Brevet FR2189101A1 — publié le 19740125

La présente invention a pour objet un procédé d'élimination de l'acide chlorhydrique contenu dans les fumées d'incinération, telles que les fumées des incinérateurs d'ordures ménagères. L'incinération de déchets urbains contenant du chlore, tels que les emballages plastiques à base de polychlorure de vinyle, le sel de cuisine, les antiverglas à base de chlorure de calcium, le papier, les feuilles des arbres, l'herbe... libère le chlore sous forme d'acide chlorhydrique. Il est connu d'éliminer cet acide chlorhydrique par lavage à l'eau desdites fumées ; un tel procédé présente l'inconvénient d'entratner la formation d'un panache de vapeur condensante aux sorties des cheminées, un risque de corrosion des appareils dû à la présence de solutions aqueuses chaudes d'acide chlorhydrique et de nécessiter la mise en oeuvre de quantités importantes d'eau, eau qui est alors poluée par de l'acide chlorhydrique qu'il est nécessaire d'éliminer. Il a aussi été proposé d'éliminer acide chlorhydrique contenu dans les fumées d'incinération en injectant des solides réagissant avec cet acide, directement dans le foyer d'incinération, afin de former des chlorures ; l'efficacité d'un tel procédé est médiocre, en raison de la température élevée régnant dans le foyer, température à laquelle les chlorures formés ne sont pas stables. Il a également été proposé d'éliminer l'acide chlorhydrique contenu dans les fumées dtincinération par passage des fumées à la sortie des incinérateurs sur un lit fixe constitué de matières adsorbant l'acide chlorhydrique et/ou réagissant avec celui-ci un tel procédé présente l'inconvénient d'introduire une perte de charge importante occasionnée par le passage des fumées à travers un lit fixe, perte de charge qui S' accroît au cours du temps en raison du colmatage progressif du lit par les poussières contenues dans les gaz de combustion. La demanderesse a trouvé que si, à la sortie de l'incinérateur on met en contact en continu les fumées avec des solides réagissant avec l'acide chlorhydrique et/ou adsorbant celui-ci et si cette mise en contact crée une suspension desdits solides dans les fumées, il est possible de diminuer le taux d'acide chlorhydrique dans les fumées de plus de 80 %. La présente invention a pour objet un procédé d'élimination de l'acide chlorhydrique contenu dans les fumées d'incinération par mise en contact desdites fumées avec des matières solides réa gissant avec l'acide chlorhyrique et/ou adsorbant celui-ci, caractérisé en ce que ladite mise en contact a lieu en continu pendant 0,2 à 5 secondes et crée une suspension desdites matières solides dans les fumées. Les matières solides réactives et/ou adsorbantes sont des subg tances choisies parmi : des déchets industriels basiques solides tels que les laitiers d'aciérie ou de haut fourneau, les résidus d'attaque alcaline de la bauxite, les machefers basiques d'un incinérateur d'ordures ménagères ; des. oxydes ou hydroxydes tels que la magnésie, la chaux ; des carbonates tels que le calcaire, la dolomie ; des produits adsorbants tels que les alumines, les argiles. Lesdites matières solides peuvent être mises en oeuvre à l'é- tat de poussière pulvérulente, de solide humide ou de suspension concentrée dans l'eau, liteau étant rapidement évaporée au contact des fumées chaudes. Un premier mode de réalisation du procédé consiste à effectuer une mise en contact en continu des fumées avec des matières solides réactives et/ou adsorbantes très fines en lit transporté. Selon ce premier mode, les matières solides présentent une granulométrie de 1 à 100 Zu, de préférence comprise entre 5 et 50p et sont injectées dans une enceinte tubulaire traversée par un courant de fumées d'incinération à 200-4500C avançant à une vitesse de 2 à 30 m/s, à un débit tel que la concentration des fumées en matière solide soit de 2 à 40 g/l, le temps de séjour des fumées dans l'enceinte étant de 0,2 à 5 s ; après mise en contact les matières solides sont arrêtées par des séparateurs et peuvent être recyclées de façon à utiliser leur pouvoir neutralisateur au maximum. Le schéma de la figure 1, représente un dispositif pouvant être favorablement utilisé pour effectuer ce premier mode de réalisation. Les gaz de combustion d'un incinérateur sont envoyés dans une enceinte tubulaire de contact (1), à la base de laquelle on injecte soit des solides secs à partir d'un silo (2) par exemple à l'aide d'une vis doseuse (3), soit des solides humides dispersés par de l'air par l'intermédiaire d'une buse (4) ; les solides ayant réagi sont arrêtés par un multicyclône (5) et peuvent être recyclés totalement. Un tel dispositif présente l'avantage d'être d'un coût modéré et d'installation aisée sur une unité déjà existante. Un deuxième mode de réalisation du procédé consiste à effec tuer une mise en contact des fumées avec des matières solides réactives et/ou adsorbantes en lit fluide, ledit lit étant renouvelé en continu en matières solides réactives et/ou adsorbantes. Selon un premier moyen de réaliser ce deuxième mode, les matières solides réactives et/ou adsorbantes présentent un diamètre moyen de 100 à 2000 Su, de préférence de l'ordre de 300 Xu, et sont traversées par un courant de fumées d'incinération à 200 5000C à une vitesse de 20 cm/s à 350 cm/s, le temps de séjour des fumées étant de 0,2 à 5 secondes. Le schéma de la figure 2 représente un dispositif pouvant entre favorablement utilisé pour réaliser ce moyen. On fait passer les gaz de combustion d'un incinérateur dans une enceinte (1) munie d'une grille sur laquelle repose un lit fluidisé de matières solides réactives et/ou adsorbantes, d'un dispositif de surverse (6) pour l'évacuation en continu des matières solides ayant réagi ; le lit est alimenté et renouvelé en matières solides par l'intermédiaire d'un dispositif tel qu'une vis (3) à partir d'une trémie (2) ; les particules les plus fines en tramées sont arrêtées par un multicyclone (5) et peuvent être recyclées. Selon un deuxième moyen préférentiel de réaliser le deuxième mode, le lit fluide est constitué de 98 à 50 % en poids de produits inertes ou peu réactifs vis-à-vis de l'acide chlorhydrique, produits constitués de particules dont le diamètre est compris entre 0,2 et 5 mm selon une granulométrie étalée, et de 2 à 50 % en poids de matières solides réactives et/ou adsorbantes de diamètre compris entre 1 et 250 Zu, de préférence entre 30 et 100 le lit fluide est traversé par les fumées d'incinération à 200 5000C à une vitesse de 0,3 à 3 m/s, la concentration desdites fumées en matières solides réactives et/ou adsorbantes au-dessus du lit fluide étant de 2 à 40 g/l au moment de la fluidisation, le temps de séjour des fumées étant de 0,2 à 5 s dans l'ensemble du réacteur. Selon ce moyen préférentiel les produits inertes ou peu réactifs vis-à-vis de l'acide chlorhydrique sont constitués de produits durs résistant à l'attrition tels que le sable et la chamotte. Le schéma de la figure 3 représente un dispositif permettant de réaliser ce moyen préférentiel. On fait passer les gaz de combustion d'un incinérateur dans une enceinte (1) munie d'une grille sur laquelle repose un lit de produits inertes alimenté en matières solides réactives et/ou adsorbantes par une vis (3) à partir d'une trémie (2) ou par une buse (4) si lesdites matières solides-#sont sous forme de suspension aqueuse pulvérisée par de l'air ; l'alimentàtion du lit en matières solides réactives etfou adsorbantes est effectuée à un débit tel que la hauteur du lit soit constante ; les matières fines entrainées sont arrêtées par un séparateur (5) et peuvent être partiellement ou totalement recyclées. Les exemples suivants sont donnés à titre indicatif et ne peuvent être considérés comme une limite du domaine et de l'esprit de l'invention. EXEMPLE 1 On introduit à 2500C, à raison de 19 Nm3/h, à la base d'un tube de 50 mm de diamètre et de 15 m de long, des gaz d'incinération d'ordures ménagères contenant de l'air souillé par 1 g/Nm3 d'acide chlorhydrique et 130 g/Nm3 de vapeur d'eau. On injecte à la base du tube, par l'intermédiaire d'un venturi et d'une vis doseuse, de fines particules de magnésie de 50 de diamètre, à raison de 110 g/h ; le temps de séjour des gaz est de 3 s, la concentration des gaz en matière active est de 5 g/dm3. Les solides sont arrêtées par un cyclone à la sortie du tube de contact puis recyclés de façon à compenser la quantité de solide entraînée hors du tube. Les gaz à la sortie de l'appareil ont une teneur en acide chlorhydrique de 92 mg/Nm3. EXEMPLE 2 Cette opération est effectuée dans les mêmes conditions que celles de l'exemple 1, en remplaçant la magnésie par des boues rouges (résidus d'attaque alcaline des bauxites, résidus dont la composition à l'état sec est de 11 % de SiO2 ; 23,6 % de A1203 43 % de Fe203 ; 4,2 % de TiO2 ; 10,9 % de Na20 ; 7,3 % de H20, les différents éléments étant comptés en oxydes) sous forme de suspension à 400 g/l de solides, suspension introduite par l1intermé- diaire d'une buse à raison de 540 cc/h. Le temps de séjour des gaz est de 3 s ; les boues sont séchées par les gaz ; la concentration des gaz en matière active est de 1,3 g/dm3. Les particules entraînées ont un diamètre de 5 Xu, elles sont arrêtées par un cyclone et recyclées à un débit de 50 kgfh de façon à compenser la quantité de particules entraînée hors du tube. Les gaz à la sortie de l'appareil ont une teneur en acide chlorhydrique de 80 mg/Nm3. EXEMPLE 3 On introduit à 250du, à raison de 9 Nm3/h, à la base d'un lit fluidisé de 100 mm de diamètre et 300 mm de hauteur constitué de 3 dm3 de dolomie sous forme de grains de taille comprise entre 0,315 et 1 mm, des gaz d'incinération contenant de l'air souillé par lg/Nm3 d'acide chlorhydrique et 130 g/Nm3 de vapeur d'eau. Le débit de renouvellement du lit est de 0,100 kg/h de dolomie ; la hauteur du lit est maintenue constante grace à une évacuation du trop-plein par surverse ; le temps de séjour des gaz est de 0,5 s ; le temps de séjour moyen des particules est de 45h. Les gaz à la sortie du lit fluide ont une teneur résiduelle en acide chlorhydrique de 130 mg/Nm3. EXEMPLE 4 Le mélange de gaz de l'exemple 3 est introduit à la mtme température et avec le même débit dans un lit fluidisé constitué de sable de 125 à 1000 u de granulométrie, de 100 mm de diamètre et 300 mm de hauteur au repos, dans lequel on injecte à raison de 50 g/h par jet d'air auxiliaire 10 à 15 % de magnésie de granulométrie comprise entre 5 et 50 Zu ; le temps de séjour des gaz dans l'ensemble du réacteur est de 0,5 s ; le temps de séjour des particules actives est de 50 s ; la concentration des gaz en matière active est de 1,5 g/dm3. Les particules de matière ayant réagi sot arrêtées par un cyclone et sont recyclées de manière à compenser la quantité de particules entrainées. Les gaz à la sortie du lit fluide ont une teneur en acide chlorhydrique de 105 mg/Nm3, EXEMPLE 5 L'opération de l'exemple 4 est effectuée dans les mêmes conditions en remplaçant la magnésie par une bouillie de boues rouges contenant 400 g/l de solides amenée à raison de 250 cc/h par jet d'air auxiliaire. Le temps de séjour des gaz est de 0,5 s. Les boues sont séchées dans le lit, réagissent ; leur concentration dans les gaz est de 3 g/dm3 ; elles sont arrêtées par un cyclone. Les gaz à la sortie du lit fluide ont une teneur en acide chlorhydrique de 80 mg/Nm3. EXEMPLE 6 Le mélange de gaz de l'exemple 3 est introduit à la même tem pérature et avec le même débit dans un lit fluidisé constitué d'un laitier d'aciérie broyé de 300 mm de hauteur et 160 mm de diamètre; les particules ont une taille comprise entre 100 et 315 Xu. La composition du laitier est de 12 % de SiO2 ; 23,4 % de Fe203 ; 46,9% de CaO ; 6,5 % de MgO ; 6,5 % de MnO2 ; 0 % de A1203 et 4,7 % de H20, les différents éléments étant comptés en oxydes. Le débit de renouvellement du lit est de 0,5 kg/h de laitier la hauteur du lit est maintenue constante grace à une évacuation du trop-plein par surverse ; le temps de séjour du gaz est de 1 s. Les gaz à la sortie du lit fluide ont une teneur résiduelle en acide chlorhydrique de 152 mg/Nm3. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élimination de l'acide chlorhydrique contenu dans les fumées d'incinération par mise en contact desdites fumées avec des matières solides réagissant avec l'acide chlorhydrique et/ ou adsorbant celui-ci, caractérisé en ce que ladite mise en contact a lieu en continu pendant 0,2 à 5 secondes et en ce qu1une suspen- sion desdites matières solides dans les fumées est créée par ladite mise en contact. 2, Procédé selon 1) caractérisé en ce que les matières solides réagissant avec l'acide chlorhydrique et/ou adsorbant celui-ci sont des substances choisies parmi : des déchets industriels basiques solides tels que les laitiers d'aciérie ou de haut fourneau, les résidus d'attaque alcaline de la bauxite, les machefers bas;L- ques d'un incinérateur d'ordures ménagères ; des oxydes ou hydroxydes tels que la magnésie, la chaux ; des carbonates tels que le calcaire, la dolomie ; des produits adsorbants tels que les alumines, les argiles. 3. Un premier mode de réalisation du procédé décrit en 1) et 2) caractérisé en ce que la suspension est créée par mise en contact en continu des fumées avec lesdites matières solides réactives et/ou adsorbantes très fines en lit transporté. 4. Le premier mode de réalisation décrit en 3) caractérisé en ce que lesdites matières solides réactives et/ou adsorbantes présentent une granulovétrie de 1 à 100 /u et sont injectées dans une enceinte tubulaire traversée par un courant de fumées d'incinération à 200 - 4500C avançant à une vitesse de 2 8 30 m/s, à un débit tel que la concentration des fumées en matière solide soit de 2 à 40 g/l, le temps de séjour des fumées dans l'enceinte étant de 0,2 à 5 s. 5. Le premier mode de réalisation selon 4) caractérisé en ce que les matières solides réactives et/ou adsorbantes présentent une granulométrie préférentielle de 5 à 50 6. Un deuxième mode de réalisation du procédé décrit en 1) et 2) caractérisé en ce que ladite suspension est créée par mise en contact des fumées avec lesdites matières solides réactives et/ou adsorbantes en lit fluide, ledit lit étant renouvelé en continu en matières solides réactives et/ou adsorbantes. 7. Un premier moyen de réalisation du deuxième mode décrit en 6) caractérisé en ce que les matières solides réactives et/ou adsorbantes présentent un diamètre moyen de 100 à 2000 /u et sont traversées par un courant de fumées d'incinération à 200-500 C à une vitesse de 20 cm/s à 350 cm/s, le temps de séjour des fumées étant de 0,2 à 5 s. 8. Le premier moyen de réalisation du deuxième mode selon 7) caractérisé en ce que les matières solides réactives et/ou adsorbantes présentent un diamètre préférentiel moyen de 300 Xu. 9. Un deuxième moyen de réalisation du deuxième mode décrit en 6) caractérisé en ce que ledit lit fluide est constitué de 98 à 50 % en poids de produits inertes ou peu réactifs vis-à-vis de l'acide chlorhydrique, lesdits produits étant constitués de particules dont le diamètre est compris entre 0,2 et 5 mm selon une granulométrie étalée, et de 2 à 50 % en poids de matières solides réactives et/ou adsorbantes de diamètre moyen compris entre 1 et 250 Zu, en ce que ledit lit fluide est traversé par les fumées d'incinération à 200 - 5000C à une vitesse de 0,3 à 3 m/s, la concentration desdites fumées au-dessus du lit fluide étant de 2 à 40 g/l au moment de la fluidisation, le temps de séjour des fumées étant de 0,2 à 5 s. 10. Le deuxième moyen de réalisation du deuxième mode selon 9) caractérisé en ce que lesdits produits inertes ou peu réactifs vis-à-vis de l'acide chlorhydrique sont constitués de produits choisis parmi le sable et la chamotte. 11. Le deuxième moyen de réalisation du deuxième mode selon 9) caractérisé en ce que lesdites matières solides réactives et/ou adsorbantes ont un diamètre préférentiel compris entre 30 et 100/w