles.

Q : Dans quelles industries les filtres en métal fritté sont-ils couramment utilisés ?

R : Les filtres en métal fritté sont largement utilisés dans diverses industries, notamment les secteurs pharmaceutique, agroalimentaire, de la transformation chimique et de l'aérospatiale, pour leur efficacité à éliminer les particules des gaz et des liquides.