Brevet FR2490619A1 — publié le 19820326

24906-19 PROCEDE DE TRAITEMENT D'UNE MATIERE LIQUIDE CONDUISANT A DES DECHETS SOLIDES PAR ACTION D'UNE PHASE FLUIDE ET D'AU MOINS UNE PHASE GAZEUSE La présente invention a trait à un procédé de traitement d'une matière liquide renfermant des composés susceptibles de conduire par traitement physico-chimique à des déchets solides et application notamment au traitement des eaux résiduaires contenant des sels minéraux et/ou organiques à point de fusion éventuellement bas, tels que sulfures, sulfates, chlorures etc... On sait que le traitement des eaux résiduaires à des fins de dépollution est particulièrement difficile et complexe, et a donné lieu à de nombreuses propositions de solutions. Ainsi a-t-on proposé des solutions par voie physico-chimique, comme celle préconisée dans le FR 2 320 268 qui consiste à mettre lesdites eaux en contact, à des pH inférieurs à 7 et à des tempéra- tures comprises entre 20 et 200'C avec de l'oxygène technique pur à une pression comprise entre la pression normale et 20 bars, jusqu'à ce que le sulfure soit converti en thiosulfates puis à transformer ces thiosulfates en sulfates par action de l'oxygène technique à un pH de 0 à 5, ou de O à 8 pour des eaux résiduaires ne contenant que des sulfates, à des températures de 20 à 200'C, à des pressions pouvant aller jusqu'à 20 bars, et éventuellement en présence de catalyseurs. Mais le simple énoncé du procédé en montre la complexité. C'est pourquoi dans le FR 2 306 610 on a proposé de soumettre lesdites eaux à une pulvérisation et un traitement thermique oxydant simul- tané. Selon ce brevet la mise en contact et le traitement peuvent être réalisés au moyen d'un contacteur-réacteur tel que décrit dans le FR 2 257 326 selon lequel on introduit au moins un fluide dans la zone de dépression d'un écoulement puits-tourbillon à grande quantité de mouvement. Mairsla solution ne s'est pas avérée suffisamment fiable sur le plan industriel, compte tenu des variations possibles, dans les effluents, des concentrations en dérivé du soufre. On a observé des dépôts sur l'organe de réception. On pense que cette difficulté vient en particulier de la présence de polysulfures. Bien que ceux-ci soient connus depuis }a49O61 P longtemps, puisque mis en évidence par Scheele dès 1777, ils correspondent en général à un mélange de constituants. Il faut donc un traitement qui puisse éliminer ces composés et éventuellement d'autres. Or maintenant on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention un procédé qui consiste à traiter une phase fluide par une autre phase fluide réactive, puis à réaliser un traitement par au moins une phase gazeuse, qui se caractérise par le fait que le traitement par la phase réactive est réalisé par co-pulvérisation, immédiatement avant le traitement par la phase gazeuse c'est-à-dire avantageusement dans un temps inférieur à 1 seconde. Avantageusement on amène la phase gazeuse sous forme d'un écoulement puits-tourbillon et on effectué une co- pulvérisation de la liqueur à traiter et de la solution réactive selon l'axe dudit écoulement puits-tourbillon dans la zone de dépression. Dans le cas d'une liqueur à traiter renfermant de l'eau et notamment des sulfures et polysulfures organiques et minéraux, et éventuellement d'autres constituants tels que chlorure de sodium traces d'huiles, alcools et autres dérivés organiques, la phase liquide réactive est avantageusement constituée par de l'acide chlorhydrique. On observe alors de manière surprenante que non seulement la co-pulvérisation se fait bien alors que l'on aurait pu craindre la formation de composés indésirables, mais que l'on parvient à obtenir après traitement par la phase gazeuse une poudre bien séchée que l'on peut séparer par les moyens habituels. L'invention constitue donc une rupture avec la démarche habi- tuelle selon laquelle, pour se mettre dans les meilleurs conditions concernant la pulvérisation, l'on se place si possible en dehors des conditions de réaction. L'invention procure ainsi un moyen inattendu et imprévisible de contrôler la cinétique de réactions dans un tel milieu, et bien que lesdites réactions soient connues depuis longtemps. Bien évidemment les conditions de débit et de température doivent être déterminées en fonction de la nature des solutions à traiter et la liqueur réactive traitante. t4 90 6 19 Dans le cas d'un traitement de pollution la phase gazeuse est portée avant contact avec la phase liquide à une température élevée, de préférence de l'ordre de 600 à 1 200'C. Les deux solutions cons- tituant la phase liquide par contre peuvent être à température relativement basse, par exemple ambiante. Comme dit précédemment dans le cas d'une liqueur renfermant des sulfures et polysulfures la liqueur réactive traitante est consti- tuée par une solution acide, telle que d'acide chlorhydrique de manière à amener le pH de la phase liquide aux environs de 9. Dans le cas d'un traitement à température élevée un procédé et dispositif bien adaptés sont conformes à ceux décrits dans la demande de brevet français 78/21650 (FR 2 431 321). Un premier écoulement hélicoldal symétrique sert à former un générateur de gaz chaud. Mais au lieu d'introduire ce gaz chaud de manière tangentielle à la périphérie comme phase gazeuse d'un écou- lement puits-tourbillon, on introduit au contraire la phase liquide selon l'axe dudit écoulement puits-tourbillon sortant du générateur de gaz chaud. Par ailleurs dans les installations de grandes tailles, et travaillant à fort débit il est également recommandé d'introduire la phase liquide sous forme pré-dispersée, comme dans la demande n0 17960 déposée au nom de la demanderesse, en lui conférant notamment une configuration de cône, ou de tronc de cène. On peut avantageusement se servir du mouvement de rotation imparti à une des phases liquides, pour former la prédispersion. Mais la présente invention sera plus aisément comprise à l'aide de l'exemple suivant donné à titre illustratif, mais nullement limitatif. Le dispositif utilisé est illustré à la figure 1. Il comprend une chambre de combustion 1, un bicène de contact 2, un dispositif de mise hors poussière 3 comprenant une enveloppe 4 dans laquelle est disposé un cène de réception 5 juste en dehors du bic8ne 2, et éventuellement une amenée de liquide 6. Le tronc de cène 4 est prolongé par un cylindre 7 qui permet au mouvement de rotation de se conserver et qui conduit les produits jusqu'à un séparateur centri- fuge 8. Le produit solide sort en 9 et le gaz en 10, o il pénètre éventuellement dans une tour de lavage non représentée. Si l'on revient plus spécifiquement au procédé selon l'inven- tion, le traitement de la liqueur à traiter a lieu en formant un écoulement puits-tourbillon grâce à un fluide introduit tangentiel- lement en 11 lequel prend l'allure d'un écoulement symétrique en passant par un cylindre perforé 13. Un carburant introduit par un conduit 14 permet de provoquer une réaction flamme à l'intérieur de 1. Un double conduit 12 permet d'introduire la phase liquide. Un générateur de gaz chaud schématisé fig 1 se termine par une partie ou tronc de cône 15. A la figure 2 on a présenté schémati- quement l'introduction des fluides et leur mise en contact. Deux tubes axiaux 16 et 17 permettent d'amener respectivement le liquide réactif, HC1, et la liqueur à traiter. Eventuellement on peut prévoir un circuit de refroidissement 18. On voit que l'ensem- ble portant les tubes 16, 17 et 18 découchent sensiblement à la hauteur de la plus petite section du tronc de cône'15. Selon un autre mode de réalisation spécialement adapté aux appareils de grande dimension, on réalise une pré-dispersion et un mélange intime des deux solutions liquides avant leur introduction dans la zone de pression de l'écoulement du générateur de gaz chaud. Ce mode est illustré aux figures 3 et 4. Selon ce mode la solution d'HCl est introduite axialement dans une chambre 19 dans laquelle arrive tangentiellement, selon des ouvertures 20, la solution à traiter, le mélange passe ensuite dans un tronc de cône 21. Enfin selon un autre mode de réalisation (figure 5) on peut mettre en oeuvre une tête simple 22 comprenant une cheminée perforée tronc conique 23 et un dispositif d'amenée des fluides selon la figure 2. On met en oeuvre un dispositif selon les figures 1, 3 et 4. Le dispositif générateur 1 correspond à une capacité de 000 kg/h d'air. Les solutions à traiter renferment - de l'eau - des sulfures et polysulfures organiques et minéraux - du NaCl - des traces de matières organiques telles que huiles et alcools. Le taux de matières sèches à 110'C (à poids constant) est d'environ 30 %. Z490619 Le réactif amené sous forme liquide est constitué par de l'acide chlorhydrique qui est co-pulvérisé avec la solution à traiter de manière à abaisser le pH de la solution. Les autres conditions sont les suivantes: P1 relatif = pression au brûleur = 720 g/cm2 v 0,7 105 Pa relatif pressions P2 - pression de l'air à l'entrée du générateur 280 mm de Hg soit 0,4 105 Pa lues P3 = pression sur eaux sulfureuses = 0,6 105 Pa P4 pression HCl = 105 Pa Débit en eaux sulfureuses e%.-' 4000 kg/h Débit en HC1, 200 kg/h de solution à 33 % en poids T1 = température générateur x-.i 850'C T2 = bic8ne r- 4500C On recueille une poudre blanche à la sortie du dispositif qui correspond sensiblement à la composition suivante % Na CI % Sulfate et des traces de sulfite On ne remarque aucune trace de collage sur les parois du bic6ne, alors que toutes choses égales par ailleurs si l'on n'opère pas d'après la co-pulvérisation selon l'invention il y a dépôt de matières sur lesdites parois. L'exemple précédent, qui n'est pas limitatif de l'invention illustre parfaitement l'intérêt de l'invention qui répond à un besoin concernant à la fois les nécessités de non pollution et d'économie d'énergie, de manière inattendue dans la mesure o elle correspond à une véritable rupture de démarche dans la façon d'appréhender ce genre de problème. 24906 19 R E V E N D I C A T I 0 N S 1) Procédé de traitement d'une matière liquide renfermant des composés susceptibles de conduire par traitement chimique à des déchets solides, par une autre matière réactive sous forme d'une phase fluide et traitement par au moins une phase gazeuse, caracté- risé par le fait que le traitement par la phase réactive est réalisé par co-pulvérisation, immédiatement avant le traitement par la phase gazeuse. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement par la phase aqueuse est réalisé dans un temps inférieur à 1 seconde après la co-pulvérisation. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on amène la phase gazeuse sous forme d'un écoulement puits-tourbillon et que l'on effectue une co-pulvéri- sation de la liqueur à traiter et de la solution réactive selon l'axe dudit écoulement puits-tourbillon dans sa zone de dépression. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on traite une liqueur renfermant de l'eau et notamment des sulfures et polysulfures organiques et minéraux, au moyen d'une solution d'acide chlorhydrique la phase gazeuse étant à une température comprise entre 600 et 1 2000C avant la réaction. ) Procédé selon l'une des revendifations 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on forme un générateur de gaz chaud grâce à un écoulement hélicoïdal symétrique et que l'on introduit la phase liquide selon l'axe dudit écoulement à la sortie du générateur de gaz chaud. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'on pré-disperse la phase liquide avant son contact avec la phase gazeuse.