Brevet FR2344321A1 — publié le 19771014

L'invention concerne un procédé pour adsorber sélectivement différentes impuretés sous forme de vapeurs ou de gaz, extraites de l'air ou d'autres gaz, ainsi qu'une installation à laide de laquelle le procédé peut être mis avantageusement en oeuvre. Un des problèmes qui se posent dans la technique de purification des gaz, spécialement dans la technique de purification de l'air, est la séparation d'impuretés se présentant sous forme de vapeurs ou de gaz à partir d'un courant gazeux. Il est connu de résoudre de tels problèmes en faisant appel à la technique d'absorption. Il est de même connu de mettre en oeuvre, à cet effet, des filtres d'adsorption. Il est également connu de prévoir la séparation d'impuretés de ce type par unecombustion thermique qui peut s'effectuer directement dans la flamme, mais aussi au contact de catalyseurs Enfin, il est également connu de stocker les impuretés adsorbables dans un filtre d'adsorption, et, après la désorption, soit de les récupérer par condensation, soit de les brûler après avoir ajouté l'air nécessaire pour leur combustion. Uh désavantage de ces procédés est qu'il n'y a pas d'action sélective et qu'ainsi des mélanges d'impuretés sous forme de vapeurs ou sous forme gazeuse peuvent sans doute être extraits, mais ne peuvent toutefois pas être sélectivement séparés. Le problème technique de la séparation se pose alors comme le montre l'exemple de la technique de laquage : l'extraction du solvant de laque-mis en oeuvre est non seulement une- nécessité pour maintenir la pureté de l'air, mais encore la récupération associée à cette extraction peut apporter des avantages économiques considérables lorsque le solvant ainsi récupéré peut être réintroduit sans dépense importante dans le processus de laquage Dans l'air provenant des chaînes de laquage, se trouvent également, à côté du solvant, des plastifiants à point d'ébullition levé, à la récupération desquels on peut, en règle générale, renoncer, d'autant plus que, lors de cette récupération, les solvants récupérés sont pollués. Maltriser cet inconvénient d'une séparation non sélective à partir de gaz, d'impuretés gazeuses ou se présentant sous forme de vapeurs, tel est le but de la présente invention. Il est proposé, à cet effet, de prévoir la séparation à l'aide de la technique d'adsorption, de façon telle qu'au moins deux filtres à adsorption et désorption soient branchés l'underrière l'autre et fonctionnent à des températures différentes, la température du gaz à épurer étant abaissée dtun étage d'adsorption à un autre par un refroidisseur intercalé La description se rapporte a des exemples de réalisation avec référence aux figures 1 et 2 des dessins joints. La figure 1 montr-e le schéma du procédé conforme à l'invention ~ le gaz à épurer est amené au filtre à adsorption et désorption 2.1 à la température correspondant aux conditions de sa production. A cet effet, la soupape 2.11 est ouverte, les soupapes 2.14 et 2.15 sont fermées. Si la température du gaz produit doit être modifiée avant son entrée dans le filtre 2.1, un premier échangeur de chaleur 3.1 est branché dans la conduite 1. Cet échangeur de chaleur amène, dans un tel cas, le gaz à la température souhaitée pour le premier étage d'adsorption.Le gaz épuré sélectivement dans le premier filtre 2.1 quitte cet étage par la soupape 2.12 tandis que la soupape 2.13 est fermée, s'écoule à travers l'échangeur de chaleur 3.2 qui le porte à la température à laquelle doit s'effectuer lsadsorption dans le second étage, traverse la soupape ouverte 2.21 vers le second filtre d'adsorption 2.2 et quitte cet étage d'épuration par la soupape ouverte 2.22. A cela peuvent encore se raccorder à volonté plusieurs étages d'adsorption avec les refroidisseurs qui en font partie et les soupapes correspondantes La figue 1 se limite à la représentation des deux premiers étages.Le gaz épuré est transporté par le ventilateur 14 o travers l'ensemble de la chaire des refroidisseurs et des filtres, e il est amené par l'évacuation de gaz 5 vers sa réutilisation ou b#ei. '.1 est dégagé en atmosphère libre. Dans chacun des filtres d'adsorption 2.1, 2.2 et dans chacun de ceux, non représentés sur la figure 1, qui sont branchés à la suite de ce second filtre, sont stockées les substances qui se déposent, sur la base des isothermes d'adsorption considérés, pour la température régnant dans cet étage de filtration. On n'évite pas qu'au début, des substances ayant par exemple un point d'ébullition plus bas qui devraient à proprement parler n'être séparées que dans les étages suivants, soient adsorbées. Toutefois, lorsque le dépôt progresse, ces substances sont chassées par celles qui sont appelées à se séparer dans l'étage considéré. De ce fait, lors de la saturation des différents filtres, un produit désorbé à peu près homogène aura été mis en place, produit qui peut être enlevé de son support d'adsorption par une désorption à l'aide d'un gaz inerte, connue en elle-même, telle que celle par exemple connue par les demandes de brevets allemandes P 20 30 153 ou P 22 31 640. A cet effet, le générateur de gaz inerte 6 peut être relié par une soupape de sortie 6.1 avec des soupapes d'entrée de gaz inerte des filtres d'adsorption 2.13, 2.23, et éventuellement, de façon correspondante pour d'autres étages, par Itintermédiaire d'une canalisation 6.2. Comme dans ce processus, l'étage à désorber est mis hors circuit pour le passage du gaz, du fait de la fermeture des soupapes 2.11, 2.21 pour l'amenée du gaz à épurer et des soupapes 2.12, 2,22 pour l'évacuation du gaz épuré, des filtres de désorption montés en parallèle peuvent, lorsque les désorptions se succèdent à court intervalle de temps, assurer un fonctionnement continu, en passant sur adsorption pendant la désorption des filtres parallèles. Une telle disposition est possible dans chaque étage.Toutefois, conformément à l'invention, cette disposition est limitée aux étages de séparation dans lesquels, pour une température relativement basse, les constituants facilement volatils des impuretés du gaz sont séparés. Le gaz inerte chargé de produits de désorption obtenus dans les étages désorbés, quitte le filtre par les soupapes 2.14 pour le premier étage, 2.24 pour le second étage ou pour des soupapes correspondantes pour les autres étages, et se rassemble dans un collecteur 7, puis est transporté par un ventilateur 8 vers 11 entrée de gaz inerte où le gaz inerte produit dans le générateur 6 des gaz inertes, est mélangé avec lui. Dans le refroidisseur 9 qui, de façon avantageuse, est branché en amont du ventilateur 8, l1adapta- tion de la température s'effectue de façon telle qu'après mélange avec le gaz inerte chaud, le mélange de gaz ainsi obtenu présente la température nécessaire pour les conditions de désorption souhaitées. Le gaz ainsi conditionné sert à la désorption et à l'expulsion des produits de désorption hors du filtre à désorber, comme cela est connu par exemple à partir de la demande de brevet allemande P 22 48 267. Aux points A, B, etc.., le gaz en excès contenant des oduits de désorption qui se rassemblent à partir des étages se ts want sous désorption, peut être, après ouverture des soupapes corrcspondantes 2.15 (pour A), 2,25 (pour B), etc.. canalisé vers un dispositif de traitement associé à cet étage. Ainsi, dans le cas de A, un dispositif de post-combustion peut être raccordé, tandis que dans le cas de B, une installation de récupération est montée à la suite. Si toutes les substances sélectivement séparées dans les différents étages sont acheminées vers le même dispositif de traitement ultérieur, le prélèvement du gaz en excès#sur le circuit de gaz inerte peut être limité à un seul point de prélèvement. Une autre réalisation avantageuse du procédé concerne le refroidissement des adsorbeurs 2.1, 2.2 portés à haute température lors de la désorption. Pour prévenir une inflammation, lorsqu'on utilise des supports d'adsorption combustibles, tels que par exemple des charbons actifs, un générateur auxiliaire de protection 10 peut être maintenu en surpression dans la phase de refroidissement de l'ensemble du système de gaz inerte, y compris l'adsorbeur ayant précisément été désorbé, de sorte que la réduction de volume du gaz inerte par suite de l'abaissement de la température soit plus que compensée. Bien entendu, ce générateur auxiliaire de protection 10 peut être mis en oeuvre même avant le début d'une désorption pour créer une atmosphère inerte. Dans le cas le plus simple, il s'agit de la séparation de deux composants qui sont contenus en tant qu'impuretés dans un courant gazeux. A cet effet, selon le schéma de la figure 2, le gaz à épurer s'écoulant par la canalisation 21, alors qu'il se présente avec une température quelconque, est conditionné dans un échangeur de chaleur 22 branché en amont, de sorte qu'il soit porté à la température à laquelle se déroule le premier processus d'adsorption. Ce conditionnement dans le premier échangeur de chaleur pour un refroidissement nécessaire du gaz est également susceptible d'être remplacé par un refroidissement par humidification dans un refroidisseur à voie humide. Bien entendu, ce conditio#nnement peut être supprimé lorsque le gaz à épurer est obtenu avec la température convenable. Le gaz amené à la température convenable est alors acheminé vers le premier étage d'adsorption de gaz 23, les soupapes 23.1 et 23.2 étant alors ouvertes. Le gaz ainsi épuré par la première épuration s'écoule maintenant vers un refroidisseur 24, dans lequel la température est abaissée de façon telle qutun isotherme d'adsorption favorable pour l'adsorption correspondant à la deuxième épuration soit obtenu. Ce refroidissement s'effectue avantageusement dans un échangeur de chaleur. Le gaz ainsi conditionné s'écoule maintenant vers le second adsorbeur 25 dans lequel le second composant est adsorbé jusqu'à ce que l'adsorbeur 25 soit saturé. Pour des concentrations différant fortement l'une de ltautre des deux impuretés. l'instant de la saturation est tout d'abord atteint par l'adsorbeur qui enlève l'impureté se trouvant à la concentration la plus élevée. Pour rendre cet adsorbeur de nouveau propre au fonctionnement, il doit être désorbé. Dans le cas le plus simple, on désorbe à cet effet, l'ensemble de l'installation, ce processus étant particulièrement avantageux lorsque les impuretés ainsi adsorbées doivent être ultérieurement traitées ensemble. A cet effet, selon l'invention, on utilise un cycle de désorption dans lequel la température de désorption peut être réglée. Ce réglage de la température est possible en ce que, dans le cycle de désorption, est prévu un refroidissement du gaz s'effectuant dans le refroidisseur 24 déjà existant. Dans ce processus, il y a lieu, toutefois, de veiller à ce que les impuretés séparées dans le premier adsorbeur 23 exigent une température de désorption plus élevée que celle adsorbée dans l'adsorbeur 25.Pour simplifier, on renoncera en conséquence, ici à la désorption à contrecourant, et les deux adsorbeurs 23 et 25 sont désorbés avec le même sens d'écoulement après fermeture des soupapes 23.1 et 25.2 Du fait de ce branchement, il est possible de renoncer au refroidisseur dans le circuit de gaz inerte et de limiter la dépense en ce qui concerne les soupapes. La désorption commence avec la fourniture du gaz inerte par le générateur de gaz inerte 28. Dans des cas particuliers, il peut être avantageux de prévoir la création préalable d'une atmosphère inerte avec le générateur auxiliaire de protection 29. Le ventilateur 30 du circuit de gaz inerte fait circuler le gaz inerte dans ce circuit. Les soupapes 23.3 et 23.5 sont alors ouvertes. En un point, quelconque en soi, du circuit de désorption, le gaz excédentaire obtenu contenant des produits de désorption est prélevé. Il est alors avantageux de placer ce point dans le circuit là où se manifeste une valeur convenable de surpression. Le gaz en excès s'écoule vers le dispositif de postcombustion 31, qui peut aussi être remplacé par un étage de condensation ou par d'autres étages de traitement de gaz. Dans l'échangeur de chaleur 24, le gaz inerte acheminé dans le circuit peut être adapté à la température de désorption correspondant à ltadsorbeur 25, tandis qu'un réglage ou une régulation du gaz inerte fraîchement issu du générateur de gaz inerte 28, permet de régler la température de désorption pour l'adsorbeur 23. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de linvention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour adsorber sélectivement des impuretés sous forme de vapeurs ou de gaz avec l'aide de filtres d'adsorption branchés les uns derrière les autres, procédé caractérisé en ce qu'on met en oeuvre le processus d'adsorption dans chacun des filtres d'adsorption branchés l'un derrière l'autre à une température adaptée à l'impureté devant être séparée dans ce filtre d'adsorption, et l'on réalise l'adaptation de températures dans un échangeur de chaleur branché en amont du filtre d'adsorption. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on peut désorber isolément chacun des filtres d'adsorption après qu'il ait atteint la saturation. 30) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on transfère, par l'écoulement du fluide de désorption, le produit désorbé obtenu au cours de la désorption dans un four où il est brûlé en présence d'une arrivée d'air. 40) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on amène, par l'écoulement du fluide de désorption, le produit désorbé obtenu lors de la désorption à un condenseur dans lequel ce produit désorbé est condensé et peut être récupéré sous forme liquide.