Brevet FR2571978A1 — publié le 19860425

-4 La présente invention est relative à un procédé d'épuration des gaz de rebut provenant des installations de destruction pour traiter des déchets industriels et ménagers et extraire les composés chlorés et/ou les hydro- carbures lourds, et à une installation pour mettre en oeu- vre le procédé de l'invention. On a constaté que les incinérateurs classiques pour les déchets ménagers et industriels dégageaient des quantités non négligeables de substances nocives pour la santé sous la forme de composés chlorés, par exemple des dioxines. Ces composés sont produits dans la chambre de combustion en raison des faibles températures de com- bustion qui se produisent localement. Ces composés peuvent également être produits lorsque les gaz d'échappement sont refroidis si les gaz contiennent du chlore et/ou des chlorures d'hydrogène. Il n'existe pas actuellement de procédé appro- prié pour assurer que de tels composés chlorés ne se for- ment pas ni de procédé quelconque pour extraire ces com- posés des gaz de sortie provenant de ces types d'installa- tions de destruction. Un but de l'invention est de fournir un procédé d'épuration des gaz d'échappement provenant des installa- tions de destruction pour les déchets industriels et ména- gers, qui assure que les gaz ne contiennent pas de compo- sés chlorés toxiques. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'épuration qui élimine également la teneur en hydrocarbures lourds, tels que le goudron et autres. Un autre but enfin de l'invention est de fournir une installation pour la mise en oeuvre du procédé sui- vant l'invention. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que les composés chlorés qui se forment dans les gaz d'échappement sont décomposés au moyen d'un rayonne- ment de lumière ultra-violette dans une chambre de cra- quage,et en ce que les hydrocarbures lourds qui se forment dans les gaz d'échappement sont simultanément craqués par une alimentation externe en énergie thermique indépendante de la combustion. Suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention,l'irradiation parles ultaviolets est effectuée en conduisant une partie des gaz à travers un arc électri- que engendré dans la chambre de craquage pour chauffer des parties du courant de gaz jusqu'à une température d'ionisa- tion tout en augmentant en même temps la teneur des gaz en chaleur. Suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'in- vention,l'irradiation parlesultraivolets esteffectuée en condui- sant lesgaz d'échappement à travers une chambre dans la- quelle est introduit lesgaz chauffé jusqu'à la température d'ionisation dans un générateur de plasma. Le traitement avec un gaz de plasma, soit engen- dré par un arc transféré, c'est à dire un arc engendré dans la chambre, soit par l'utilisation d'un générateur de plasma, provoque un chauffage des gaz dans la chambre, la teneur physique dans les gaz étant utilisée pour craquer des hydrocarbures lourds tels que du goudron, qui sont pré- sents dans les gaz d'échappement provenant du four. Les gaz d'échappement sont introduits de façon appropriée tangentiellement dans la chambre de craquage et sont astreints à tourner de façon à obtenir une irradia- tion uniforme de la quantité totale des gaz s'écoulant à travers cette chambre. Pour empêcher par exemple des dioxines de se re- former, ou la formation d'autres composés chlorés toxiques, on peut effectuer une seconde phase du procédé selon l'invention dans laquelle les gaz nettoyés après refroidissement, par exemple par échange thermique jusqu'à 350-700 C, sont introduits dans un réacteur rempli d'un accepteur approprié pour extraire du gaz le chlore et/ou le chlorure d'hydrogène, ainsi que pour condenser toute vapeur de métal dans le gaz. On utilise de préfé- rence comme accepteur de la chaux vive ou de la chaux éteinte et/ou de la dolomie. Dans des installations de destruction fonction- nant avec un manque d'oxygène, les gaz de rebut peuvent être soumis suivant l'invention à une phase de carbura- tion après l'irradiation, à la suite de quoi lesgaz sont astreintsà passer dans un réacteur rempli d'une matière carbonée solide sous forme de blocs, par exemple du coke, éventuellement avec un additif tel qu'un composé aclalin pour augmenter la réactivité. La chaleur physiquedes gaz est alors utilisée pour chauffer le coke jusqu'à la tem- pérature desgaz le carbone présent dans le coke réagis- sant avec l'oxygène, l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau présente dans lesgaz, pour former-de l'oxyde carbo- nique et de l'hydrogène gazeux, augmentant ainsi la va- leur thermique des gaz. L'installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention comprend un four pour la destruction des déchets industriels et-ménagers et un-dispositif classique d'échange thermique, d'épuration et de refroidis- sement, et comprend une chambre de craquage, de préférence thermiquement isolée, contenant une source de rayonnement ultraviolet ainsi qu'une source pour l'alimentation en énergie thermique. La chambre de craquage est de préférence conçue sous la forme d'un réacteur thermiquement isolé dans le- quel les gaz de rebut sont conduit tangentiellement et traversent la chambre suivant un mouvement de rotation le long de la paroi jusqu'à l'ouverture de sortie à l'extré- mité opposée de la chambre. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la source de rayonnement ultraviolet et l'alimentation en énergie thermique consistent en deux électrodes introdui- tes dans la chambre, entre lesquelles est engendré un arc électrique à l'intérieur de la chambre, à travers lequel une partie des gaz de rebut est astreinte à s'écouler. Suivant une variante de l'installation suivant l'invention, la source de rayonnement ultraviolet et l'alimentation en énergie thermique consistent en au moins un générateur de plasma qui est disposé au voisinage immé- diat de la chambre de craquage, un courant de gaz étant chauffé jusqu'à la température d'ionisation, dans le géné- rateur de plasma, dans un arc électrique engendré entre deux électrodes dans le générateur, ces gaz ionisés étant ensuite introduits dans la chambre. Suivant encore un autre mode de réalisation de l'invention, l'installation comprend une colonne de carbu- ration remplie de coke disposée immédiatement après la chambre de craquage. - Suivant encore une autre variante, l'installa- tion comprend un réacteur rempli d'un accepteur approprié pour le chlore et/ou le chlorure d'hydrogène présents dans lesgaz. L'accepteur consiste de préférence en chaux vive, ou chaux éteinte et/ou en dolomie. Le réacteur consiste de préférence en une colonne verticale compor- tant à sa partie supérieure un dispositif d'alimentation pour l'accepteur et un dispositif de soutirage pour l'extraction des produits absorbés. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels: la Fig.l est un schéma synoptique d'une instal- lation de destruction suivant l'invention; la Fig.2 est un schéma synoptique d'une variante de réalisation d'une installation de destruction des dé- chets suivant l'invention; la Fig.3 est un schéma d'une chambre de craquage fonctionnant conformément à un mode de réalisation de l'invention, en combinaison avec une colonne de carbura-. tion; la Fig.4 est un schéma d'une chambre de craqua- ge fonctionnant conformément à une variante de l'inven- tion, en combinaison avec une colonne de carburation. L'installation représentée schématiquement à la Fig.l comprend un incinérateur 1 fonctionnant avec un excès d'oxygène, c'est à dire une combustion pure. Les gaz de rebut sont conduits à une chambre de craquage 2, qui sera décrite de façon plus détaillée dans la suite, dans laquelle les composés chlorés nocifs pour la santé qiui se forment dans les gaz sont craqués au moyen d'un rayonnement ultraviolet. Des hydrocarbures lourds sont desintégrés par l'énergie thermique fournie simultanément. Les gaz épurés sont ensuite conduits de façon appropriée depuis la chambre de craquage, éventuellement après une épuration du chlore qui est décrite de façon plus détaillée en référence à la Fig.2, à un échangeur thermique 3, à un dispositif 4 d'épuration et de refroidis- sement et sont ensuite évacués par une cheminée 5. Ces phases représentent la technologie classique et il n'en sera plus question ici. - L'installation représentés schématiquement à la Fig.2 comprend une installation 10 de destruction qui utilise une quantité insuffisante d'oxygène et peut ainsi être utilisée pour la production de combustibles gazeux. Les gaz de rebut sont conduits du four à une chambre de craquage 11 du même type qu'indiqué ci-dessus, qui sera décrite plus complètement dans la suite. Les gaz provenant de la chambre 11 de craquage sont conduits dans une colon- ne 12 de carburation qui est disposée immédiatement à la suite, dans laquelle la valeur thermique du gaz est aug- mentée en utilisant sa teneur thermique physique. Le gaz est acheminé depuis la colonne de carburation par l'in- termédiaire d'un refroidisseur ou échangeur thermique 13, dans lequel la température est réduite jusqu'à 257 1 978 environ 350 à 700 C, juqu'à un ensemble 14 d'épuration du chlore dans lequel le chlore et/ou le chlorure d'hydro- gène présents dans les gaz sont extraits au moyen d'un accepteur constitué par de la chaux vive ou de la chaux éteinte et/ou de la dolomie. Les gaz ainsi épurés et dont la qualité est amé- liorée peuvent ensuite être astreints à passer dans les unités classiques de traitement ou peuvent être extraits pour être brûlés ou pour d'autres applications. La Fig.3 montre une chambre 30 de craquage qui est disposée en conjugaison avec une colonne 31 de carbu- ration. On remarquera que la chambre de craquage, dans l'installation de la Fig.l, fonctionne séparément et qu'une colonne de carburation n'est pas obligatoire. La même chose s'applique bien entendu au mode de réalisation de la chambre de craquage représentée à la Fig.4. Dans le mode de réalisation de la Fig.3, la chambre de craquage suivant l'invention est réalisée sous la forme d'un réacteur ayant une entrée tangentielle 32 pour les gaz de rebut provenant du four de combustion. La chambre contient une électrode inférieure 33 et une électrode annulaire 34 entre lesquelles est engendré un arc électrique 35. A la suite de son passage à travers un arc, une petite partie des gaz de rebut atteint une température d'ionisation et émet par conséquent un rayon- nement ultraviolet. Du fait que les gaz de rebut s'écou- lent avec un mouvement de rotation, ils sont uniformément et complètement irradiés. La teneur thermique physique des gaz est en ou- tre augmentée dans la chambre de craquage par l'énergie électrique fournie, permettant d'utiliser la teneur en chaleur dans la phase suivante de carburation. La colonne 31 de carburation comprend une entrée 36 pour le coke à sa partie supérieure, et une ouverture de sortie 37 à sa partie inférieure pour les produits restants. Les gaz de rebut sont introduits à la partie inférieure du réacteur et sont évacués à travers un orifice de sortie 38 supé- rieur. La charge de coke dans la colonne est chauffée jusqu'à la température desgaz par la teneur en chaleur physique desgaz, et de l'oxygène, de l'anhydride carboni- que et de la vapeur d'eau sont convertis avec le carbone dans le coke en oxyde de carbone et en hydrogène gazeux. Après ceci les gaz peuvênt être épurés du soufre si on le dé- sire, d'une façon classique. Après ladite élimination du soufre si on l'ef- fectue,les gaz sont refroidis ou traités par échange thermi- que jusqu'à environ 350-700 C et envoyés à travers un ac- cepteur approprié de chlore et de chlorure d'hydrogène, de façon convenable de la chaux vive ou de la chaux éteinte et/ou de la dolomie. On utilisera avantageusement un réacteur vertical rempli de l'accepteur. La Fig.4, comme la Fig.3, montre une chambre de craquage 40 qui est disposée en conjugaison immédiate avec une colonne 41 de carburation. Un gaz, de façon ap- propriée un gaz à atome unique, est distribué à un géné- rateur 42 de plasma et chauffé jusqu'à une température d'ionisation dans un arc électrique engendré dans ce géné- rateur. Le gaz ainsi chauffé est introduit dans la cham- bre de craquage 40, en 43, tandis que les gaz de rebut sont introduits tangentiellement à travers l'ouverture d'entrée 44 et sont ainsi irradiés par le rayonnement ultraviolet émis par le gaz de plasma. En même temps, les gaz de rebut sont chauffés au moins légèrement par le gaz de plasma chaud et cette chaleur peut ensuite être utilisée comme plus haut dans la colonne de carburation. La quantité de chaleur ajoutée de cette façon peut éga- lement être commandée en elle-même. REVENDICATIONS 1- Procédé pour épurer des gaz de rebut prove- nant d'installations de destruction pour traiter des déchets industriels et ménagers, pour l'extraction des composés chlorés toxiques et/ou ds hydrocarbures lourds, caractérisé en ce que les composés chlorés qui se forment dans les gaz de rebut sont décomposés au moyen d'un rayon- nement par une lumière ultraviolette dans une chambre de craquage, et en ce que les hydrocarbures lourds se formant dans les gaz de rebut sont craqués par une application simultanée d'énergie thermique indépendante de la combus- tion. 2- Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'irradiation par ultraviolets est effec- tuée en conduisant les gaz à travens un arc électrique engendré dans la chambre de craquage pour chauffer des parties du courant de gaz jusqu'à une température d'ioni- sation tout en augmentant en même temps la teneur des gaz en chaleur physique. 3- Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'irradiation est effectuée en conduisant les gaz de rebut à travers une chambre dans laquelle est introduit un gaz chauffé jusqu'à une température d'ionisa- tion dans un générateur de plasma. 4- Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que les gaz de rebut sont introduits tangentiellement dans la chambre de craquage et sont astreints à tourner dans celle-ci. - Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, dans laquelle l'installation de destruction fonctionne avec une quantité insuffisante d'oxygène pour produire un gaz combustible, caractérisé en ce que les gaz de rebut sont introduits, après 8tre passés dans la chambre de craquage, dans une colonne remplie d'une matiè- re carbonée sous forme de blocs pour engendrer un gaz con- 257 1 978 tenant de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène, tout en utilisant en rnmme temps la teneur en chaleur du gaz pour diminuer son oxygène potentiel. 6- Procédé suivant la revendication 5, caracté- risé en ce qu'une substance appropriée pour augmenter la réactivité est mélangée dans la colonne avec la matiè- re carbonée sous forme de blocs. 7- Procédé suivant la revendication 6, caracté- risé en ce que la substance qui augmente la réactivité est un composé alcalin. 8- Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que les gaz nettoyés, après refroidissement ou échange thermique jusqu'à 350- 700 C, sont introduits dans un réacteur rempli d'un accep- tour approprié pour extraire du gaz du chlore et/ou HCl, ainsi que pour condenser toute vapeur de métal dans le gaz. 9- Procédé suivant la revendication 8, caracté- risé en ce qu'on utilise comme accepteur de la chaux vive ou de la chaux éteinte et/ou de la dolomie. 10- Installation pour la mise en oeuvre du pro- cédé tel que défini suivant la revendication 1 pour épurer les gaz de rebut provenant d'installations de destruction traitant les déchets industriels et ménagers pour traiter les composés chlorés toxiques et/ou les hydrocarbures lourds, comprenant un four pour la gazéification et au moins la desintégration partielle des déchets industriels et ménagers, et des moyens classiques pour effectuer un échange thermique, un nettoyage et un refroidissement, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre de craqua- ge (11) contenant une source de rayonnement ultraviolet ainsi qu'une source d'alimentation en énergie thermique. 11- Installation suivant la revendication 10, ca- ractérisée en ce que la chambre de craquage (11) est ther- miquement isolée. 12- Installation suivant la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que la chambre de craquage (11) consiste en un réacteur ayant une entrée tangentielle (32, 42) pour les gaz de rebut. 13- Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que la source de rayonnement ultraviolet et la source d'énergie thermi- que consistent en deux électrodes (33, 34) introduites dans la chambre, entre lesquelles un arc électrique est engendré à l'intérieur de la chambre, les gaz de rebut étant astreints à s'écouler à travers ledit arc. 14- Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que la source de rayonnement ultraviolet et l'alimentation en énergie thermique consistent en un générateur de plasma disposé au voisinage immédiat de la chambre de craquage (11), un courant de gaz étant chauffé jusqu'à une température d'ionisation dans ledit générateur de plasma, le gaz ioni- sé étant ensuite introduit dans la chambre. - Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisée en ce qu'elle com- prend une colonne de carburation (31, 41) remplie d'une matière carbonée sous forme de blocs, et qui est disposée immédiatement après la chambre de craquage (11). 16- Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisée en ce qu'elle com- prend un réacteur rempli d'un accepteur approprie pour le chlore et le HC1, agencé après la chambre de craquage (11). 17- Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu'elle com- prend une colonne de carburation (31, 41) disposée après la chambre de craquage (11), et un refroidisseur ou un échangeur thermique pour refroidir le gaz jusqu'à une température de 350-700 C. 18- Installation suivant la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comprend un réacteur rempli d'un accepteur approprié pour le chlore et le HC1, dis- il posé après la chambre de craquage (11).