Brevet FR2585968A1 — publié le 19870213

La présente invention concerne une installation pour récupérer, dans un courant de gaz de traitement, des solvants tels que, par exemple, des hydrocarbures, notamment halogénés; cette installation comporte au moins une unité d'adsorption, à travers laquelle on fait passer le courant de gaz chargé de solvant, et un circuit de régénération pour régénérer chaque unité d'adsorption, dans lequel s'écoule un gaz de régénéra- tion, de préférence réchauffé; ce circuit de régénération com- porte au moins un réchauffeur et un refroidisseur pour le gaz de régénération. On connait divers modes de réalisation d'installations prévues pour récupérer des solvants dans un courant de gaz de traitement. Les installations les plus courantes utilisent des unités d'adsorption constituées par des récipients d'assez grande taille, qui sont garnis d'une matière adsorbante.Suivant le débit à traiter, le poids de matière adsorbante contenue dans un tel récipient peut atteindre une tonne, voire davanta- ge. Par le DE-OS 33 03 423, on connaît, par exemple, un procédé pour régénérer les unités d'adsorption d'une installa- tion servant à récupérer avec peu d'eau des solvants dans un courant gazeux, ce procédé consistant à utiliser une unité d'adsorption-régénération, dans laquelle le produit de désorp- tion extrait d'une unité d'adsorption est d'abord amené par un courant de gaz inerte. Ensuite, le gaz inerte sortant de l'uni- té d'adsorption-régénération subit un réchauffage, et on l'u- tilise alors dans le circuit de régénération de l'une des uni- tés d'adsorption du circuit principal. En employant une unité supplémentaire d'adsorption, on a la possibilité de préparer constamment un gaz inerte relativement très propre pour la régénération des unités d'adsorption du circuit principal,si bien que ce procédé connu permet d'obtenir un rendement très élevé, pour la désorption des diverses unités d'adsorption du système considéré. Cependant, l'installation servant à appliquer ce procé- dé connu est d'une réalisation extrêmement complexe et donc onéreuse en conséquence, car il faut utiliser, par exemple, des appareils compliqués et onéreux, pour pouvoir déterminer le taux de saturation et le seuil de saturation d'une unité d'adsorption en fonctionnement. En outre, dans une telle ins- tallation, il faut utiliser des vannes de précision de très hautes performances, pour répondre aux exigences strictes de la réglementation en vigueur. L'invention a pour but de proposer une installation de récupération du genre en question, pour récupérer des solvants dans un courant gazeux, cette installation pouvant être réali- sée d'une manière beaucoup plus simple, et pouvant donc être fabriquée beaucoup plus économiquement, avec un encombrement particulièrement réduit, grace à une construction par éléments modulaires. Selon l'invention, on obtient ces résultats avec une installation caractérisée en ce qu'elle comporte les particu- larités exposées comme suit: au moins une unité d'adsorption à travers laquelle on fait passer le courant de gaz de traite- ment chargé de solvant, et un circuit de régénération pour régénérer chaque unité d'adsorption, dans lequel s'écoule un gaz de régénération de préférence réchauffé, ce circuit de régénération comportant au moins un réchauffeur et un refroi- disseur pour le gaz de régénération; l'installation étant caractérisée en ce que chaque unité d'adsorption est consti- tuée par un disque d'adsorption qui est divisé en plusieurs secteurs, dont un secteur est associé au circuit d'adsorption, un deuxième secteur étant associé au circuit de régénération. L'installation conforme à l'invention présente les avantages suivants, par rapport aux installations connues du même genre: On peut faire fonctionner l'installation avec un rende- ment énergétique très poussé, car on peut mettre en oeuvre d'une manière très favorable des appareils qui économisent l'énergie, tels que, par exemple, des pompes de chaleur. En outre, l'installation selon l'invention comporte très peu de canalisations, avec un dispositif extrêmement sim- ple de régulation ou de commande. Cette installation peut être fQurnie prate à raccorder à chaque utilisareur, car on peut la réaliser avec un encombrement considérablement réduit.Les frais d'installation sont donc relativement faibles, et on peut réaliser une épuration complète, en disposant à la suite un dispositif de post-combustion. L'emploi d'un disque d'adsorption, au lieu des grands récipients connus qui sont encombrants, permet d'assurer une régénération continue de la substance adsorbante, car on peut communiquer au disque d'adsorption un mouvement de rotation continu et régulier, si bien que des parties constamment satu- rées de l'unité d'adsorption arrivent constamment dans le circuit de régénération, et s'y trouvent régénérées.Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'in- vention, un secteur de refroidissement est prévu sur le dis- que d'adsorption, constituant sur ce disque un troisième sec- teur, avantageusement accolé (dans le sens de la rotation) à la suite du secteur o s'effectue la régénération. Ainsi, après avoir été régénérée, une partie du disque en forme de secteur subit un refroidissement et se trouve donc prête à être utilisée pour l'adsorption. Le disque d'adsorption tournant présente un autre avan- tage intéressant, car on peut adapter l'installation d'adsorp- tion correspondante à divers débits d'adsorption. En effet, il suffit de faire tourner le disque d'adsorption à différen- tes vitesses de rotation, pour adapter l'installation consi- dérée à toute valeur voulue de débit, jusqu'à un régime maxi- mum, et le dispositif de régulation ou de commande à prévoir pour ce faire est extrêmement simple à réaliser par rapport aux installations connues. D'une manière avantageuse, chaque disque d'adsorption de l'installation conforme à l'invention contient une substan- ce adsorbante, constituée par du charbon actif. En pratique, il est intéressant de réaliser le disque d'adsorption en le divisant en plusieurs secteurs d'égale importance, par exem- ple au moyen de cloisons de séparation orientées radialement, et en garnissant ces divers secteurs de couches de charbon ac- tif, qu'il est possible de remplacer régulièrement et sans difficulté, après une certaine durée de fonctionnement de l'installation correspondante. Pour pousser davantage le taux d'épuration du courant de gaz de traitement qu'il s'agit de débarrasser des solvants qu'il contient, on peut aussi prévoir une installation com- portant plusieurs unités d'adsorption et donc plusieurs dis- ques d'adsorption, que l'on dispose l'un à la suite de l'au- tre. Dans un mode de réalisation intéressant, l'installation d'épuration selon l'invention comporte une deuxième unité d'adsorption, dont le secteur d'adsorption est associé au circuit de régénération d'une première unité d'adsorption,et dont le secteur de régénération est associé à un autre circuit de régénération. GrAce à ce mode de montage en cascade de deux unités d'adsorption, on peut ainsi épurer dans la deuxième unité d'adsorption le gaz de récupération qui est chargé de solvants. Dans le système considéré,la deuxième unité d'ad- sorption sert donc uniquement à épurer le gaz de régénération chargé de solvants, pour permettre de l'utiliser à nouveau ou de le mélanger au gaz de traitement épuré. Suivant une autre particularité de l'invention, on pré- lève au moins une partie du gaz de régénération refroidi et épuré, et on fait passer cette partie du gaz de régénération à travers un secteur de refroidissement du disque d'adsorption, pour faire revenir la substance adsorbante à une température voulue après sa régénération. D'autres particularités avantageuses de l'invention ressortiront de la description, qui va suivre, de quelques mo- des de réalisation de l'invention,donnés à titre d'exemples nullement limitatifs. On se référera aux dessins annexés,dans lesquels: Fig. 1 est un schéma fonctionnel d'une installation conforme a l'invention, pour récupérer des solvants dans un courant de gaz de traitement industriel; Fig. 2 représente un deuxième mode de réalisation d'une installation de récupération de solvants dans un courant ga- zeux, dans lequel on utilise une seule unité d'adsorption; et Fig. 3 est un schéma d'un disque adsorbant conforme à l'invention. La Fig. 1 montre un premier exemple de réalisation d'une installation de récupération de solvants, comportant deux unités d'adsorption 9 et 13, disposées à la suite l'une de l'autre. Les unités d'adsorption utilisées dans l'installation de la Fig. 1 sont constituées chacune d'un disque adsorbant, qui est représenté schématiquement sur la Fig. 3. Dans le mode de réalisation considéré à titre d'exem- ple sur la Fig. 3, le disque adsorbant est divisé en trois secteurs, à savoir un secteur principal 51, un secteur de ré- génération 52, et un secteur de refroidissement 53. Dans ce mode de réalisation, le secteur d'adsorption 51 est beaucoup plus important que le secteur de régénération 52 et que le secteur de refroidissement 53 On fait passer le courant gazeux de traitement chargé de solvants dans le secteur d'adsorption 51, le gaz de régéné- ration traverse le secteur 52, cependant qu'un fluide de re- froidissement, ou le gaz refroidi, passe à travers le secteur de refroidissement 53. Le disque adsorbant 50 est monté rotativement sur un axe central (non représenté), et on l'entraîne suivant un mou- vement de rotation régulier pendant le fonctionnement de l'installation, de manière à faire passer des parties succes- sives du secteur d'adsorption 51 dans le secteur de régénéra- tion 52, pour en effectuer la régénération dans ce secteur. Ainsi, la substance adsorbante du disque d'adsorption peut se trouver continuellement régénérée, et les parties régénérées du disque d'adsorption sont ensuite refroidies à une tempéra- ture désirée dans le secteur'de refroidissement 53, afin d'être à nouveau prêtes à jouer leur rôle d'adsorption en sortant du secteur de refroidissement 53. Le disque d'adsorption 50 est constitué de charbon actif. Bien que la Fig. 3 ne représente pas cette disposition, le disque d'adsorption 50 peut être divisé en secteurs d'éga- le importance, grâce à des cloisons intermédiaires orientées radialement, et les compartiments creux en forme de secteurs sont garnis de couches de charbon actif qui constituent ainsi l'agent adsorbant. Cette construction offre un avantage par- ticulier, car on peut ainsi rénover l'agent adsorbant sans difficulté dans quelques secteurs ou le rénover aussi dans tous les secteurs, sans avoir à remplacer le disque d'adsorp- tion lui-môme pour ce faire. Dans le système représenté sur la Fig. 1, les unités d'adsorption 9 et 13 sont ainsi constituées chacune par le disque d'adsorption de la Fig. 3. Dans l'installation de la Fig. 1, on introduit, par l'orifice 22, un gaz de traitement chargé de solvant, et ce gaz parvient, par l'orifice 23, au premier disque d'adsorp- tion ou plus exactement au secteur adsorbant 51 du disque d'adsorption. En passant à travers la substance adsorbante du disque d'adsorption 50, le gaz de traitement s'appauvrit en solvant et sort de l'installation sous forme de gaz de trai- tement épuré, en passant dans une canalisation 24 et un ven- tilateur 25. A l'endroit de l'orifice d'entrée 1, on introduit dans l'installation un gaz de régénération que l'on fait pas- ser à travers un réchauffeur 2 et une pompe de chaleur 7,puis dans un ensemble de canalisations 3,4 et 5. Une partie du gaz de régénération en question aboutit, par la canalisation 5,à un réchauffeur 6, après quoi ce gaz pénètre par un orifice 10 dans le secteur de régénération 52 (Fig. 3) du disque d'ad- sorption 50, et en sort par une canalisation 11 débouchant dans un refroidisseur 12 qui peut lui-mème faire partie d'une pompe de chaleur 8. Apres refroidissement du gaz de régénéra- tion enrichi en solvant, ce gaz arrive par l'orifice 14 dans le secteur d'adsorption 51 d'un deuxième disque d'adsorption (Fig. 3) o il subit un appauvrissement,pour redevenir disponible en tant que gaz de régénération épuré; ou bien, dans le cas du mode de réalisation considéré à titre d'exem- ple sur la Fig. 1, le gaz de régénération épuré aboutit,par une ligne 15, à un collecteur de sortie 21, par o s'écoule également le gaz de traitement épuré. Une deuxième partie du gaz de régénération précité passe, par la canalisation 4, à travers un autre réchauffeur 16, o il se réchauffe avant d'arriver, par une entrée 17, dans le secteur de régénération 52 du disque d'adsorption 50 qui peut ainsi subir une régénération continue, car ce disque est également entraîné en rotation. En sortant du secteur de régénération o il s'est enrichi de solvant, le gaz de régé- nération arrive, par une canalisation 18, à un refroidisseur 19, o il abandonne sa charge de solvant, qui est recueillie dans un réservoir de solvant 26. Le gaz de régénération ainsi débarrassé de solvant est alors disponible à nouveau sous forme de gaz de régénération épuré, ou bien peut passer dans une canalisation 20 aboutissant au collecteur de sortie 21 par lequel s'écoule également le gaz de traitement épuré. L'installation représentée sur la Fig. 1 offre des avantages décisifs par rapport aux installations classiques, car l'ensemble des équipements de régulation et de commande à prévoir est très réduit; il suffit en effet de faire tour- ner chaque disque d'adsorption 50 à la vitesse de rotation appropriée pour obtenir le débit voulu à l'endroit de chaque disque, ce qu'on peut assurer avec un dispositif de régula- tion ou de commande très simple. Pour un spécialiste, il est évident qu'on peut mettre en oeuvre d'autres pompes de chaleur, par exemple entre le refroidisseur 19 et le réchauffeur 16, sans sortir pour au- tant du cadre de la présente invention. En outre, il est possible d'augmenter le nombre des unités d'adsorption et des disques d'adsorption disposés à la suite l'un de l'autre, de manière à utiliser plus de deux disques d'adsorption dans une même installation. Dans le mode de réalisation de la Fig. 1, on aspire à travers l'installation, le gaz de traitement ainsi que le gaz de régénération au moyen d'un ventilateur 25. Mais il est également possible de refouler sous pression le gaz de trai- tement ainsi que le gaz de régénération à travers l'installa- tion. Le gaz de traitement peut être constitué par de l'air de traitement, alors que le gaz de régénération peut être constitué par de l'air de régénération, ou aussi par un gaz inerte. Dans le deuxième mode de réalisation considéré à titre d'exemple sur la Fig. 2, on utilise une seule unité d'adsorption 33 constituée par un disque d'adsorption 50 (Fig. 3), à la différence du mode de réalisation de la Fig.1. Dans le cas de l'installation de la Fig. 2, le gaz de traite- ment chargé de solvant pénètre dans l'installation par l'en- trée 31, et passe dans une canalisation 32 puis dans le sec- teur d'adsorption 51 du disque d'adsorption 50; et le gaz ainsi épuré s'écoule dans une canalisation 34 et traverse un ventilateur 35 pour sortir alors de l'installation. Par l'orifice d'entrée 36, on introduit dans l'instal- lation un gaz de régénération qui est réchauffé à la rempé- rature de régénération voulue par un réchauffeur 37, avant de passer dans l'entrée 38, par o le gaz réchauffé pénètre dans le secteur de régénération (52) du disque d'adsorption (Fig. 3). Le gaz sort du secteur de régénération par l'orifice 39 pour passer à travers un refroidisseur, o le gaz de régénération se trouve appauvri et cède du solvant, qui est recueilli dans un réservoir à solvant (non représenté). Le gaz de régénération ainsi épuré et refroidi passe alors dans une canalisation 41 ou 42. En passant dans la canalisa- tion 41 et dans la canalisation 47 disposée à la suite, le gaz de régénération épuré peut être mélangé avec le gaz de traitement chargé de solvant. Le gaz de régénération épuré peut aussi passer, au moins en partie, dans une canalisation 42 (schématisée en trait tireté), pour aboutir au secteur de refroidissement 53 du disque d'adsorption 50, de manière à assurer le refroidissement des parties régénérées du disque d'adsorption. Le gaz de régénération peut alors passer dans une canalisation 46 (en trait tireté), soit pour être à nou- veau introduit dans l'installation en tant que gaz de régéné- ration épuré, soit pour être mélangé au gaz de traitement chargé de solvant, comme indiqué pour le mode de réalisation considéré à titre d'exemple sur la Fig. 2. Dans le cas de l'installation de la Fig. 2, on aspire à travers l'installation le gaz de traitement chargé de sol- vant ainsi que le gaz de régénération. Mais il est également possible de refouler sous pression le gaz de traitement ainsi que le gaz de régénération, à travers l'installation. On a prévu dans l'installation deux vannes 43 et 44, qui servent à régler la proportion de gaz de refroidissement et la proportion de gaz de régénération à mélanger avec le gaz de traitement. Dans le cas de l'installation de la Fig. 2, on peut également commander ou régler le débit d'une manière très simple, en agissant sur la vitesse de rotation du disque d'ad- sorption 50, pour commander cette vitesse à la demande, ou la régler en fonction du débit à assurer. Pour un spécialiste il est évident, aussi bien dans le cas de l'installation de la Fig. 1 que dans celui de l'ins- tallation de la Fig. 2, qu'on peut réaliser diverses variantes et modifications, sans sortir pour autant du cadre de la pré- sente invention. Ainsi, par exemple, on peut ajouter au moins une pompe de chaleur à l'installation de la Fig. 2, pour amné- liorer l'économie d'énergie en fonctionnement. Egalement, il est évident qu'on peut réaliser l'instal- lation de la Fig. 1 ainsi que celle de la Fig. 2 sous une for- me très compacte, disposée à la verticale ou à l'horizontale (par rapport à l'orientation des disques d'adsorption), de ma- nière à pouvoir construire et agrandir les deux modes de réa- lisation suivant le principe des éléments modulaires. D'autre part, on peut faire fonctionner toute l'instal- lation avec un excellent rendement énergétique, et la rénova- tion de la substance adsorbante s'effectue de manière très simple, si on réalise chacun des disques d'adsorption en sec- teurs séparés, qui sont garnis chacun de couches de charbon actif, comme déjà exposé. On notera en outre qu'il est également possible de construire les disques d'adsorption sous une autre forme que celle qu'on a décrite, pour utiliser par exemple, au lieu des secteurs séparés de chaque disque d'adsorption, des cartouches filtrantes interchangeables, dont une au moins se trouve cons- tamment dans le circuit de régénération. Ce genre de construc- tion est décrit par exemple dans la demande de brevet allemand DE-OS 31 00 788. Enfin, il est également possible de faire circuler le gaz de régénération pour qu'il passe à travers chaque disque d'adsorption, soit dans le même sens que le gaz de traitement, soit dans le sens opposé. L'installation de la Fig. 1, ainsi que celle de la Fig. 2 présentent un avantage particulier dû au fait qu'il est inutile de prévoir aucune manoeuvre de commutation entre les diverses unités d'adsorption, pour faire entrer dans un circuit de régénération l'une ou l'autre de ces unités d'ad- sorption, car il est possible d'effectuer une régénération continue dans chaque unité d'adsorption. Et ceci permet d'éviter toute une série de canalisations, de vannes, et de dispositifs de surveillance qu'il faudrait prévoir autrement pour surveiller le taux de saturation de la substance adsor- bante. Toutes les particularités techniques mentionnées dans la description et représentées sur les dessins ont leur im- portance pour l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation pour récupérer dans un courant de gaz de traitement des solvants tels que par exemple des hydrocar- bures notamment halogénés, cette installation comportant au moins une unité d'adsorption à travers laquelle on fait pas- ser le courant de gaz de traitement chargé de solvant, et un circuit de régénération pour régénérer chaque unité d'adsorp- tion, dans lequel s'écoule un gaz de régénération de préf é- rence réchauffé, ce circuit de régénération comportant au moins un réchauffeur et un refroidisseur pour le gaz de régé- nération; l'installation étant caractérisée en ce que chaque unité d'adsorption (9,13; 45) est constituée par un disque d'adsorption (50) qui est divisé en plusieurs secteurs (51, 52,53), dont un secteur (51) est associé au circuit d'adsorp- tion (22,23,24,14,15; 32,34), un deuxième secteur (52) étant associé au circuit de régénération (1,3,5,6,10,11; 36-41,44, 47). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au deuxième secteur (52) est accolé au moins un troi- sième secteur (53), qui est associé à un circuit de refroidis- sement (43,42,45,46). 3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moins un disque d'adsorption (50) contient une substance adsorbante constituée par du charbon actif. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le disque d'adsorption (50) est divisé en secteurs d'égale importance (52,53) par des cloisons de séparation orientées radialement. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque secteur (51,52,53) est garni de couches de charbon actif en forme de secteurs. 6. Installation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque disque d'adsorption (50) peut être animé d'un mouvement de rotation, pour assurer une régé- nération continue. 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs unités d'adsorp- tion (9,13; 33) disposées à la suite l'une de l'autre. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième unité d'adsorption (13), dont le secteur d'adsorption (51) est associé au circuit de régénération (6,10,11,12) d'une première unité d'adsorption (9), et dont le secteur de régénération (52,53) est associé à un autre circuit de régénération (3,4,16,17,18,19). 9. Installation selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que chaque circuit de régénération (5,6, ,11,12,4,16, 17,18,19) comporte un réchauffeur (6,16)-disposé du côté de l'entrée du disque d'adsorption (9,13), et un re- froidisseur (12,19) du côté de la sortie du disque d'adsorption (9,13). 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte une pompe de chaleur (8), disposée en- tre chaque réchauffeur (6,16) et le refroidisseur associé (12, 19). 11. Installation selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte une pompe de chaleur (7), disposée entre l'entrée (1,2) du gaz de régénération et la sortie (18,19) de ce gaz. 12. Installation selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une canalisation (15,20,21) pour amener le gaz de régénération après son épura- tion dans le courant de gaz de traitement épuré. 13. Installation selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une canalisation (43,42), pour prélever, dans le circuit de régénération, au moins une partie du gaz de régénération refroidi et épuré,et pour faire passer cette partie du gaz de régénération à travers un secteur de refroidissement (53) du disque d'adsorption (33) (Fig. 2). 14. Installation selon la revendication 13, caractéri- sée en ce que le gaz de régénération qui sort du secteur de refroidissement (52) se trouve mélangé au gaz de traitement épuré. 15. Installation selon l'une des revendications 7 à 14, caractérisée en ce que le gaz de régénération circule à tra- vers chaque unité d'adsorption, dans le sens opposé à celui du courant de gaz de traitement. 16. Installation selon l'une des revendications 7 à 15, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour faire cir- culer par aspiration à travers le système le gaz de traitement ainsi que le gaz de régénération. 17. Installation selon l'une des revendications 7 à 15, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour refouler sous pression à travers le système le gaz de traitement ainsi que le gaz de régénération. 18. Installation selon l'une des revendications 7 à 17, caractérisée en ce que le gaz de traitement et le gaz de régé- nération sont constitués par de l'air. 19. Installation selon l'une des revendications 7 à 17, caractérisée en ce que le gaz de régénération est constitué par un gaz inerte.