Séchage des solides

Résumé du document

Le séchage a pour but d'éliminer par vaporisation le liquide qui imprègne un solide.
Il est largement utilisé dans l'industrie chimique où il vient souvent en complément d'opérations comme la sédimentation, la filtration ou l'essorage. la création de modifications de la structure interne du solide soit par exemple l'apparition d'une structure poreuse.
A cause du coût énergétique de la vaporisation l'industriel cherche à avoir la plus basse teneur possible en liquide à l'entrée du sécheur. La tendance est à n'utiliser le séchage que lorsque les procédés de séparation mécanique restent
impuissants pour atteindre la teneur souhaitée en liquide.
Le champ d'application du séchage est particulièrement large: produits chimiques, produits pharmaceutiques, produits agro-alimentaires, matières
plastiques, papiers, bois...
Il se distingue de l'évaporation par les quantités de liquide traité: le liquide d'imprégnation est à une teneur initiale beaucoup plus faible dans le cas du séchage. Les appareils sont donc complètement différents. Le séchage est une opération unitaire mettant en jeu un transfert de matière (le liquide imprégnant le solide passe à l'état de vapeur dans une phase gazeuse) et un transfert thermique (une fourniture de chaleur permet le changement de phase du liquide). La vaporisation pourra s'effectuer par ébullition ou par évaporation.
Dans la suite, sauf précisions particulières, on s'intéressera au séchage dans de l'air des solides imprégnés d'eau. C'est le cas le plus fréquent et il est pratiquement totalement transposable à toutes les autres situations.
On peut signaler que le terme de déshydratation a un sens plus restrictif car il ne s'applique qu'à l'élimination de l'eau. On l'applique également à l'élimination de l'eau de cristallisation des cristaux hydratés. Ce but n'est pas recherché dans une opération de séchage.

Extraits

[...] Les sécheurs discontinus présentent l'inconvénient majeur d'entraîner un coût énergétique supplémentaire à chaque fin de cycle Séchage par conduction Les étuves constituent un exemple de sécheurs en discontinu: elles conviennent pour de faibles quantités ou pour des produits coûteux exigeant des conditions de séchage très particulières. On peut donner deux exemples de sécheurs continus: les sécheurs à tambour rotatif: ils sont constitués par un long cylindre légèrement incliné tournant à l'intérieur d'une enceinte chauffée par des gaz de combustion d'un brûleur. Le solide descend sous l'action de la gravité et de l'entraînement. [...]

[...] Récupération thermique Le recyclage de l'air en sortie du sécheur peut s'effectuer si il est encore peu chargé en humidité. On renvoie donc cet air mélangé à de l'air "neuf" au niveau du préchauffage. Il est aussi parfaitement possible d'utiliser l'air en sortie souvent encore à une température élevée pour contribuer en partie au préchauffage de l'air "neuf". VII/ PROBLÈMES GÉNÉRÉS PAR LE SÉCHAGE Risques d'explosion Le sécheur est un appareil dangereux si le solvant est un composé organique car il met en présence des vapeurs organiques et des poussières organiques avec le dioxygène de l'air. [...]

[...] Le champ d'application du séchage est particulièrement large: produits chimiques, produits pharmaceutiques, produits agro-alimentaires, matières plastiques, papiers, bois . Il se distingue de l'évaporation par les quantités de liquide traité: le liquide d'imprégnation est à une teneur initiale beaucoup plus faible dans le cas du séchage. Les appareils sont donc complètement différents. Le séchage est une opération unitaire mettant en jeu un transfert de matière (le liquide imprégnant le solide passe à l'état de vapeur dans une phase gazeuse) et un transfert thermique (une fourniture de chaleur permet le changement de phase du liquide). [...]

[...] Dans la suite, sauf précisions particulières, on s'intéressera au séchage dans de l'air des solides imprégnés d'eau. C'est le cas le plus fréquent et il est pratiquement totalement transposable à toutes les autres situations. On peut signaler que le terme de déshydratation a un sens plus restrictif car il ne s'applique qu'à l'élimination de l'eau. On l'applique également à l'élimination de l'eau de cristallisation des cristaux hydratés. Ce but n'est pas recherché dans une opération de séchage II/ CARACTÉRISATION DES GAZ DE SÉCHAGE Humidité absolue et humidité relative d'un gaz On définit l'humidité absolue d'un gaz comme la masse d'eau en kg associée à 1 kg de gaz sec. [...]

[...] L'apport d'énergie s'effectue par ondes électromagnétiques 11 générées soit par des dispositifs électroniques (micro-ondes) soit par élévation de la température d'un émetteur infrarouge. En infrarouge le chauffage se manifeste sur des épaisseurs très faibles (500 µm). Avec des micro-ondes on peut sécher à des épaisseurs plus importantes. Le champ électromagnétique véhiculé par ces fréquences excite les molécules d'eau: l'agitation moléculaire qui en résulte provoque des chocs intermoléculaires. Cela entraîne un échauffement du produit et donc la vaporisation des molécules d'eau. [...]