Chapitre X : Définitions et concepts du séchage

Chapitre X. Définitions et concepts liés au séchage
Classification des procédés de déshydratation et de désolvantation
Séparations
mécaniques
Filtration
Pressage
Égouttage
Essorage
Séparations thermiques
Évaporation du solvant
Concentration
thermique
Le mélange
initial est
liquide et le
produit reste
pompable.
Séchage
Produit solide
Faible coût
énergétique
Grande efficacité
énergétique Énergivore, mis en œuvre après
les autres opérations
()
tot
éb
évaporation solvant P P
TT
()
tot
éb
évaporation solvant P P
TT
Linge jardin
Par ébullition
Le gaz est une
vapeur pure.
Par entrainement
Présence d’un
gaz vecteur
incondensable.

2
Types d’installation Consommation
Sécheur par entraînement air chaud
sans
récupération d’énergie
4 000 à 12 000
(thermique)
Sécheur par entraînement
avec TGE=700 °C et
recyclage partiel
d’air
3 000
(thermique)
Sécheur par entraînement air chaud récupération d’énergie 3 000 à 6 000
(thermique)
Sécheur par ébullition sans récupération d’énergie 2 600 à 3 300
(thermique)
Sécheur par conduction et ébullition avec
compression mécanique de vapeur 250 à 600
Lyophilisation 10 000 à 22 000
(électrique)
Séchage par zéolithes 5 000 à 8 000
(électrique)
Évaporateurs à multiple effet, selon nombre d’effets 250 à 1 200
(thermique)
Deshydratation mécanique 100 à 250
(électrique)
Égouttage/décantation statique 50
Consommation énergétique (kJ/kg eau retirée)

Produits et poids économique du séchage
3
9 % de la consommation énergétique industrielle française (13 000 sécheurs)
Produits agricoles et alimentaires (40 %) Céréales, graines, fourrages, noix
Papier –Cartons (30 %)
Matériaux de construction (13,5 %) Briques, tuiles, céramiques Bois (8 %)
Produits chimiques minéraux ou organiques (7 %) Tous les composés qui
sont solides dans les conditions ambiantes : création de poudres
Le séchage dans l’industrie chimique
Enchainement des opérations unitaires
Réaction → Cristallisation → Déshydratation → Séchage
ou précipitation mécanique (filtration)
Motivations du séchage
Comportement problématique des poudres trop humides : mottage,
encrassement des dispositifs de transfert, dégradations chimiques
par hydrolyse lente, corrosion de matériels métalliques.
Niveau de séchage
Teneurs résiduelles en eau des poudres < 1% massique voire < 0,1 % .

Humidité du solide, isotherme d’adsorption, vitesse de séchage
4
H
UMIDITÉ
ABSOLUE
DU SOLIDE kgekgss-1
H
UMIDITÉ
ABSOLUE
À L’ÉQUILIBRE kgekgss-1
H
UMIDITÉ
ABSOLUE
LIBRE kgekgss-1
e
ss
M
XM
éq
X
libre éq
X X X
On définit une vitesse de séchage, R, en kge m-2 s-1
La vitesse de séchage est proportionnelle à
la variation temporelle de l’humidité absolue du solide
la masse du solide sec
La vitesse de séchage est inversement proportionnelle à
la surface de transfert accessible à l’évaporation
dd
dd
ss ss
mconv
conv P
M X X
RS t t
a
e , %
I Pomme de terre
II Bois
III Papier sulfité
IV Polyamide-6
V Savon
VI Glucose
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
00 20 40 60 80 100
éq
X

Séchage convectif de solides poreux ou granulaires
Séchage de poudres, couramment rencontré dans l’industrie chimique.
5
Transfert rapide de l’eau du sein du solide vers la surface de convection.
Après évaporation de l’eau surfacique, l’eau présente dans les pores du
solide ou dans les espaces entre les particules du milieu granulaire migre
par capillarité à la surface, où elle est évaporée et évacuée par
l’écoulement convectif du gaz.
La surface de convection
est partiellement asséchée.
La surface de convection
est recouverte d’eau.