Filtres séparateurs pour gaz et vapeur
Grande efficacité pour la séparation et la filtration des particules solides et liquides contenues dans un gaz, une vapeur ou l’air
PEERLESS étudie chaque problème et propose un filtre ou un séparateur spécialement conçu pour obtenir les résultats imposés en n’occasionnant qu’un minimum de frais d’investissement et d’entretien. Le choix d’un séparateur ou d’un filtre est fonction d’une série de facteurs, en particulier de la nature du fluide, de celles des particules à retirer, de la grandeur de ces particules et de l’efficacité demandée.
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TYPE |
EFFICACITE |
POUSSIERES |
BROUILLARD LIQUIDE |
LIQUIDE EN QUANTITE |
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Poussières |
Liquides |
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| Séparateurs en ligne |
non |
100%> 8 à 10µ |
non |
oui |
oui |
| Séparateurs en ligne avec agglomérateur AEC |
non |
100 %> 3 à 5 µ |
non |
oui |
oui |
| Séparateurs verticaux |
non |
Note 1 |
non |
oui |
oui |
| Séparateurs horizontaux | non |
Note 1 |
non |
oui |
oui |
| Séparateurs multicyclones |
100 %> 8 à 10 µ |
oui |
oui |
non |
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99 %>6 à 8 µ |
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90 % >4 à 6 µ |
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85 %> 2 à 4 µ |
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| Filtres séparateurs | 100 % > 3 µ 99 % de 1/2 à 3 µ |
100%> 8 à 10 µ 99% de 1/2 à 8 µ |
oui |
oui |
oui |
| Séparateurs absolus | 100 % > 3 µ 99 % de 1/2 à 3 µ |
100 %> 3 µ 99 % de 1/2 à 3 µ |
oui |
oui |
non |
| Filtres à gaz multitubes | 100 % > 3 µ 99 % de 1/2 à 3 µ |
non |
oui |
non |
non |
| Filtres à gaz en ligne | 100 %> 3 µ 99 % de 1/2 à 3 µ |
non |
oui |
non |
non |
Note 1 : Le gaz épuré contient moins de 0.135 litre de liquide pour 10.000 Nm³ de gaz.
Séparateur de brouillard
Le séparateur de brouillard développé par la société Peerless est la réponse aux problèmes causés par l’entraînement des liquides dans un gaz, une vapeur ou de l’air. Il est utilisé dans les procédés de fabrication et pour le contrôle de la pollution lors de rejets dans l’atmosphère.
Ce séparateur de brouillard est constitué d’un ensemble de chicanes dont le type est étudié en fonction de l’application envisagée.
Un des avantages du séparateur de brouillard PEERLESS est la possibilité de construire des modules démontables qui peuvent être retirés du corps du séparateur pour permettre un nettoyage de l’élément dans les cas où des accumulations de solides risqueraient de boucher l’élément de séparation.
Utilisations
En plus de leur utilisation dans les séparateurs PEERLESS, les « séparateurs de brouillard » sont régulièrement utilisés dans les générateurs de vapeur, dans les systèmes d’aspiration d’air pour les turbines dans les navires et dans les plates-formes de forage, dans les tours et partout où l’efficacité et la solidité sont des critères retenus par l’utilisateur.
Principes de fonctionnement
Le gaz est séparé en tranches verticales (A).
Chaque tranche de gaz est soumise à de nombreux changements de direction (B) et est projeté sur la surface des chicanes (C).
Des gouttelettes se forment par contact avec les parois des chicanes (D).
Le liquide entre dans les poches des chicanes (E) et s’évacue par gravité dans le fond du séparateur.
Efficacité
Le » séparateur de brouillard » PEERLESS élimine 100 % des particules liquides de 8 à 10 microns et plus. Cette efficacité permet de garantir que la vapeur saturée aura un titre supérieur à 99.9 % après passage dans l’extracteur de brouillard.
Des particules de plus petits diamètres peuvent être éliminées en plaçant un agglomérateur avant l’extracteur de brouillard.
Avec certains types d’agglomérateurs, l’efficacité peut atteindre 99.5 % pour des particules jusqu’à 1/2 micron.
Séparateurs en ligne
Le séparateur « en ligne » PEERLESS est conçu pour séparer et éliminer le liquide entraîné sous forme de brouillard dans un gaz ou dans la vapeur. L’élément de séparation utilisé est un ensemble de chicanes dont le principe de fonctionnement permet de maintenir l’efficacité de la séparation entre le débit zéro et le débit maximum pour lequel l’appareil a été calculé.
Principe de fonctionnement
1. Le gaz est séparé en plusieurs tranches parallèles (A).
2. Le gaz est projeté sur la surface des chicanes et des gouttelettes se forment sur les parois ( B – C – D).
3. Les gouttelettes s’accumulent dans les poches des chicanes (E)et s’évacuent au fond de l’appareil.
4. Le gaz épuré sort (F).
Avantages
SOLIDITE : le bloc de chicanes ne s’use pratiquement pas.
ENCOMBREMENT REDUIT: pour le même volume de gaz, le séparateur « en ligne » est généralement plus petit que les appareils concurrents.
FAIBLES PERTES DE CHARGE : des pertes de charges inférieures à 50 mm H20 peuvent être obtenues.
RENDEMENT ELEVE : 100 % pour particules de 8 à 10 microns.
AUTONETTOYANT : le séparateur « en ligne » PEERLESS est autonettoyant, aucun élément filtrant ne risque de se colmater.
FABRICATION SUR MESURE :
– pour toutes les pressions et débits de gaz ,
– en différents métaux,
– dans tous les codes de fabrication,
– avec des chicanes démontables,
– avec des tubulures d’entrée et de sortie pouvant s’adapter aux tubulures existantes.
Applications
A l’aspiration de compresseurs.
Entre étages de compression.
Pour le séchage de la vapeur saturée
Dans les canalisations d’air et de gaz.
Dans les procédés de fabrication.
Rendement
Le séparateur « en ligne » PEERLESS élimine 100 % des particules liquides entre 8 et 10 microns. Dans certaines applications, des gouttelettes plus petites doivent aussi être éliminées. L’agglomérateur AEC est constitué d’un grand nombre de chicanes formant bloc et est monté dans la tubulure d’entrée du séparateur. Dans ce cas, l’efficacité de la séparation dépasse 95% pour des gouttelettes de 3 à 4 microns.
Séparateurs verticaux et horizontaux
Ces séparateurs sont utilisés dans tous les cas où l’arrivée de liquide n’est pas régulière et se fait par à-coups risquant de noyer l’extracteur de brouillard.
Principe de fonctionnement
Séparateur vertical
Le gaz chargé de liquide entre latéralement et vient frapper un déflecteur placé après la tubulure d’entrée. La forme de ce déflecteur dépend de la quantité de liquide contenu dans le gaz. Les masses liquides qui entrent dans le séparateur sont déviées hors du courant gazeux et précipitées vers le fond du séparateur.
Débarrassé des masses liquides, le gaz continue son mouvement ascendant et est soumis à l’action de la pesanteur et de la force centrifuge qui favorisent l’agglomération de gouttelettes en gouttes plus grosses possédant une vitesse de chute plus grande que la vitesse ascendante du gaz. La majeure partie du liquide restant dans le gaz est ainsi éliminée. Le gaz arrive ensuite à l’entrée de l’extracteur de brouillard avec une très faible quantité de liquide qui se présente sous la forme d’une fine pulvérisation. La séparation finale s’effectue alors par un séparateur de brouillard sous l’action combinée des chocs, de la force centrifuge, de la tension superficielle et de la pesanteur.
Séparateur horizontal
Le gaz chargé de liquide entre dans le corps supérieur du séparateur et vient frapper une tôle déflectrice placée derrière la tubulure d’entrée. Le liquide entrant est dévié hors du flux gazeux et tombe au fond du séparateur où il s’évacue dans le corps inférieur du séparateur. Les masses liquides ainsi retirées, le gaz continue son mouvement vers la sortie du séparateur et pénètre dans un extracteur de brouillard. Des séparateurs horizontaux spéciaux sont fournis dans les cas où les quantités de liquides sont extrêmement importantes. Ce type d’appareil se rencontre fréquemment dans la séparation gaz/liquide après le raclage des pipelines de gaz.
Rendement
L’efficacité des séparateurs horizontaux et verticaux permet de garantir que la quantité de liquide résiduel sera inférieure à 1 L/75.000 NM³ de gaz.
Perte de charge
La perte de charge est de l’ordre de 35 à 50 gr/cm² au débit maximum. La partie inférieure de l’appareil est calculée pour constituer un réservoir dont la capacité correspond, au minimum, au volume de liquide accumulé entre deux purges. Cette partie est également assez grande pour permettre le dégagement du gaz encore dissous dans le liquide séparé.
Nous fournissons sur demande, la régulation de niveau et tout l’équipement auxiliaire nécessaire. Cette régulation et les accessoires proposés sont spécialement étudiés suivant l’application envisagée afin de garantir un fonctionnement efficace et sûr.
Filtres-séparateurs
Les filtres séparateurs horizontaux et verticaux sont conçus pour éliminer avec une très grande efficacité les particules solides et liquides entraînées dans un gaz.
Séparation à l’entrée de l’appareil
Lorsque le gaz chargé d’impuretés entre dans le filtre-séparateur, la vitesse du gaz diminue, les gouttelettes de liquide les plus grosses et les particules solides les plus lourdes sont séparées par gravité et effet de choc contre la paroi interne de l’appareil. Le liquide s’écoule jusqu’au réservoir de stockage situé au-dessous du faisceau de tubes filtrants. Cette première chambre déterminée par nos soins, permet à l’appareil de recevoir et de séparer toutes les quantités de liquide spécifiée lors de l’étude du filtre-séparateur.
Agglomération de brouillard et élimination des poussières
La seconde opération est basée sur le fonctionnement d’un faisceau de tubes filtrants en fibres de verre similaires à ceux utilisés dans les filtres à gaz. Les gouttelettes sous forme de brouillard qui n’avaient pas été séparées par gravité ou effet de choc, se déposent en partie sur la face extérieure des tubes filtrants. Ensuite, le brouillard traverse l’élément actif en fibres de verre et une partie des gouttelettes est retenue par les fibres par un phénomène d’interception, de diffusion et d’inertie. Quelques-unes des gouttelettes s’agglomèrent sur la surface extérieure des éléments filtrants et s’écoulent sans pénétrer à l’intérieur du faisceau. Les très petites gouttelettes et les fines particules en suspension qui ne sont pas retenues sur la surface extérieure des tubes filtrants sont collectées et agglomérées lors de leur passage dans ces éléments. Lorsque les gouttelettes ont atteint une dimension et un poids suffisants, elles sont entraînées par le flux gazeux le long de la surface intérieure des tubes filtrants vers l’extracteur de brouillard. Lorsque le gaz passe au travers des tubes filtrants, les poussières entraînées sont également retenues dans la fibre de verre et le gaz entrant dans l’extracteur de brouillard ne contient plus de particules solides.
Extraction de brouillard
Une fois l’agglomération des plus fines gouttelettes obtenue par passage du gaz au travers des tubes filtrants, la troisième opération de séparation du filtre-séparateur consiste à les retirer du gaz. Ceci est effectué grâce à l’extracteur de brouillard PEERLESS.
Efficacité
Particules liquides : 100 % des gouttelettes > à 8-10 microns – 99.5 % des gouttelettes entre 0.5 et 8 microns Particules solides : 100 % des particules > 0,3 microns – 99 % des particules entre 0.5 et 3 microns
Perte de charge
Avec des tubes agglomérateurs non colmatés, la perte de charge ne dépasse pas 35 à 50 gr/cm².
Accès aux cartouches filtrantes
Comme tous les autres filtres, le filtre-séparateur PEERLESS nécessite un remplacement périodique des cartouches filtrantes. Ce remplacement, est toutefois moins fréquent que dans le cas des filtres séparateurs conventionnels pour 3 raisons :
Les cartouches PEERLESS retiennent des quantités plus importantes d’impuretés,
Contrairement à l’installation habituelle en triangle, les cartouches PEERLESS sont installées en ligne, ce qui évite les dépôts sur la partie supérieure des éléments filtrants,
La chambre d’entrée élimine la plus grosse partie des impuretés.
Le remplacement des cartouches s’effectue par un trou d’homme qui, dans le cas du filtre-séparateur HFS peut être de dimension inférieure au diamètre du corps du séparateur tout en éliminant la nécessité d’entrer dans le séparateur pour accéder aux cartouches. Le système exclusif breveté par PEERLESS permet de « rouler » les éléments filtrants à leurs places respectives et le remplacement des cartouches s’effectue en une fraction du temps normalement requis avec un système classique de fixation des cartouches.
Séparateurs « multi-cyclone » »
Le séparateur multi-cyclone élimine à la fois les particules solides et liquides contenues dans un gaz. Il est équipé de plusieurs cyclones de petit diamètre disposé en parallèles.
Type de tubes cyclones
Type à entrée tangentielle : ces tubes cyclones existent en 5 cm et 10 cm de diamètre. Le gaz pénètre par les 2 ouvertures (A) et prend un mouvement de rotation. Les particules liquides et solides entraînées par la force centrifuge sortent par le dessous (B) et le gaz épuré change de direction et sort par le tube central vers le haut (D).
Tube à entrée par le sommet : ces tubes cyclones de 15 cm de diamètre sont utilisés dans certaines applications où les débits sont très importants. Le gaz entre en (E), traverse un diaphragme où il prend un mouvement de rotation; les particules sortent en (G) et le gaz épuré s’échappe en (H).
Perte de charge
La perte de charge varie suivant la formule P=CpV² avec
C= constante
p=poids spécifique du gaz aux conditions de fonctionnement
V=vitesse du gaz.
Il est donc nécessaire de calculer la perte de charge pour chaque cas particulier car elle varie avec p c’est-à-dire la pression de service et le poids moléculaire du gaz.
Capacité
Chaque tube cyclone a un débit maximum admissible au-dessus duquel l’abrasion du tube et les pertes de charge deviennent trop élevées : le débit minimum admissible est fonction de la force centrifuge nécessaire pour obtenir une séparation efficace. La variation possible du débit effectif est dans le rapport de 1 à 4 (17 à 38 m³/h par tube de 5 cm et 85 à 340 m³/h par tube de 10 cm)
Rendement
Le rendement varie suivant le type de tube cyclone utilisé et suivant la dimension et la densité des particules. Aux vitesses recommandées, les particules de rouille et autres impuretés peuvent être éliminées pratiquement à 100 % pour des particules égales ou supérieures à 8 microns. De 6 à 8 microns, le rendement est de 99 %; de 4 à 6, il passe à 90 % et entre 2 et 4 microns, il atteint encore 85 %. Ces rendements sont basés sur l’utilisation de tubes de 5 cm avec un débit par tube de 35 m³ réel de gaz par heure. Des courbes d’efficacité pour toutes les autres conditions spécifiées par le cahier des charges sont disponibles sur demande. Le rendement de la séparation des particules liquides suit les mêmes lois que pour les particules solides. Les appareils multicyclone ne doivent pas être utilisés quand du liquide risque d’arriver en grande quantité dans les tubes cyclones car il ne pourrait être mis en rotation avec une vitesse suffisante pour obtenir une séparation efficace.
Filtres à gaz
Ces filtres existent en 2 versions différant entre elles par la position des tubulures d’entrée et de sortie:
– Modèle en ligne vertical VGF ou horizontal HGF.
– Modèle multitube horizontal MT.
Principe de fonctionnement
Au moment où le gaz chargé de poussières pénètre dans le filtre, la vitesse du gaz et sa direction changent. Les particules lourdes telles que rouille, calamine, etc.… se détachent de la veine gazeuse et tombent au fond du filtre.Le gaz passe ensuite, à faible vitesse, dans de nombreux éléments filtrants tubulaires. Chaque élément filtrant se compose d’une partie tubulaire en fibre de verre comprimée qui est recouverte par un manchon en coton tressé. Cette partie est renforcée intérieurement par un tube support perforé. L’ensemble est glissé sur un support fixé dans le corps du filtre et est maintenu en place par un écrou à l’oreille; son étanchéité est obtenue à ses deux extrémités par des capuchons métalliques et des joints en néoprène. Pendant que le gaz circule dans les tubes filtrants, les petites particules sont prises au piège et retenues dans les interstices de la fibre. Le gaz propre arrive ensuite à l’intérieur du tube filtrant et se dirige vers la tubulure de sortie.
Rendement
100 % pour des particules solides de plus de 3 microns
99 % pour des particules solides entre 1 et 3 microns
Perte de charge
Le filtre à gaz est calculé pour que la perte de charge corresponde aux spécifications du client. A l’état neuf, le filtre est normalement conçu pour une perte de charge comprise entre 18 gr/cm² et 50 gr/cm². Cette perte de charge augmente progressivement quand les éléments filtrants se chargent en poussière et il est recommandé de nettoyer ou de changer ces éléments quand les pertes de charge dépasse 1kg/cm². Cet entretien se fait sans difficulté aucune, l’accès aux cartouches filtrantes étant extrêmement aisé. La fermeture du filtre est réalisée soit avec une fermeture rapide soit avec une bride boulonnée classique.
Séparateur vertical absolu
Le séparateur vertical absolu PEERLESS est d’une efficacité nettement supérieure à celle des autres appareils habituellement présentés sur le marché. Il est régulièrement employé dans les procédés de fabrication d’ammoniac, d’urée, de chlore, d’azote, d’hydrogène, d’oxygène et d’acide carbonique.
Description de l’appareil
Le séparateur absolu est un séparateur à 2 étages de séparation. La première section élimine la majeure partie des particules entraînées et la section finale élimine le brouillard restant dans le gaz.
Première section de séparation
La première section de séparation est constituée soit de tubes cyclones soit en variante d’un extracteur de bouillard.
Section de séparation finale
L’élément final de séparation consiste en un ou plusieurs tubes filtrants cylindriques montés en parallèle. Le gaz circule de l’intérieur des tubes vers l’extérieur et passe au travers de fibres de verre aux pores microscopiques. Le brouillard encore en suspension est retenu sur les fibres par un phénomène d’interception, de diffusion, d’effet Brownien et de chocs. Les gouttelettes s’agglomèrent sur la surface des éléments filtrants et s’écoulent vers le bas de l’appareil dans la chambre à condensats tandis que le gaz complètement épuré continue son mouvement ascendant et sort de l’appareil. La perte de charge à travers l’élément final de séparation est limité à 25 gr/cm². La perte de charge au travers de l’élément primaire de séparation dépend des conditions d’utilisation et du type d’élément primaire utilisé.
Rendement
Toutes les particules au-dessus de 3 microns sont éliminées à 100 % et les particules inférieures à 3 microns peuvent être éliminées jusqu’à 99,98 % . Cette efficacité est garantie depuis le débit maximum jusqu’au débit pratiquement nul.
Entretien
L’entretien du séparateur absolu est extrêmement réduit. Les parties contaminantes présentes dans le gaz étant éliminées dans la section primaire, elles ne créent qu’un minimum d’encrassement de la partie finale de séparation. L’entretien se limite au remplacement éventuel des cartouches filtrantes. L’élément primaire de séparation (tubes cyclones ou extracteur de brouillard) ne nécessite aucun entretien. Seule la purge régulière des condensats doit être effectuée.
« Rétrofit »
Lorsqu’il devient nécessaire de remplacer un système de filtration existant, installé souvent depuis de nombreuses années dans des unités de production, de raffinage, etc,. Il faut souvent tenir compte de la nécessité d’augmenter la capacité du système. De même bien souvent l’efficacité de la séparation doit être revue à la hausse pour satisfaire les nouveaux critères de production.
PEERLESS a une grande expérience de ces modifications effectuées sur site.
L’unité de séparation devant être introduite dans le réservoir existant est construite par PEERLESS en différents modules qui peuvent être introduits par un trou d’homme et installé sans problèmes avec l’assistance éventuelle d’un technicien PEERLESS.
Principe de fonctionnement basé sur le principe du séparateur de brouillard
Le gaz est séparé en tranches verticales. Chaque tranche de gaz est soumise à de nombreux changements de direction et est projeté sur la surface des chicanes. Des gouttelettes se forment par contact avec les parois des chicanes. Le liquide entre dans les poches des chicanes et s’évacue par gravité dans le fond du séparateur.
Les difficultés principales sont d’utiliser au mieux un espace conçu au départ pour une autre utilisation et aussi d’assurer la purge correcte des liquides éliminés.
Les nombreuses années d’expérience de PEERLESS et les tests effectuées tant en simulation qu’en grandeur réelle garantisent le bon fonctionnement de l’unité nouvellement installée.
