Brevet FR2332044A1 — publié le 19770617

L'invention est relative à la régénération de matières granuleuses possedant des proporiétes d'adsorption ou de permutation telles que charbon actif ou échangeur d'ions par exemple. 1l s'agit en particulier de lits pour la rénovation des bains concentrés de traitement de surface, d'acides de décapage, de sels et de bases, tels que les bains d'acide chlorhydrique concentré pour en ôter le fer ferrique ou d'acide chromique pour en opter le chrome, ou les solutions contenant des matières organiques récupérables, dans les industries alimentaires, chimiques ou pharmaceutiques. De tels lits sont également utilisés pour la récupération de métaux précieux. I1 est connu d'effectuer des traitements de bains ou de solutions sur des lits de matières granuleuses, par exemple des échangeurs d'ions, avec percolation et régénération de haut en bas, c'est-à-dire avec régénération à co-courant ou bien avec percolation de haut en bas et régénération de bas en haut, c'est-à-dire à contre-courant. Ces opérations sont effectuées dans des récipients cylindriques verticaux dans lesquels est disposé le lit de matières granuleuses servant au traitement. Ce lit, composé de granules de résine échangeuse d'ions par exemple, occupe généralement un volume à pane supérieur à la moitié du volume total du récipient. A la fin du cycle d'échange il reste donc dans le récipient, audessus de l'échangeur, un volume important de liquide non traité ; en outre il reste également du liquide peu traité dans les interstices, entre les grains de matière granuleuse. Au total un volume de liquide représentant 2, 5 à 3 fois le volume du lit utilisé se trouve peu ou pas traité, et doit être éliminé afin de pro céder aux opérations de régénération. Dans le cas où il s'agit d'un traitement de déminéralisation classique, les volumes de liquide non traité sont simplement drainés à l'égout sans que cela ait de répercussion sur le coíit d'exploitation du procédé, du fait qu'on traite plusieurs centaines de volumes de liquide par volume de résine et par cycle. 1l n'en est plus de même si le liquide traité est concentré le cycle d'épuration ne représente souvent dans ce cas que quelques volumes, tout au plus quelques dizaines de volumes de solution par volume d'échangeur ou d'adsorbant. Sans précaution pour la régénération du lit de matières granuleuses, les pertes de matière récupérable dans le liquide à traiter deviennent alors importantes. I1 est dans ces cas en outre nécessaire de procéder à des mesures de neutralisation ou de désintoxication avant de rejeter à l'égout les liquides perdus. Dans le cas d'une régénération à co-courant, l'équipement des récipients ne comporte qu'un système de distribution en partie haute et un collecteur de reprise au fond ; le volume propre de la résine (volume inter sti ciel déduit) représente environ 1/4 du volume total. La masse du liquide résiduel représente donc 3/4 de 1' échangeur et constitue un facteur de dilution important responsable principalement de la longueur des temps de rinçage en fin de régénération. I1 est donc très peu avantageux du point de vue économique de traiter des bains concentrés avec un tel système. Dans le cas de la déminéralisation de 11 eau, les procédés de régénération à contre-courant comportant un assèchement de la partie du récipient située au-dessus de la masse de résineatconsidérablement amélioré les conditions opératoires en ce qui concerne les pertes par dilution (brevet français n" 72 24 135 Degrémont). Cependant, un volume important de liquide à traiter se trouve encore perdu au moment du rinçage et du remplissage du récipient de traitement, car il faut d'abord chasser le liquide avec de l'eau de rinçage et puis, après la régénération, il faut chasser l'eau de rinçage avec le liquide à traiter, ce qui dans le cas de traitement de solutions concentrées contenant des produits précieux représente un gros inconvénient. Dans les procédés comportant une régénération à co-courant, on n'assèche pas les résines car on n'arrive plus à reconstituer le lit, après réhydratation il devient irrégulier et comporte des poches d'air. La régénération en contre-courant n'ayant jamais été appliquée dans des procédés de traitement de solutions concentrées à cause des pertes élevées, on n'a jamais appliqué l'assèchement de la résine dans ces cas. On a maintenant trouvé un procédé pour effectuer la régénération d'un lit de matières granuleuses permettant une récupération totale des produits présents dans la solution traitée. Le procédé de l'invention pour la régénération d'un lit de matières granuleuses ayant servi à l'épuration d'une solution et qui est disposé dans la partie inférieure du récipient dans lequel on effectue les opérations d'épuration est et de régénération,/caractérisé en ce que dans un premier stade on assèche la matière granuleuse par vidange du récipient avec récupération du liquide à traiter résiduel, ensuite on détasse et on réhydrate les matières constituant le lit au moyen d'injection d'eau, dans un second stade on effectue une régénération à contre-courant suivie d'un rinçage à l'eau au cours desquels les liquides sont ilectés au niveau de la partie supérieure du lit, et dans un troisième stade on injecte le liquide à traiter récupéré au premier stade avant de commencer un nouveau cycle d'épuration, les injections des divers liquides dans les trois stades successifs ci-dessus définis étant effectués de bas en haut. Une installation pour la mise en oeuvre de l'invention est représentée schématiquement à la figure unique du dessin joint. Le procédé selon l'invention est réalisé dans un récipient du type connu, utilisé pour des traitements d'épuration au moyen de lits de matières granuleuses, et doit comporter des conduits dans les parties supérieure s et inférieures pour effectuer les diverses opérations de remplissage et de vidange, ainsi qu'un dispositif pour assécher l'espace au-dessus du lit. Ce dernier dispositif est avantageusement constitué par le collecteur d'évacuation décrit dans le brevet français N" 72 24135 (Degrémont). Dans le premier stade l'assèchement de la matière granuleuse s'effectue par injection d'air comprimé dans la partie supérieure du récipient. Cet assèchement permet de vidanger totalement le récipient et de récupérer la solution à traiter pour sa remise en circulation ultérieure au troisième stade du procédé. Le lit de matières granuleuses étant mis entièrement à sec, il est ensuite nécessaire, pour obtenir une répartition correcte du réactif régénérant, de détasser énergiquement et de rehydrater la matière granuleuse par injection d'eau. Pour cette opération le récipient est à nouveau entièrement rempli. Au cours du stade suivant, qui comprend la régénération et le rinçage, l'e s- pace au-dessus du lit reste sec; il faut donc après le détassage assécher cette partie supérieure Après avoir effectué de manière connue cet assèchement, on réalise également de façon connue une régénération de bas en haut du lit de matières granuleuses; ce dernier est ensuite rincé à l'eau, le rinçage ayant lieu intégralement de bas en haut. Un collecteur de type connu, disposé au niveau de la partie supérieure du lit de matières granuleuses, un peu au-dessous de la surface de ce lit, permet d'évacuer les différents fluides au cours de ce deuxième stade du procédé.La partie supérieure de l'appareil située au-dessus du lit reste ainsi complètement sèche et vide de liquide Dans le troisième stade du -lwocédé, l'injection de la solution à traiter récupérée au premier stade est effectuée de bas en haut ; la densité de la solution à traiter étant nettement supérieure à celle de 1 'eau, il ne se produit qu'une dilution minime à l'interface eau-solution à traiter, et l'eau est chassée vers le haut par la solution introduite. Cette eau est aspirée par le collecteur disposé à la partie supérieure du lit de matières granuleuses. L'évacuation de l'eau et la montée de la solution dans le lit de matières granuleuses sont avantageusement contrôlées à l'aide d'un salinomètre ou d'un pH mètre. L'injection de solution à traiter est poursuivie jusqu'à remplissage total de l2-appareil. Grâce au fait qu'à la fin de la régénération le récipient n'est rempli que jusqu'au collecteur médian, on peut donc chasser l'eau de rinçage avec une très faible perte par dilution au moment du remplissage avec la solution à traiter. La description qui va suivre, en référence au dessin annexé, permettra de mieux comprendre l'invention. Dans le récipient 1 est disposé le lit de matières granuleuses 2. La solution à traiter est introduite par 3 à la partie supérieure de l'appareil et percole à travers le lit d'échangeur pour ressortir, une fois traitée, par 4. Le cycle de fixation terminé on procède à la régénération suivant 1' invention. Par 5 on injecte de l'air comprimé qui vidange l'appareil et assèche les matières granuleuses ; la solution non-traitée qui se trouvait à la partie supérieure de l'appareil et dans les interstices entre les grains d'échangeur d'ions, est récupérée après l'ouverture de la vanne 6 et stockée dans le bac 13. Un détassage du lit d'échangeur est réalisé par injection d'eau au moyen de la vanne 7, l'air étant purgé par 8, l'eau étant elle-meme aspirée par un dispositif connu 9, de façon à assécher totalement la partie supérieure de l'appareil. L'injection de réactif régénérant et le rinçage à l'eau sont alors réalisés par 10, réactif et eau étant successivement injectés de bas en haut au moyen de l'élément 15 possédant des ramificiations perforées et collectés au moyen du dispositif 9, la partie supérieure de l'appareil étant toujours maintenue vide. Le réactif de régénération et les différentes eaux de rinçage sont récupérés dans un bac 16 pour être neutralisés. On remplit ensuite l'échangeur de solution à traiter par la vanne 11 à partir du bac 13 au moyen de la pompe 14 e solution étant la solution récupérée par 6 lors du premier stade du procédé On procède au nettoyage et au remplissage des ramifications du collecteur par ouverture de la vanne 12, avant de compléter le remplissage a la partie supérieure de l'échangeur par ouverture de la vanne (3) pour la :e en route du cycle d'échange. Dans le cadre de l'invention on a effectué la purification d'un -;- d'acide chromique ayant une teneur de 200 g/l en CrO contenant 12 g/l J rome III et 3 g/l de Fer III dans un appareil ayant un diamètre de 1300 mm, tuteur cylindrique de 3000 mm et contenant un lit d'échangeur de cations 30 mm de hauteur. Le volume total du récipient est de 4300 litres, dont @@ litres seulement sont occupés réellement par le lit d'échangeur d'ions. ionc 3100 litres de volume mort. Le débit moyen à traiter étant de "heure. On a réalisé d'une part une régénération classique à cc-courant hangeur d'ions utilisé et d'autre part une régénération suivant le pro ie l'invention. Dans le cas d'une régénération à co-courant, on a cu rejeter filttres de solution avec les effluents, ce qui a entraîné la détoxification kg de Cr03 au moyen de 2000 litres d'une solution commerciale de e. De plus, après la régénération le volume total du récipient est par de l'veau de rinçage qui dilue la solution à traiter Jusqu'à environ L'application du procédé de régénération suivant lnvention,par a permis de réduire la perte de solution à 200 litres seulement. La lors du remplissage avant la remise en cycle, a été pratiquement REVENDICATIONS 1) Procédé pour la régénération d'un lit de marieras granuleuses ayant servi à l'épuration d'une solution et qui est disposé dans la partie inférieure du récipient dans lequel on effectue les opérations d'épuration et de régénération, caractérisé en ce que dans un premier stade on assèche la matière granuleuse par vidange du récipient avec récupération du liquide à traiter résiduel, ensuite on détasse et on réhydrate les matières consti tuant le lit au moyen d'injection d'eau, dans un second stade on effectue une régénération à contre-courant suivie d'un rinçage à lteau au cours desquels les liquides sont collectés au niveau de la partie supérieure du lit, et dans un troisième stade on injecte le liquide à traiter récupéré au premier stade, avant de commencer un nouveau cycle d'épuration, les injections des divers liquides dans les trois stades successifs ci-dessus définis étant effectuées de bas en haut. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue l'assèchement de la matière granuleuse par injection d'air comprimé à la partie supérieure de l'appareil.