Conception et réalisation d’un démonstrateur de séchage de particules à la vapeur d’eau surchauffée

Design and implementation of a dryer pilot of solid particles using superheated steam

• Auteur / Autrice : Yacine Chryat
• Direction : Martine Decloux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 26/09/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génie Industriel Alimentaire / Ingénierie Procédés Aliments
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Lionel Boillereaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lionel Boillereaux, Angélique Léonard, Pascal Floquet, Mohamed Hédi Romdhana
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Angélique Léonard, Pascal Floquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Industrie

Écoconception

Innovation

Déshydratation

Applications industrielles

Vapeur d'eau

Mots clés libres

Séchage

Particules

Éco-Conception

Vapeur d'eau surchauffée

Démonstrateur

Sécheur tambour

Drying

Particles

Eco-Design

Superheated steam

Industrial pilot

Drum dryer

Résumé

Le séchage à la vapeur d’eau surchauffée (VES) est une technique intéressante pour réduire les consommations d’énergie et les émissions de composés organiques volatils (COV). Pourtant, le séchage à la VES est peu développé du fait de difficultés pour transférer les produits en assurant l’étanchéité des sécheurs et la crainte des utilisateurs pour la qualité des produits. Un partenariat entre un équipementier, spécialisé dans la fourniture de sécheur-tambour, un institut de recherches et des industriels a donné naissance à un démonstrateur de séchage de particules à la VES. Il a pour but d’explorer une plage de fonctionnement allant jusqu’à 600°C en entrée de sécheur tambour et une pression 2 atm. Les bilans enthalpiques et de matière ont permis de dimensionner le démonstrateur. Puis chaque équipement a été pu être conçu en respectant les réglementations en vigueur. Le choix de l’instrumentation a fait l’objet d’une attention particulière afin que le démonstrateur permette d’acquérir des données fiables sur le séchage à la VES en toute sécurité. La mise en fabrication des équipements du démonstrateur selon les règles de l’art a pu être lancée et le montage réalisé.Les tests ont permis de valider la tenue en pression du démonstrateur afin d’obtenir la certification « CE ». Les premiers essais à l’eau ont ensuite été menés dans le but de démarrer le démonstrateur et de vérifier les boucles de régulation afin de préparer les essais avec produit.

Drying under superheated steam (SHS) is a promising technique for reducing energy consumption and air emissions such as volatile organic compounds (VOCs), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and particulates.Some technological difficulties restrict the development of SHS drying at industrial scale (e.g. air infiltration, higher product temperature, corrosion etc.). Hence, experiments on industrial pilot are essentials for the development of SHS drying.For this reason, a common R&D project is conducted between AgroParisTech (research institution), MAGUIN (equipment-supplier) and three industrials: Luzerne R&D (supplier of raw material for animal feed), UNGDA (French union of alcohol-distillers groups) and Cristal Union Group (French cooperative representing sugar, alcohol and animal feed industry).The objective is to design an experimental dryer pilot operating under pressure (2 atm) and high temperature (up 600°C).Firstly, the mass and energy balances are developed for the pilot design. Then each equipment is selected and sized according to the engineering standards and codes.Given the operating conditions of temperature and pressure, the control and the instrume-ntation of the dryer were the subject of a special study to ensure safe tests and measurements.The pilot was manufactured and the first tests were conducted. The tests validated the pressure resistance of the pilot in order to obtain EC marking.Before starting the drying experiments on the real products, a number of test on the water are conducted in order to check the process sealing and the efficiency and the safety of the control loops.