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Optimisation de la filtration à l'échelle pilote : validation du FNB-007S

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Étude de cas du centre d'essais Bachiller portant sur l'optimisation des procédés de filtration solide-liquide pour deux produits présentant des caractéristiques différentes.

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Dans le secteur hautement concurrentiel de l’ingénierie des procédés industriels et de la fabrication d’équipements, l’innovation et la capacité à s’adapter aux besoins des clients constituent des facteurs clés de différenciation. Chez Bachiller, notre centre d’essais, situé dans nos locaux de Parets del Vallès, nous offre un avantage considérable : la capacité de valider des procédés, de développer de nouvelles solutions et d’optimiser les équipements pour nos clients.

Le centre est équipé d’une gamme complète d’équipements à l’échelle pilote, permettant le développement de procédés et leur transposition des installations pilotes vers des applications industrielles. Ces essais permettent aux clients de comparer les performances de différents équipements et de sélectionner la solution la plus efficace sur la base de résultats empiriques. De plus, nous garantissons la confidentialité de toutes les informations et de tous les résultats obtenus, en nous appuyant sur un accord de confidentialité formel lorsque cela est nécessaire.

Un exemple récent de ces capacités est le projet de filtration mené à bien pour une entreprise nord-américaine. L’objectif du projet était de valider un filtre Nutsche FNB-007S pour la filtration de deux produits différents : un catalyseur en suspension dans un mélange contenant du carbonate de calcium et de l’hydroxyde de calcium, et un sel dissous dans de l’éthanol en présence d’autres sels insolubles. Dans les deux cas, les solides retenus devaient être éliminés, tandis que le produit recherché était récupéré dans le filtrat.

Au cours des essais, différentes mailles de filtre et conditions de fonctionnement, notamment la pression et l’agitation, ont été évaluées afin de déterminer les performances de filtration optimales.

Le filtre Nutsche FNB-007S utilisé pour les essais présente un volume utile de 24 litres et une surface de filtration de 0,067 m². L’équipement a démontré sa polyvalence et sa robustesse dans des conditions d’essai exigeantes. La teneur en humidité a été analysée à l’aide d’une thermobalance, tandis que la turbidité a été mesurée avec un turbidimètre portable.

Filtration du catalyseur

Le premier produit évalué était le catalyseur. L’essai initial a consisté à reconstituer la suspension reçue en la diluant avec 3,75 kg d’eau par kilogramme de suspension d’origine. Le mélange obtenu présentait une teneur en humidité de 92,38 % à 105 °C et une densité de 1 kg/L.

Au cours des essais réalisés avec un tamis de 10 µm, 25 litres de suspension ont été filtrés sous différentes conditions de pression, allant de 0,5 à 6 bars. Les résultats ont montré qu’une augmentation de la pression améliorait le débit de filtration, atteignant 14,05 kg/min/m² à 6 bars.

Cependant, cette pression a également entraîné un colmatage partiel de la maille du filtre, ce qui indique qu’une pression excessive peut s’avérer contre-productive. L’agitation pendant la filtration a également entraîné une baisse des performances, probablement parce qu’elle a rendu plus difficile la formation d’un gâteau de filtration susceptible d’améliorer l’efficacité de la filtration.

Pour les essais suivants, des mailles de 20 et 50 µm ont été testées. Avec la maille de 50 µm, un cycle de filtration complet a été réalisé à 4 bars sans niveler le gâteau de filtration à la fin du processus. Cela a permis de maintenir les performances de filtration lors des cycles suivants.

Il a été observé qu’un nivellement excessif du gâteau de filtration ou une réduction excessive de sa teneur en humidité pouvait entraîner le colmatage de la maille du filtre. Par conséquent, pour les applications industrielles, cette pratique doit être évitée. Il est plutôt recommandé d’utiliser des mailles de 10 ou 50 µm, car elles peuvent être nettoyées efficacement à l’aide de procédures CIP (Clean-In-Place).

Filtration d’une suspension à base d’éthanol

Le deuxième produit évalué était une suspension à base d’éthanol présentant une très faible teneur en matières solides. Cela représentait un défi pour la séparation solide-liquide, car la formation d’une couche filtrante efficace nécessitait une période de décantation préalable.

Au cours des essais, une maille de filtration de 5 µm a été utilisée et différentes pressions de filtration, comprises entre 0,5 et 6 bars, ont été testées.

À la pression optimale de 4 bars, un débit de filtration de 45,48 kg/min/m² a été atteint, avec une turbidité moyenne inférieure à 1 NTU. Ces résultats démontrent l’efficacité de l’équipement pour obtenir un filtrat de haute qualité.

De plus, le nettoyage de la maille filtrante à l’eau sous pression s’est avéré efficace pour prévenir les obstructions et prolonger la durée de vie de l’équipement.

Des essais pilotes à la mise à l’échelle industrielle

Cette étude de cas met en avant les capacités du centre d’essais de Bachiller à relever des défis complexes en matière de filtration et à fournir des solutions sur mesure à nos clients.

L’utilisation d’équipements à l’échelle pilote permet de reproduire les conditions réelles du procédé, d’évaluer différentes configurations et d’optimiser les paramètres de fonctionnement avant de mettre en œuvre une solution à l’échelle industrielle. Cette méthodologie fournit non seulement des résultats fiables, mais contribue également à minimiser les risques et les coûts associés à la mise à l’échelle du procédé.

Au-delà des avantages techniques, le centre d’essais témoigne de l’engagement de Bachiller à adapter ses solutions aux exigences spécifiques de chaque client. En offrant un environnement contrôlé pour les essais, les clients peuvent tester différents paramètres et conditions de fonctionnement, ce qui leur permet d’identifier la configuration optimale pour leur procédé spécifique.

Par exemple, la possibilité de comparer différentes mailles de filtre et différents réglages de pression permet aux utilisateurs de déterminer la combinaison la plus adaptée à leur application sur la base des résultats réels des essais.

Confidentialité et collaboration avec les clients

La confidentialité est également un pilier fondamental de nos services. Bachiller garantit que toutes les informations, des formulations de produits aux paramètres et résultats d’essais, sont traitées avec la plus grande discrétion.

Cette approche renforce la confiance et permet aux entreprises de partager en toute confiance leurs exigences de processus les plus critiques, en sachant que leurs informations seront traitées avec le plus grand professionnalisme.

Une voie fiable vers l’optimisation des procédés

Le Centre d’essais est un outil essentiel pour la validation des procédés et le développement de solutions de filtration innovantes. Grâce à son expertise technique, à ses essais à l’échelle pilote et à une étroite collaboration avec ses clients, Bachiller continue de fournir des équipements et des services qui optimisent les procédés industriels et offrent des résultats fiables et hautement performants.