Brevet FR2577148A1 — publié le 19860814

Procédé et dispositif pour le désorption de charbon actif. La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant de réaliser, dans des sonditions énergétiques améliorées, la désorption de charbon actif. Dans les procédés de récupération de solvant l'aide de charbon actif, on régénère re ce dernier par traitement à l'aide de vapeur d'eau La quantité totale de vapeur nécessaire pour désorber le charbon actif est de l'ordre de 3 à 8 kg de vapeur par kilogramme de solvant récupéré. La vapaur d'eau sortant de l'appareil où a eu lieu la adsorption du charbon actif est condense et admise dans un décanteur où a lieu une démixtion entre l'eau et le solvant lorsque ces deux constituants ne sont pas miscibles. Lorsque le solvant récupéré est miscible avec l'eau le décanteur est remplacé par un système de céparation approprié tel que distillation, extraction liquide-liquide... Le solvent est récupéré et l'eau peut être raoyolée soit, généralement sprès traitement, dans la chaodière où l'on produit la vapeur soit, au mains en partie dans le condenseur. On a déjà cignalé l'intérêt d'utiliser des therme compresseurs (éjecteurs) dans des installations de ce type. Ces thermoccmpresseur reçoivent de la vapeur eau sous une pression de 8 xi 16 bars n provenance de la chaudière O cette vapeur se détend dans la thermocompresseur at entraîne de la vapeur d'eau (pure ou impure) qui provient du liquide situé dans le condenseur où ii e servi de liquide d'échange indirect. Si l'on étudie le cycle de ddsorption du charbon actif par la vapeur d'eau, on constate que dans une première phase la vapeur sert a chauffer la masse de charbon actif et pendant cette phase aucun produit ne sort de l'appareil.Puis, dans une deuxième phase, on constate qu'il sort de l'appareil de désorption un mélange vapeur riche en solvant désorbé qui très souvent présente une tempé rature de condensation trop basse pour que la tension de vapeur an résultant soit reprise par le thermocompresseur. Enfin, dans une troisième phase, le mélange sortant de l'appareil de désorption devient de plus en plus riche en eau et de ce fait se condense à une température assez élevée pour que la tension de vapeur qui en résulte soit suffisante pour amorcer l'entraînement de cette vapeur par le thermocompresseur. Si l'on étudie la situation Energétique du procédé dans ses phases successives, il apparaît que dans que dans la première phase (phase de chauffage) il est nécessaire d'apporter à l'installation un supplément important de calories, alors que pendant la troisième phase (et parfois une partie de la deuxième phase) on recueille, à la sortie du condenseur, une vapeur riche en eau dont la température est encore élevée (de l'ordre de 80 à 95 C). I1 convient bien entendu de condenser cette vapeur et c'est pourquoi les installations connues comportent soit un second condenseur de même type que le premier, soit un zéroréfrigérant, soit une combinaison dudit second condenseur et dudit déroréfrigérant. Le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce que, en vue d'optiudser les conditions énergétiques, les vapecrs sortant du condenseur lors de la troisième phase du procédé de désorption sont envoyées dans un échangeur-accrmulateur de chaleur o elles provoquent, par daliange indirect, le réchauf- fage d'un caleporteur convenable, les calories emsagssinéce par ledit caloporteur étant testicuées, devant la première. phase du procédé de désorption, sous forme d'une vapeur provenant de la raporisstion d'un liquide chauffé par ledit caloporteur. Comme il a été indiqué, le chauffage du coloporteur par les vapeurs sorcent da condonseur a lieu pendant la trolsième phase du procédé et âgalement, si soutaitable, pendant une portie de la deuxième phase dudit procédé. L'échangeur-secumulateur bat un échangeur indirect qui peut être convenablement court-dranté pendant tout ou partie des deux premières phases du procédé. Le caloporteur est de préférence un composé su un mélange de composés qui change d'état, en subit une quelconque réaction révorsible, en particulier tasse de l'état solide à l'état liquide et vice versa, pendant un cycle . ainsi ledit caloporteur se liquéfiara pendant la troisième phase du procédé et se solidifiera pendant la première phase du cycle uivant. Infin, la production de vapeur, à partir du evlo porteur, s'effectuera de façon simple de préférence par pulvérisa- tion d'eau sur les éléments contenant le caloporteur. La présente invention concerne également un dispositif destiné à mettre en oeuvre le procédé décrit ci-dessus, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'on dispose, à la sortie du condenseur, un échangeur-accumulateur indirect, pouvant être cour circuité, comportant un caloporteur et un dispositif d1arrivée de liquide. L'invention ser mieux comprise en se référant aux figures 1 et 2. Sur la figure 1 on a sehéinatisé une installation de désorption de charbon actif avec recyclage au moins partiel d'eau impure. Sur ce schéma on a fait figurer - en 1 la chaudière productrice de vapeur, cette chaudibre classique produit avantageusement une vapeur sous environ 8 bars de pression - en 2 un éjecteur dans lequel, en provoquant une détente de 8 à environ t,1 à 1,3barsdela.vapeur an provenance de la chaudière, on entraîne de la vapeur à basse pression provenant, par la tuyauterie 3, de l'échangeur thermique indirect ; - en 4 l'adsorbcur ; dans cet adsorbaur on admet le charbon actif chargé de solvant adsorbé et on désorbe par de la vapeur d'eau provenant de l'éjecteur 2.Les distillats (mélange de vapeur d1eau et de vapeur de solvant) sortent de cet absorbeur par la canalisation 5. Les vapeurs sortant de l'adsorbeur par la canalisa tion 5 sont admises dans un échangeur thermique indirect 6 dit condenseur qui peut être avantageusement du type è fils liquide à bon coefficient d'échange. Dans ce condenseur les vapeurs provenant de 5 sont utilisées pour vaporiser l'eau impure admise par ailleurs dans ledit échangeur. Pour assurer cette vaporisation on doit opérer sous un vide partiel de sorte que la pression de la vapeur sortant du condenseur 6 est comprise entre 0,1 et 1 bar et de préférence entre 0,8 et 0,95 bar ; ce vide partiel est bien évidemment assuré par l'éjecteur 2. Les distillats provenant de 5 et non utilisés dans le condenseur 6 finissent de se condenser dans un condenseur réfrigérant indirect 7 et le liquide refroidi obtenu est admis dans le décanteur 8, où, par simple décantation, il se forme une couche de solvant que l'on évacue et une couche d'eau impure, c1est-à-dire une eau qui, du fait qu'elle contient encore une certaine proportion de solvant, est impropre pour une utilisation directe dans la chaudièret. L'eau impure provenant du décanteur est stockée dans un bac de stockage 9. Ce stockage est souhaitable compte tenu du caractère discontinu de l'opération, ce caractère discontinu provenant de l'admission discontinue de la vapeur dans l'adsorbeut 4. L'eau impure en provenance du bac de stockage est envoyée, d'une part, par la canalisation 10, pour alimenter en liquide froid le condenseur indirect 6 et, d'autre part, par la canalisation 11, pour alimenter un dispositif de traitement 10' qui débarrasse l'eau du solvant (et de ses éventuels produits de dégradation) qu'elle contient de façon a recycler l'eau pure obtenue dans la chaudière 1. On notera que la totalité de l'eau impure peut être envoyée dans le condenseur auquel cas le dispositif de traitement 10' est inutile. De plus on a déjà décrit des dispositifs perfectionnés, fonctionnant suivant le principe du dispositif ci-dessus mais dans lesquels on utilise deux éjecteurs en série. Un dispositif selon la présente invention est représenté sur la figure 2. La comparaison de cette figure 2 avec la figure 1 montre que l'on y retrouve - 1 la chaudière, - 2 un éjecteur alimenté a partir de la chaudière et des vapeurs 3 provenant d'un condenseur 6, - un adsorbeur désorbeur 4, - une canalisation 5 conduisant les vapeurs du désorbeur 4 au condenseur 6, - un condenseur réfrigérant indirect 7 (alimenté ici par son aéroréfrigérant, 7 bis), - un décanteur 8, - un recyclage d'eau impure, en provenance du décanteur, par la canalisation 10 débouchant dans le pot 9 ; par la canalisation 11 le liquide du pot 9 est envoyé en tête du condenseur 6 ; de plus on a représenté selon l'invention - en 12 un échangeur-accutmilateur ; cet échangeur-accumulateur comporte à titre d'exemple de. réait sation des tubes verticaux parallèles 13 contenant un matériau caloporteur (par exemple un sel fondant à une tempera ture de l'ordre de 80 a 90 C) et une rampe 14 de pulvérisation de liquide, ledit liquide étant de l'eau pure ou une eau impure pré- levée sur la canalisation ll par exemple ; ledit échangeur-accumu- lateur peut être aliment en vapeur provenant du condenseur 6 par la canalisation 15 comportant une vanne ; les vapeurs sortent par la canalisation 56 également munie d'une vanne ; les vannes situées sur les canalisations 15 et 16 servent à isoler l'échangeur 12 celui-ci étant alors court-cirouité par la canalisation 17 ; les condensats provenant de 1 échangeur 12 sont recyclés par la cana lisation 13 et les vapeurs produites sont envoyées a l'éjecteur 2 par l'intermédiaire de la canalisation 19 On notera que > dans une demande de brevet antérieure, on 2 propose une mélioration nu dispositif représencé sur la figure 1, ladite amélioration consistant dans l'etilisation d'un deuxième éjecteur nonté en @érie avec l'éjecteur 2, ledit deuxièse éjecteur pouvant être olinent par des vapeurs provenant d'un deuxième condenseur ; il est clair que la présente invention peut également ---tre utilisée dans le cadre de ce dispositif mélieré. L'avantage ensentiel du procédé et du dispositif selon l'invention est le suivent : - dans une installation de récupération de solvant comme connue il y a quelques années la consommation de vapeur, par kg de solvant extrait du charbon actif, était de l'ordre de 3 a 4 kg, dans une installation telle que représentée la figure 1, éventuellement améliorée par l'utilisation de deux éjecteurs en série, ladite consommation de vapeur pouvait être abaissée jusqu'd être de l'ordre de 1,5 h 2,5 kg, - par la mise en oeuvre de la présenta invention ladite consommation de vapeur peut être abaissée jusqu'L être comprise entre 0,5 et 1,5 kg. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la désorption de charbon actif dans lequel ledit charbon actif est traité à l'aide de vapeur d'eau, le mélange gazeux résultant passant dans un condenseur où il est soumis à une condensation partielle, le fluide résultant étant à nouveau soumis à condensation, puis à décantation, puis à recir culation de l'eau impure dans ledit condenseur où elle se vaporise en partie pour être recyclée, grâce -. un thermocompresseur dans l'appareil do désorption du charbon actif, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on peut, pendant une partie du cycle de désorption, envoyer le fluide, sortant dudit condenseur, dans un échangeur accumulateur où il provoque, pa échange indirect, le réchauffage d'un ealoporteur dont i chaieur emmagasinée est restituée, pendant @@ phase de thauffage du charbon actif, à de l'eau afin de produire de la tapeur qui peut etre entraînée dans llappa- reil de désorption 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose, à la suite du condenseur (6) un déchargeur accumulsteur (12) comportant des tubes d'échange (13) contenant un caloporteur et une rampe de pulvérisation (14).