Plaques filtrantes à chambres ou à membranes : ce qu'il faut vérifier

Les plateaux à chambres et les plaques filtrantes à membrane forment tous deux les chambres de déshydratation à l'intérieur d'un filtre-presse, mais ils appliquent la pression différemment et offrent donc des profils distincts en termes d'humidité du gâteau, de temps de cycle et de maintenance. Un plateau à chambres forme le gâteau par la seule pression d'alimentation. Une plaque à membrane ajoute une surface souple qui est gonflée une fois la chambre remplie, comprimant le gâteau une seconde fois. Le choix ne se résume pas simplement au fait que les plaques à membrane sont meilleures. Il dépend de la façon dont la suspension répond à la compression mécanique, de la présence sur le filtre-presse du système de pressage et des commandes nécessaires pour soutenir le cycle, et de la capacité de l'acheteur à accepter les exigences mécaniques et de maintenance supplémentaires.

Le rôle de chaque type de plaque dans le filtre-presse

Dans un plateau à chambres, le corps plein de la plaque forme une cavité entre les plaques voisines. Une toile filtrante recouvre chaque face, et la pression d'alimentation remplit la cavité. Le filtrat s'écoule à travers la toile et les canaux de drainage à la surface de la plaque, tandis que les solides restent à l'intérieur de la chambre. Une fois l'alimentation arrêtée, le filtre-presse s'ouvre et le gâteau est évacué. Il n'y a pas de seconde étape de compression.

Dans une plaque à membrane, l'étape de remplissage est similaire, mais au moins une face porte une membrane souple. Une fois la chambre remplie et l'alimentation terminée, la pression d'air ou d'eau gonfle la membrane contre le gâteau, expulsant du liquide supplémentaire avant l'ouverture du filtre-presse. Les plaques à membrane nécessitent donc des raccordements pour le fluide de gonflage ainsi qu'une configuration plus complexe de la plaque, des joints et des commandes.

Les différences mécaniques entre les configurations

La principale différence mécanique ne réside pas dans la présence d'une cavité sur la plaque. Les deux configurations ont généralement une profondeur de chambre et un volume de remplissage. La différence tient à la source de pression de la seconde étape.

Un plateau à chambres dépend de la pompe d'alimentation pour former le gâteau et évacuer le liquide. Les facteurs limitants sont la pression d'alimentation, la compressibilité des solides et le drainage. Une plaque à membrane sépare l'étape de filtration de l'étape de pressage. Une fois la chambre remplie, la membrane comprime le gâteau. C'est pourquoi un filtre-presse à membrane peut parfois raccourcir le cycle. La contrepartie est que les plaques à membrane présentent davantage de points de défaillance et nécessitent une plage de pression de pressage adaptée ainsi qu'un fluide de gonflage propre.

Vitesse de filtration, humidité du gâteau et temps de cycle

La réponse directe est qu'une plaque à membrane peut réduire l'humidité finale du gâteau lorsque celui-ci est compressible et contient encore du liquide pouvant être éliminé par compression mécanique. Un plateau rigide à chambres peut laisser un gâteau compressible à fines particules avec davantage d'eau interstitielle, en particulier lorsque l'alimentation ne peut pas être pompée à haute pression assez longtemps pour vaincre la résistance de la toile. Une plaque à membrane peut comprimer ce gâteau une fois que le circuit d'alimentation n'apporte plus de nouveaux solides.

Le tableau ci-dessous distingue les points qui diffèrent le plus souvent.

La comparaison de l'humidité ne peut pas se réduire au seul type de plateau. Un plateau à membrane améliore le résultat lorsque le tourteau contient encore du liquide récupérable et que la pression de compression n'endommage pas la membrane. Un plateau à chambres peut surpasser un plateau à membrane mal spécifié sur une suspension à drainage rapide, car il supprime l'étape de compression supplémentaire et ses risques de fuite potentiels.

Adapter la construction des plateaux à la température, à la pression et à la chimie

Les limites des matériaux de plateau proviennent du corps du plateau et, pour les conceptions à membrane, de la couche flexible. Dans la gamme de produits utilisée ici, les plateaux en polypropylène renforcé sont indiqués pour des pressions nominales de 0,8, 1,0 et 1,6 MPa, une température continue jusqu'à 85 °C et un pH de 1 à 13. Ils constituent donc un point de départ pour les eaux usées acides ou alcalines, les boues de galvanoplastie et les suspensions minérales dans ces limites.

Les plateaux à membrane en caoutchouc sont indiqués pour une plage de pression de compression standard de 0,8 à 1,5 MPa, un service continu jusqu'à 75 °C et un pH de 2 à 12. La membrane en caoutchouc présente une fenêtre chimique et thermique plus étroite que le corps rigide en polypropylène ; l'étape de compression peut donc devenir l'élément limitant dans un service à haute température ou fortement chimique.

Pour les suspensions neutres à haute température, les plateaux en fonte peuvent fonctionner en continu jusqu'à 150 °C et à une pression de service maximale de 2,0 MPa, mais ils ne résistent pas aux acides. Pour un service corrosif à basse température, les plateaux en polyéthylène sont indiqués pour 60 °C en continu et un pH de 1 à 14. Un acheteur doit comparer l'enveloppe du procédé au corps du plateau et à la membrane en tant que système, et non à la seule forme de la chambre.

Ces valeurs sont des limites propres au fournisseur, et non des caractéristiques nominales universelles des plateaux. Des nuances ou des fabricants différents peuvent modifier l'enveloppe utilisable de température, de pression et de pH.

Modes de maintenance et de défaillance qui favorisent une configuration

Un plateau à chambres est plus simple à inspecter : planéité, rainures de drainage, orifices d'alimentation, coins et faces d'étanchéité. Lorsqu'un plateau à chambres se déforme ou qu'une rainure de drainage se bouche, le symptôme est généralement une humidité de tourteau irrégulière ou une fuite au bord du plateau.

Un plateau à membrane nécessite tous ces contrôles, plus l'état de la membrane, l'uniformité de la pression de compression, la propreté du fluide de gonflage et l'intégrité de la surface flexible. Une membrane déchirée ou délaminée peut laisser le fluide de compression contourner la membrane ou permettre à la suspension de pénétrer du côté gonflage. Une défaillance partielle de la membrane peut produire une compression irrégulière, facile à confondre avec un mauvais ajustement de la toile ou une mauvaise répartition de l'alimentation.

Si l'usine ne dispose d'aucune procédure de routine pour vérifier la pression de compression après chaque cycle, une installation à membrane peut masquer les dommages jusqu'à ce que l'humidité du tourteau dérive ou que la presse fuie. Un plateau à chambres limite le périmètre de maintenance et est plus facile à remplacer, mais il n'élimine pas la nécessité de contrôler la pression d'alimentation et l'alignement des plateaux.

Liste de contrôle pour comparer devis et filtres-presses existants

Les vérifications suivantes permettent de comparer les plaques sur la même base :

• Vérifier que la plaque correspond aux dimensions du paquet existant, à la profondeur de chambre, à la disposition des orifices d'alimentation, à la géométrie des coins et à la force de serrage. La classe de pression doit correspondre à la presse complète, et non à la seule pression d'alimentation.
• Vérifier si la presse dispose d'un système de pressage à membrane, d'une alimentation en air propre ou en eau, de régulations de pression adaptées et d'évacuations appropriées.
• Définir l'humidité cible du gâteau, le temps de cycle et la charge de séchage en aval, et déterminer si la suspension est fine, compressible ou facile à égoutter.
• Comparer les limites des matériaux du corps de plaque et de la membrane avec le pH, la température, les variations transitoires de pression et les produits chimiques de nettoyage réels.
• Demander au fournisseur de préciser les conditions d'essai ou de référence qui sous-tendent toute performance annoncée, et utiliser les données existantes sur le gâteau plutôt que de supposer qu'une membrane séchera le gâteau.
• Décider si l'usine peut accepter l'augmentation de la maintenance et le stock de rechange de membranes.

Lorsque ces conditions ne sont pas réunies, la plaque à chambres à creux est le point de départ le plus simple, car elle évite d'ajouter des composants de pressage dont le procédé ne peut pas tirer parti. La plaque à membrane ne constitue une amélioration du procédé que si la suspension contient de l'humidité récupérable et si la presse peut réguler le pressage.

Vérifier la compatibilité entre votre plaque et votre presse

Envoyer le plan de la presse, les dimensions des plaques, la profondeur de chambre, la pression d'alimentation, la composition chimique de la suspension et l'humidité cible actuelle du gâteau. Shine Technology vérifiera la pièce de remplacement par rapport à la gamme de plaques et recommandera la configuration à chambres à creux ou à membrane adaptée à la presse existante et à la plage de fonctionnement.

Questions fréquentes

Quand une plaque filtrante à membrane produit-elle un gâteau plus sec ?

Une plaque à membrane peut produire un gâteau plus sec lorsque les solides sont compressibles et contiennent encore du liquide susceptible d'être évacué par pressage mécanique une fois l'alimentation arrêtée. Le bénéfice est souvent faible pour les suspensions à particules dures et à égouttage facile qui libèrent déjà rapidement leur eau sous la pression d'alimentation. La décision doit être fondée sur des données d'essai ou sur la référence d'une suspension similaire, et non sur le seul type de plaque.

Peut-on installer une plaque à membrane dans n'importe quelle presse à chambres à creux ?

Pas automatiquement. La presse doit disposer des raccordements pour le fluide de pressage, des régulations de pression et de la géométrie de serrage nécessaires pour recevoir la plaque à membrane. La pièce de remplacement doit également correspondre aux dimensions du paquet existant, à la profondeur de chambre, à la disposition des orifices d'alimentation et à l'ajustement de la toile. Toute mise à niveau doit être vérifiée par rapport au manuel de la presse et au plan approuvé avant la commande.

Quel matériau de plaque convient mieux à une suspension acide ?

Cela dépend de la température. Les plaques en polypropylène supportent un pH de 1 à 13 jusqu'à 85 °C en continu, tandis que les plaques en polyéthylène supportent un pH de 1 à 14 jusqu'à 60 °C. Les plaques à membrane en caoutchouc sont indiquées pour un pH de 2 à 12 et jusqu'à 75 °C. Si une plaque à membrane est requise pour un service en milieu acide, le corps de plaque peut convenir, mais la membrane souple et les joints doivent eux aussi résister à l'agressivité chimique.

Que faut-il mesurer lors de la comparaison d'une plaque de remplacement ?

Relever les dimensions de la plaque, la profondeur de chambre, l'emplacement des orifices, la pression d'alimentation, la température maximale de la suspension, le pH, la taille des particules, le temps de cycle actuel et l'humidité du gâteau. Pour une option à membrane, vérifier également la pression de pressage disponible et le fluide de gonflage. La comparaison de ces points évite qu'un prix unitaire plus bas ne masque des problèmes de compatibilité des matériaux ou de la régulation.