Shenzhou Machinery - Fabricant professionnel de centrifugeuses industrielles et fournisseur de séparateurs centrifuges en Chine
Fournisseur et fabricant de centrifugeuses à disques empilés | Shenzhou
La centrifugeuse à disques empilés est la centrifugeuse la plus couramment utilisée pour la séparation de la biomasse algale dans diverses applications, notamment la production de biodiesel algal dans des installations pilotes. Elle se compose d'une cuve cylindrique peu profonde séparée par des disques métalliques et convient à la séparation de particules de 3 à 30 μm à de très faibles concentrations (0,02 % à 0,05 %) de cultures de microalgues contenant jusqu'à 15 % de matière sèche.
Une centrifugeuse à disques empilés a été utilisée avec succès pour séparer les solides des liquides, mais aussi les liquides entre eux, grâce à des forces centrifuges très élevées appliquées en continu. Ce type de centrifugeuse présente un temps de séparation très court, du fait de sa capacité à appliquer une force centrifuge 4 000 à 14 000 fois supérieure à la force gravitationnelle. Les particules solides les plus denses, soumises à ces forces centrifuges élevées, sont repoussées contre la paroi du bol rotatif, tandis que les particules liquides les moins denses sont déplacées vers le centre. Les matériaux de densités différentes sont ainsi séparés en fines couches, et l'étroitesse du canal d'écoulement (0,4 à 3 mm) entre les disques rapprochés implique une faible distance parcourue par les matériaux pour que cette séparation ait lieu. Il existe plusieurs types de centrifugeuses à disques empilés, selon leur mécanisme d'évacuation et selon que les solides sont évacués ou retenus.
Le principal inconvénient de la centrifugeuse à disques empilés réside dans sa consommation énergétique plus élevée que celle des autres types de centrifugeuses. Amaro et al. [118] ont étudié la consommation énergétique de la centrifugeuse à disques Westfalia HSB400, avec un débit limité à 35 m³/h et une puissance nominale d'environ 50 kW. Sur la base de ces spécifications, le coût énergétique de la séparation peut atteindre 1,43 kWh/m³. Afin de réaliser une analyse économique de la production de biodiesel à partir d'algues à l'aide de la Westfalia HSB400, un ensemble d'hypothèses a été formulé. La centrifugeuse à disques empilés est alimentée avec 0,02 % de la masse sèche d'une suspension de microalgues présentant une teneur en huile de 40 %. Ceci permettrait de produire 7 kg/h de matière algale sèche, soit 1,6 kg d'huile d'algues. En supposant un rendement de récupération de 100 % pour la centrifugeuse, les 1,6 kg d'huile d'algues obtenus fourniraient une densité énergétique de 11,71 kWh, en considérant un pouvoir calorifique de 7,32 kWh/kg. Compte tenu des 35 m³ de milieu de culture à centrifuger pour obtenir ce rendement énergétique, la consommation d'énergie correspondante est de 49 kWh. Cela signifie que l'énergie consommée lors de la seule étape de récolte et de déshydratation est quatre fois supérieure à l'énergie produite à partir de microalgues sous forme de biodiesel.
Pour améliorer le rendement énergétique de la centrifugation, une préconcentration à 0,5 % du poids sec par des techniques de séparation est recommandée. On obtiendrait ainsi 70 kg d'huile d'algues à partir de 175 kg de matière sèche, soit 70 kg de biodiesel d'algues ayant un pouvoir calorifique de 512,4 kWh. Dans ce cas, 9,6 % de l'énergie contenue dans le biodiesel seraient encore nécessaires pour couvrir la consommation énergétique de la centrifugation. Parmi les autres mesures recommandées pour améliorer l'efficacité énergétique, on peut citer l'utilisation de la biomasse entière et non seulement de la fraction lipidique pour la production d'énergie, ou encore le recours à la centrifugation pour éliminer d'autres opérations unitaires énergivores dans la production de biocarburants à base d'algues [118].
L'utilisation de centrifugeuses à disques empilés peut entraîner la rupture et l'endommagement des cellules, comme l'ont rapporté Milledge et al. [120]. Ce phénomène peut également s'accompagner d'une réduction de l'efficacité globale de la centrifugation et d'une diminution de la concentration des solides récupérés, du fait de la plus petite taille des particules solides. D'après les paramètres fournis par un fabricant de centrifugeuses à disques empilés (Fig. 7) [120], une taille minimale de 7 μm pour les micro-tourbillons s'avère adaptée aux microalgues. Par conséquent, des recherches approfondies visant à modifier la conception des centrifugeuses à disques empilés sont fortement recommandées.
La centrifugeuse à disques empilés est un appareil polyvalent permettant la séparation de mélanges solide/liquide en modes continu, semi-continu et discontinu (voir figures 1.12 et 1.13). Toutes les machines, à l'exception de certaines fonctionnant en mode discontinu, peuvent traiter des produits toxiques, inflammables et volatils à des débits allant jusqu'à 200 m³/h. La séparation de mélanges liquide-liquide est possible et, avec des unités plus sophistiquées, une séparation triphasique (deux liquides et une solide) est envisageable. Dans tous les cas, une différence de densité suffisante entre les phases présentes dans l'alimentation est indispensable.
