Systèmes de traitement des catalyseurs
La fabrication de catalyseurs hétérogènes comprend généralement plusieurs étapes de préparation du support, d’imprégnation avec des composants actifs, de séchage et de mise en forme. La porosité, la granulométrie, la résistance mécanique et la répartition des substances actives influencent les propriétés du produit final.
Hosokawa Micron propose des équipements et des installations intégrées pour traiter les suspensions, pâtes, gâteaux de filtration et poudres rencontrés au cours de ces opérations. La configuration est déterminée en fonction du matériau support, des composants actifs, des solvants utilisés et des caractéristiques recherchées pour le catalyseur.
Préparation et séchage des supports
Les supports de catalyseurs peuvent notamment être constitués d’alumine, de silice, de zéolithes ou d’autres matériaux poreux. Après précipitation, lavage ou filtration, ils se présentent souvent sous la forme d’une suspension, d’une pâte ou d’un gâteau humide.
Le sécheur-broyeur DMR combine la dispersion, le séchage flash et la sélection granulométrique dans un procédé continu. Il peut traiter des matières présentant une teneur relativement élevée en solides, ce qui permet, selon le produit, de réaliser une déshydratation mécanique avant le séchage thermique.
Le rotor disperse l’alimentation humide dans un flux d’air chaud. Le sélecteur intégré retient les particules insuffisamment sèches ou trop grossières dans la chambre jusqu’à ce qu’elles puissent quitter le système. Les températures, le temps de séjour et la coupure granulométrique sont adaptés aux propriétés du support.
Imprégnation avec des composants actifs
L’imprégnation consiste à répartir une solution contenant les composants actifs dans la structure poreuse du support. L’homogénéité dépend notamment de la porosité du matériau, de la quantité de liquide ajoutée, de la méthode d’introduction et des conditions de mélange.
Un sécheur conique sous vide peut réunir l’imprégnation, le mélange et le séchage dans une même cuve. La vis orbitale du sécheur Nauta® assure un renouvellement progressif du produit à faible cisaillement, tandis que le liquide d’imprégnation peut être ajouté de manière contrôlée.
Différentes méthodes, notamment l’imprégnation par humidité naissante ou la co-imprégnation, peuvent être étudiées. Après l’ajout des composants actifs, le produit peut être séché sous vide dans le même équipement. Cette configuration limite les transferts intermédiaires et permet, selon le solvant employé, d’intégrer un système de condensation et de récupération des vapeurs.
Séchage sous vide
Le séchage sous vide réduit la température nécessaire à l’évaporation de l’eau ou des solvants. Il peut ainsi convenir aux formulations sensibles à la chaleur ou aux produits dont la structure poreuse doit être préservée. La température de la paroi, la pression, la vitesse d’agitation et la durée du séchage sont déterminées en fonction de la composition du produit et de l’humidité ou de la teneur en solvant finale souhaitée. L’évolution de ces paramètres peut être suivie et enregistrée dans le système de contrôle.
Le choix du système de filtration et de condensation dépend notamment de la finesse des particules, du solvant, de la quantité de vapeur et des exigences environnementales applicables.
Passivation sous atmosphère contrôlée
Certains métaux actifs ou catalyseurs fraîchement préparés peuvent réagir au contact de l’oxygène. Une étape de passivation peut alors être nécessaire avant l’ouverture de l’équipement ou le transfert du produit. Dans certaines configurations, l’oxygène peut être introduit progressivement dans le sécheur sous vide afin de former une couche superficielle moins réactive. La concentration en oxygène, la température et la pression doivent être surveillées pendant cette opération.
La faisabilité et les mesures de sécurité associées sont définies à partir des propriétés du produit, d’une analyse des risques et des conditions du procédé.
Mélange et modification de surface
Le mélange peut être utilisé pour homogénéiser les composants, incorporer des additifs ou ajuster les propriétés de surface du catalyseur. Un mélangeur conique à vis convient aux opérations nécessitant un traitement doux afin de limiter la dégradation des particules.
Pour des opérations plus intensives, telles que l’enrobage à sec, la désagglomération ou la préparation de particules composites, le mélangeur super-intensif Nobilta peut être étudié. L’énergie mécanique appliquée et la température du produit doivent être adaptées à la résistance du support et aux propriétés recherchées.
Broyage, sélection et compactage
La granulométrie et la résistance mécanique influencent l’écoulement, la surface accessible et le comportement du catalyseur dans son application finale. Selon le produit, une opération de broyage, de sélection ou de compactage peut être nécessaire après séchage. Les broyeurs et sélecteurs Hosokawa Alpine permettent d’ajuster la distribution granulométrique et d’éliminer les fractions trop fines ou trop grossières. La technologie est choisie en fonction de la dureté, de l’abrasivité, de la friabilité et de la sensibilité thermique du matériau.
Le compactage permet de densifier les poudres ou de préparer des granulés présentant une meilleure tenue mécanique. La pression appliquée doit toutefois être maîtrisée afin de ne pas réduire excessivement la porosité du catalyseur. Les propriétés finales doivent donc être vérifiées au moyen d’essais.
Intégration et sécurité du procédé
Une installation complète peut associer alimentation, dosage des liquides, imprégnation, séchage, récupération des solvants, broyage, sélection, compactage et conditionnement. L’automatisation permet de gérer les principaux paramètres et de documenter les différentes étapes du procédé. La conception doit également tenir compte des risques liés aux poussières, aux solvants et aux composants actifs. Selon l’application, des mesures de confinement, d’inertage, de protection contre les explosions ou de filtration adaptées peuvent être intégrées.
Testez avant d’investir
Réalisez des essais avec vos supports et formulations dans l’un de nos centres d’essais. Ils permettent d’étudier le séchage, l’imprégnation, le mélange, le broyage ou le compactage et d’évaluer leur influence sur les propriétés du produit. Les résultats contribuent au choix des équipements, à la définition des paramètres et à la préparation du changement d’échelle.
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Technologies de traitement durable
Hosokawa Micron conçoit des systèmes de traitement des poudres et des solides en vrac axés sur l’efficacité énergétique, l’optimisation des procédés et la performance à long terme des installations. Nous contribuons ainsi à rendre les procédés industriels plus durables.
