Principe de fonctionnement et procédé technologique du filtre cylindre-cône trois-en-un, lavage et séchage

La machine de filtration, lavage et séchage (communément appelée « trois-en-un » dans l'industrie) permet de réaliser en continu des processus tels que la filtration, le lavage, le séchage, la stérilisation et le déchargement de matériaux. Fonctionnant par lots (opération intermittente), elle est largement utilisée dans les industries pharmaceutique, agroalimentaire, phytosanitaire, chimique et autres, et permet d'éviter les pertes de matière, la pollution et la dégradation de l'environnement pouvant survenir lors du transfert de matériaux. La structure actuelle des machines trois-en-un est de type plan, mais présente certains défauts suite à une utilisation prolongée : la surface de filtration du fond plat circulaire est réduite ; le déchargement latéral entraîne un déchargement incomplet ; le séchage est imparfait, avec un faible brassage des matériaux pendant le processus, une faible efficacité de transfert thermique et un séchage limité.

Afin de pallier les problèmes et les insuffisances des équipements unitaires susmentionnés, et de répondre simultanément à la transformation de l'industrie chimique vers une production de haute qualité, à forte valeur ajoutée, diversifiée et en petites séries, la société Wuxi ZhangHua Machinery Co., Ltd. a mené d'importants travaux de conception et de développement, aboutissant à la mise au point d'un filtre-sécheur à réaction multifonctionnel cylindre-cône intégrant filtration, lavage et séchage. Ce dispositif a fait l'objet d'une demande de brevet (numéro de brevet : ZL201721560677.6), permettant une amélioration significative des performances techniques de l'équipement, de sa conception structurelle à son application. Il est conforme aux exigences réglementaires de l'industrie pharmaceutique.

Cet équipement possède trois fonctions principales de filtration, de lavage et de séchage, ainsi que de nombreuses autres fonctions telles que la réaction, l'extraction, la cristallisation, la concentration, l'évaporation, le mélange et le broyage, ce qui en fait un équipement multifonctionnel amélioré.

Principe de fonctionnement d'une machine multifonctionnelle de lavage et de séchage par filtre à réaction cylindrique conique

La nouvelle machine de lavage et de séchage de filtres présente une structure en forme de cône cylindrique. Des chemises chauffantes, intégrées au corps du cylindre et à la partie inférieure du cône, permettent de chauffer ou de refroidir les matériaux. La machine multifonctionnelle est équipée d'arbres creux et d'arbres creux à angle et pas variables. Un dispositif d'agitation en spirale brasse, soulève et expulse les matériaux lors de leur déchargement. Un dispositif de filtration conique de conception relativement complexe est installé dans la partie inférieure du cône, et un système de déchargement à ouverture rapide sans angle mort, ou une vanne à bille pneumatique de déchargement sans angle mort, est installé à la base de l'équipement.

Lors de la phase de réaction, les réactifs sont introduits par le haut. La structure d'agitation unique assure un mélange homogène des réactifs à l'intérieur de la machine. Le chauffage et le refroidissement sont simultanés grâce à la double enveloppe cylindrique, la double enveloppe conique, l'arbre creux et la spirale creuse, permettant ainsi une réaction complète. Lors de la phase de filtration, la machine filtre et sèche les réactifs par pressurisation ou mise sous vide. Un liquide de lavage est ajouté, permettant un repulpage et un lavage automatiques à plusieurs reprises. Les réactifs sont ensuite pressés à sec après lavage. Lors de la phase de séchage, la double enveloppe cylindrique, la double enveloppe conique, l'arbre creux et le ruban creux chauffent simultanément les réactifs, tandis que la mise sous vide assure un séchage sous vide et à basse température. Les réactifs sont ensuite automatiquement scellés et évacués.

Flux de processus d'une machine multifonctionnelle de lavage et de séchage de filtres à réaction à cône cylindrique

1. Réaction d'agitation

Introduisez le réactif (solide-liquide, liquide-liquide ou gaz-liquide) par l'orifice d'alimentation situé sur le dessus de l'appareil, mettez en marche le moteur et le réducteur, puis faites tourner l'arbre creux et le ruban spiralé dans le sens horaire (vu du dessus). La conception unique de l'agitateur assure un mélange homogène et une réaction complète des réactifs. Si un chauffage ou un refroidissement est nécessaire pendant la réaction, un fluide caloporteur ou réfrigérant peut être introduit dans le cylindre, la double enveloppe conique, l'arbre creux et le ruban spiralé. Ce fluide circule en continu pour chauffer ou refroidir le réactif à la température requise pour la réaction.

2. Filtration sous pression ou filtration sous vide

Une fois la réaction terminée, ouvrez la sortie du filtrat inférieur, injectez de l'air comprimé ou de l'azote dans l'équipement et filtrez le mélange solide-liquide ayant réagi sous pression jusqu'à ce que les matériaux présents dans la machine soient secs. Il est également possible de créer un vide à la sortie du filtrat pour filtrer le matériau sous vide jusqu'à évacuation complète du filtrat. Pendant la filtration, la tige creuse et la courroie à vis creuse peuvent être tournées dans le sens horaire (vue de dessus) pour soulever le matériau. La rotation de la courroie à vis creuse permet de limiter l'épaisseur de la couche de gâteau de filtration, assurant ainsi une filtration en couche mince et augmentant le débit de filtration.

Pour les matériaux faciles à filtrer, il n'est pas nécessaire de remuer lors de la filtration, et les matériaux sont directement filtrés à sec.

3. Peut être lavé et filtré plusieurs fois.

Après filtration, certains matériaux nécessitent de nombreux lavages. La machine multifonctionnelle de réaction, filtration et séchage est idéale pour ces lavages répétés.

Une fois le matériau séché dans la machine, le liquide de lavage est versé par l'orifice prévu à cet effet. Grâce au brassage effectué par l'arbre et le ruban creux, le gâteau de filtration est uniformément remis en pâte. Cette pâte est ensuite brassée uniformément avant d'être pressée à sec. Si un seul lavage s'avère insuffisant, plusieurs cycles peuvent être effectués. Ces étapes peuvent alors être répétées autant de fois que nécessaire. L'opération est très simple et ne requiert qu'une faible pénibilité du travail.

Le matériau est lavé selon la méthode décrite ci-dessus, que nous appelons méthode de lavage intermittente.

Comme le matériau est pressé à sec puis lavé avec un liquide de lavage, bien que les vannes soient ouvertes et fermées plus fréquemment pendant le fonctionnement, la quantité de liquide utilisée est moindre. La machine peut également effectuer un lavage en continu : le liquide de lavage est alors injecté en continu à l’aide d’une pompe ou d’un autre dispositif, et la pression du liquide assure la filtration. Simultanément, l’arbre et le ruban creux sont agités en continu, et le filtrat est évacué en continu par la sortie prévue à cet effet jusqu’à ce que le lavage soit complet. Le gâteau de filtration est ensuite pressé à sec. Cette méthode de lavage en continu consomme généralement plus de liquide que le lavage intermittent, mais elle est plus pratique.

4. Séchage et déchargement sous vide

Le gâteau de filtration, après filtration ou lavage, reste dans la machine. Un fluide caloporteur est alors injecté dans la double enveloppe du cylindre, la double enveloppe du cône, l'arbre creux et la bande transporteuse à vis sans fin pour chauffer le matériau. Simultanément, l'arbre creux et la bande transporteuse à vis sans fin continuent de tourner dans le sens horaire (vu du dessus) pour soulever et mélanger le matériau, tandis qu'une mise sous vide est effectuée au-dessus de l'équipement afin de sécher le matériau sous vide à l'intérieur de la machine. Grâce au chauffage interne de l'arbre creux et de la bande transporteuse, combiné au chauffage par la double enveloppe, et au séchage réalisé sous vide, l'efficacité du séchage est très élevée.

Après séchage, ouvrez l'orifice de décharge à ouverture rapide situé dans la partie inférieure de l'équipement, de sorte que l'arbre creux et le ruban creux tournent dans le sens antihoraire (vu du dessus), et les matériaux séchés dans la machine seront automatiquement poussés vers l'orifice de décharge.

À ce jour, les processus de réaction, de filtration, de lavage et de séchage d'un lot de matériaux sont terminés.