Lors de la montée en échelle de granulateurs à couche annulaire, ce sont avant tout la géométrie, le taux de remplissage, la vitesse des outils, l'ajout de liant, le temps de granulation et l'apport d'énergie qui doivent être transposés à l'échelle de production. L'objectif est de maintenir de façon reproductible la taille des granulés, leur résistance, la répartition de l'humidité et l'homogénéité à grande échelle.

1. Similitude géométrique

La géométrie de la cuve et des outils devrait rester aussi comparable que possible. Sont tout aussi importants les distances aux parois, les éléments internes, les positions de buses et la zone de travail effective du granulateur, parce qu'ils influencent directement la formation de la couche annulaire.

De faibles écarts géométriques peuvent déjà modifier nettement le comportement d'écoulement et de mouillage.

2. Mise à l'échelle cinématique

Pour les RMG, c'est fréquemment la vitesse périphérique ou tip speed des outils qui est utilisée comme grandeur de mise à l'échelle centrale. Elle est le plus souvent plus parlante qu'une simple indication de vitesse de rotation, parce qu'elle décrit mieux la sollicitation mécanique du lit de poudre.

Le nombre de Froude est lui aussi souvent utilisé comme orientation, parce qu'il représente le rapport des forces centrifuges aux forces de gravité. Dans la pratique, ce n'est cependant pas une seule grandeur caractéristique qui est utilisée, mais un ensemble de mise à l'échelle adapté au produit.

Le nombre de Froude se rapporte en cela aux mélangeurs rotatifs à chute libre, à tambour et à projection ainsi qu'aux systèmes à outil de mélange monté horizontalement. Pour les mélangeurs verticaux à remaniement forcé, il n'est ni un critère de dimensionnement ni un critère de montée en échelle. Ce qui compte là, c'est que le principe de mélange reste identique sur toutes les tailles et que le remaniement couvre toute la chambre de mélange indépendamment du taux de remplissage ; la transposabilité est sécurisée en halle d'essais avec le produit d'origine.

3. Apport d'énergie spécifique et point final

Le procédé de granulation dépend fortement de l'apport d'énergie spécifique et du point final du procédé. Trop peu d'énergie conduit à des granulés faibles et à grain fin, trop d'énergie à des grains surdimensionnés, à un compactage indésirable et à une abrasion accrue. Le point final devrait donc être défini non pas par une durée fixe, mais par un critère mesurable.

4. Ajout de liquide et mouillage

Le taux d'ajout de liant ou de pulvérisation doit être adapté proportionnellement et de façon reproductible dans la montée en échelle. Sont tout aussi importants la taille des gouttes, la disposition des buses, le profil de pulvérisation et le lieu d'apport, parce qu'ils influencent la surhumidification locale et donc la formation de grumeaux.

Avec les installations plus grandes, plusieurs buses ou des géométries de pulvérisation adaptées sont souvent nécessaires pour assurer une répartition uniforme.

5. Temps de séjour et taux de remplissage

Le taux de remplissage et le débit doivent être choisis de sorte que la couche annulaire reste stable et que la granulation se déroule uniformément. Avec les installations continues, la distribution des temps de séjour est particulièrement importante, parce qu'elle influence directement la qualité des granulés.

Une plage de taux de remplissage semblable entre l'installation de halle d'essais et celle de production est donc le plus souvent judicieuse.

6. Comportement thermique

À l'échelle de production, l'évacuation de la chaleur se dégrade souvent, parce que le rapport de la surface au volume diminue. La température du produit, le comportement du liant et le séchage peuvent de ce fait changer plus fortement qu'en halle d'essais.

La surveillance de la température et, le cas échéant, un refroidissement ou des temps de procédé adaptés font donc partie d'une montée en échelle robuste.

7. Sollicitation mécanique et usure

Le couple, la charge des paliers et les exigences d'usure augmentent avec la taille. Les outils, les joints et les parois doivent donc être dimensionnés pour la charge plus élevée.

Avec des formulations abrasives, des surfaces résistantes à l'usure et une construction bien accessible sont particulièrement importantes.

8. Métrologie et PAT

Pour une transposition sûre, le couple, la puissance, la température du produit et l'humidité devraient être enregistrés en continu. Les outils PAT et d'autres systèmes de mesure en ligne peuvent aider à mieux contrôler le déroulement de la granulation et le point final.

La mise à l'échelle est ainsi sécurisée non seulement par le calcul, mais aussi sur le plan analytique du procédé.

9. Nettoyage et sécurité

Avec une échelle plus grande, les exigences en matière de vidange résiduelle, de nettoyabilité, d'étanchéité aux poussières et de protection contre les explosions augmentent.

Avec des produits poussiéreux, la mise à la terre, l'inertage et des concepts de décharge appropriés doivent être planifiés dès le départ.