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Récupération des COV : Donau Carbon exploite les propriétés du charbon actif

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Récupération des COV : Donau Carbon exploite les propriétés du charbon actif

Née de l'union de Lurgi Activkhole et de Siri Spa, la société Donau Carbon a développé une technique de récupération des COV comportant une phase d'adsorption suivie d'une désorption à l'azote. Plus de deux mille installations ont été réalisées à ce jour.
Christian BOURINET (Donau Carbon) L'industrie, et notamment le packaging, utilise de plus en plus d'encres avec comme principaux solvants l'acétate d'éthyle, l'éthanol ou la MEK (méthyl éthyl cétone) pour des raisons de qualité alimentaire. Les concentrations sont relativement élevées et bien souvent de l'ordre de 6 à 8 g/Nm3. Ces solvants peuvent être détruits par incinération, à l'aide d'incinérateus régénératifs, mais dans ce cas une partie seulement de l'énergie contenue dans ces solvants peut être récupérée. Le fait de pouvoir récupérer les solvants permet de les recycler dans le processus de fabrication aussi bien sous forme de solvant pour la dilution des encres, que comme produit de nettoyage pour les composants résiduels comme l'azéotrope. Il s'ensuit un retour sur investissement rapide. Dans le cas de récupération de solvants solubles dans l'eau, tels que l'acétate d'éthyle, l'éthanol ou la MEK, la désorption par la vapeur peut engendrer des contraintes par le traitement des eaux de rejet nécessaire ainsi que des risques d'incendie (principalement dans le cas de la MEK et de cétones). Donau Carbon est le fruit de la réunion des compétences éprouvées dans le domaine du charbon actif et des unités de récupération de Lurgi Activkhole à Francfort en Allemagne et Siri Spa à Guanzate en Italie. Plus de 2 000 installations ont été réalisées à ce jour et la multiplication des techniques a conduit à développer des techniques de récupération utilisant les capacités d'inertage et de transfert thermique de l'azote. Dans ce procédé, la phase d'adsorption est classique, utilisant plusieurs adsorbeurs et la phase de désorption met en œuvre de l'azote qui va traverser le lit de charbon actif saturé en solvant. Pour optimiser les rendements du charbon actif, il est nécessaire, avant tout de conditionner, la température de l'air à traiter. Deux ventilateurs dimensionnés en fonction des pertes de charge de l'installation, envoient l'air à traiter à travers des filtres à panneaux ou déroulants qui vont enlever les poussières. Puis, une batterie de refroidissement, fait passer la température de 50 °C à la température de travail de 35 °C afin de respecter les isothermes du charbon actif. En effet, les ventilateurs placés en amont provoquent, de par la perte de charge de l'installation et du circuit de gaines, une élévation de température importante de plus de 10 °C ajouté à l'air venant des lignes d'impression. Le débit aspiré peut changer selon le nombre d'imprimeuses en fonction, un variateur électronique de vitesse régulant la dépression. L'air chargé transverse les lits de charbon actif où les solvants sont adsorbés puis il est envoyé directement à la cheminée. Afin d'avoir des temps de régénération suffisant tout en limitant la demande énergétique instantanée, quatre adsorbeurs sont prévus, trois sont en phase d'adsorption. Quand un adsorbeur atteint le maximum de la capacité prévue (environ 8 à 12 % de son poids en charbon), il est procédé à la régénération à l'azote. Les phases de régénération sont les suivantes :
  • ­ phase d'adsorption de l'adsorbeur ;
  • ­ phase d'inertage de l'adsorbeur sous contrôle d'un analyseur d'O2 afin de pouvoir travailler dans les conditions optimales de sécurité en limitant la présence d'oxygène à 2 % pour la phase de réchauffage. Il est prévu, en outre, un système de contrôle continu de la pression du circuit d'azote ;
  • ­ phase de réchauffage de l'azote puis du charbon, et d'élimination de l'humidité. Un ventilateur fait circuler en boucle l'azote réchauffé par un échangeur à fluide caloporteur. Des sondes de température contrôlent cette phase. Afin d'obtenir des solvants anhydres, l'humidité contenue dans l'atmosphère puis fixée par les charbons actifs est éliminée, au début du réchauffage de l'azote, par deux ou trois adsorbeurs à tamis moléculaire. L'un est en adsorption et l'autre en régénération. Ceci a pour but d'éviter le colmatage des échangeurs ;
  • ­ phase de désorption : le réchauffage de l'azote continuant, les solvants contenus dans le charbon se désorbent puis viennent se condenser dans un échangeur à basse température où ils sont récupérés. Les désorbats sont envoyés ensuite dans un réservoir tampon où ils sont traités en continu dans des colonnes de distillation ;
  • ­ phase de refroidissement : par l'intermédiaire d'une tour de refroidissement, on procède au refroidissement du charbon afin de le rendre apte à une nouvelle phase d'adsorption. Toutes les phases de travail sont gérées par un automate spécial, automatiquement avec un analyseur-échantillonneur qui va contrôler chaque adsorbeur afin d'anticiper le moment où il va falloir le régénérer. Il existe la possibilité d'intervenir sur l'installation de façon à mener les phases de manière semi-automatique ou manuelle. Différents indicateurs et signaux sur les tableaux de commande permettent de suivre les différentes étapes de l'installation.
Pilotage automatique des colonnes de distillation Il est en outre prévu une distillation fine du solvant afin de séparer les composants à haut point d'ébullition (contenus dans les encres ou formés durant le process) qui risqueraient de s'accumuler dangereusement dans le temps. Cette installation est totalement automatique. La distillation est effectuée par deux colonnes fonctionnant à la pression atmosphérique. La première colonne sépare les composants à haut point d'ébullition (acide, plastifiants, etc.) qui s'accumulent dans le fond, des azéotropes de l'acétate d'éthyle. Dans la seconde, on exécute la séparation des azéotropes de l'acétate anhydre. S'il y a une quantité élevée d'alcool, on utilise une troisième colonne sous pression pour sa récupération. Dans le même temps, la seconde colonne travaille sous vide.

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