Etude du comportement d'un filtre à gaz autonettoyant par fluidisation

par Fabrice Gaillard

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Alain Bernis.

Soutenue en 2003

à Chambéry .


  • Résumé

    La production de gaz de grande pureté impose la plupart du temps l'utilisation de filtres haute efficacité qui évoluent au cours du temps, imposant leur remplacement périodique lorsqu'ils sont colmatés ou leur décolmatage séquentiel. Des recherches se sont développées sur la mise au point de procédés permettant de contrôler, voire de limiter, le colmatage. C'est par exemple le cas des filtres à écoulement tangentiel et du nettoyage continu par ultrasons ou par ondes de choc. Dans notre étude, le procédé envisagé est l'utilisation couplée de la fluidisation et de la filtration. Son intérêt réside dans le fait qu'il permet de filtrer un gaz tout en contrôlant le colmatage de lé́lément filtrant par le frottement des particules fluidisées sur celui-ci. Seule une fraction du gaz est filtrée, l'autre traverse le lit pout maintenir la fluidisation. La zone filtrante peut occuper tout ou partie du lit fluidisé, elle peut être constituée par des éléments filtrants immergés dans le lit ou par les parois de celui-ci permettant ainsi un montage parallèle de type filtre presse. La disparition progressive du gaz de la zone fluidisée entraîne un gradient vertical de vitesse qui modifie l'aspect de la fluidisation et conduit à une hydrodynamique particulière. Le principe de fonctionnement est le suivant : le fluide à traiter entre à la base du module. Les grains du lit, fluidisés par le gaz entrant, sont animés d'un mouvement aléatoire. Certains grains viennent donc en contact de la paroi filtrante. De part leur frottement sur cette paroi, ils permettent "d'éroder" le gâteau de particules formé et par conséquent de limiter son épaisseur. Les agrégats de particules décollés du médium filtrant sont ensuite entraînés vers le haut du lit. Par conséquent, la fraction du gaz traversant l'élément filtrant est totalement épurée tandis que le reste du fluide traverse le lit fluidisé sur toute sa hauteur et se concentre en particules.

  • Titre traduit

    Comportemental study of a self-cleaning gas filter by fluidization


  • Résumé

    The production of gas of great purity usually requires use of high effectiveness filters, wich change with the time, imposing the need for periodic replacement when they are clogged or their sequential unclogging. Some researches developed on the adjustment of processes allow to control or to limit the clogging of the filter. It is for example the case of the tangential filtration and continuous cleaning by ultrasounds or shock waves. In our study, the process considered is the coupled use of fluidization and filtration. The interest of this process lies in the fact it allows the filtration of a gas while controling the clogging of the filter medium by the action of the fluidized particles friction on it. As a result, only a fraction of the gas is filtered, whereas the remaining one goes over through the bed to maintain the fluidization. The filter zone can occupy the whole or part of the fluidized bed. It can consist of filter elements immersed in the bed or by elements forming the walls of the bed. So, a parallel assembly, like a filter press employed in water treatment, can be used. The flow of a part of the gas through the filter medium leads to a vertical velocity gradient, which modifies the aspect of the fluidization and leads to a particular hydrodynamics of this process. The principle of the process is the following : the gas to be treated enters the lower part of the module. The grains of the bed, fluidized by the inflowing gas, are imparted a random movement. Some grains therefore come into contact with the filter wall. By rubbing on this wall they scrape the particle cake, therby limiting its formation on the filter surface. The aggregates of particles removed from the filter wall are then entrained towards the top of the bed. Consequently, part of the gas passing trough the filtering element is totally purified while the remaining fraction of the gas crosses the entire heigh of the fluidized bed and it concentrates in particles.

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Informations

  • Détails : 139p
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.: 54 rèf.

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