Brevet FR2701864A1 — publié le 19940902

La présente invention est relative à l'adsorption de gaz. Plus particulièrement elle a pour objet un dispositif d'adsorption de gaz et un procédé pouvant servir à la fabrication d'un tel dispositif d'adsorption de gaz. Pour retirer un ou plusieurs composants indésirables d'un mélange gazeux, il est connu de faire passer ce mélange gazeux sur une masse poreuse composée de partie de substances spécifiquement adsorbante de l'un ou de plusieurs des composants indésirables. La substance active pour l'adsorption qui peut être un mélange de composants doit présenter une porosité suffisante pour satisfaire au domaine de pertes de charges admissibles sur le mélange gazeux et une surface spécifique (m2 par m3 ou par kg) importante pour offrir une surface active d'adsorption permettant de retirer une fraction la plus grande possible du ou des polluants sur le trajet imposé au gaz à épurer. Par le document US 4 586 941, on connaît un dispositif d'adsorption comprenant une cartouche constituée d'au moins une paroi latérale sensiblement étanche, reposant sur un fond poreux contenant un lit épurant composé de charbon actif. Ce dispositif connu pose un problème technique lié au poids qui impose d'employer des appareils de levage pour le remplacement de la cartouche Ce problème technique est développé ci-après. En principe la substance active n'est utile que sur une faible épaisseur, les phénomènes d'adsorption étant essentiellement une réaction de surface. Il suffit donc de disposer la substance active à la surface d'un support granulaire qui assure la porosité requise. L'inconvénient est que la masse de substance active est en général réduite par rapport à la masse totale de l'adsorbant, c'est-à-dire du support et de la substance active. Cet inconvénient peut être rédhibitoire dans les cas où l'on désire disposer de masses d'adsorption facilement remplaçables, manipulables sans appareillage de levage par un ou deux hommes mais présentant néanmoins une durée de fonctionnement suffisante pour ne pas nécessiter de trop fréquents remplacements. De plus, il est nécessaire pour la fabrication d'un moyen d'adsorption de gaz que les éléments le constituant présentent une mouillabilité importante. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, le dispositif suivant l'invention est un moyen d'adsorption léger et d'une durée de fonctionnement importante car son lit épurant est constitué d'éléments adsorbants formés par des supports sensiblement sphériques en matériau polymérique expansé revêtu d'une couche mince de matière active, ladite cartouche étant fermée par un fond et un couvercle poreux. Afin que le dispositif d'adsorption soit aisément manipulable, la cartouche remplit un panier comportant au moins une poignée de manipulation. Suivant une autre caractéristique, l'élément adsorbant comprend une substance agglutinante et un agent tensioactif. Le procédé de fabrication du dispositif adsorbant, se caractérise par les étapes successives suivantes - Introduction d'au moins un matériau polymérique expansé, une matière active sous forme pulvérulente, de l'eau ou un solvant approprié et une substance agglutinante dans un récipient étanche et confiné - agitation dudit récipient - retrait du récipient de l'ensemble formé par le matériau polymérique expansé, la matière active, l'eau ou le solvant et la substance agglutinante - séchage à l'air de la masse adsorbante. L'invention sera aisément comprise à l'aide de la description suivante et des dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une coupe verticale de la masse d'adsorption selon l'invention, montrée en place dans le conduit chargé de canaliser les gaz à épurer ; - la Fig. 2 est une vue en perspective partiellement arrachée de la masse d'adsorption selon l'invention ; - la Fig. 3 est une vue partiellement arrachée d'une particule constituant la masse d'adsorption selon l'invention, - la Fig. 4 est un exemple d'application de la masse d'adsorption selon l'invention au cas de la réception d'un réseau en refoulement arrivant à une station d'épuration. Le dispositif 1 d'adsorption de gaz 2 représenté à la Fig. 1, se compose d'un panier cylindrique 10 composé d'un treillis à larges mailles avec un fond et un couvercle de protection amovible 11. Le panier 10 comprend une cartouche 20 contenant une masse ou un lit épurant 30. Il est destiné à protéger des chocs la cartouche 20. Le panier 10 comporte à sa partie supérieure des poignées de manipulation 12 typiquement au nombre de deux mais pouvant en comporter un nombre différent. Il est logé dans le conduit 3 du regard épurateur interposé sur le trajet des gaz 2 à épurer figuré par les flèches, et reposant sur une assise annulaire 4, prévue à cet effet dans le conduit cylindrique 3, munie d'un élément d'étanchéité 40 de type connu, par exemple un élément à section rectangulaire dont deux faces opposées adhérent aux parois et les deux autres faces opposées perpendiculaires à la paroi dépourvues de moyen d'adhérence restent libres de se déformer et de se déplacer par rapport à la paroi. (Voir document français FR-A-2 670 519 au nom de la Demanderesse). Cet élément empêche les gaz à épurer de circuler entre les parois du conduit 3 et la surface extérieure du panier cylindrique 10. La panier 10 contient la cartouche 20 de forme cylindrique également composée d'un couvercle à clairevoie 21, d'un fond 22 lui aussi à claire-voie et d'une paroi latérale 23 sensiblement étanche aux gaz ce qui canalise le flux gazeux à épurer entrant par le fond 22 et sortant par le couvercle 21 qui traverse ainsi toute la hauteur de la masse épurante 30 constituée de particules décrites plus loin. Le panier 10 est en particulier en métal tel que de l'acier inoxydable résistant à la corrosion ou éventuellement en un matériau polymérique. La planéité du fond 22 permet d'assurer une étanchéité relative avec le joint 40. Le dispositif 1 d'adsorption contenu dans le panier 10 et représenté à la Fig. 2 est constitué de la cartouche 20 ajustée dans le panier 10 ferme au moyen du couvercle 21. La cartouche 20 est entièrement remplie par la masse épurante 30. Sur ce dessin la paroi latérale 23 est représentée à claire-voie ainsi que le couvercle 21 et le fond 22. Il est préférable de réduire ou d'empêcher le passage des gaz au travers de la paroi 23 soit en adaptant une maille très fine, soit en remplaçant la paroi 23 treillissée par une paroi pleine. Les parois de la cartouche 20 sont réalisées typiquement en matière plastique ainsi que les couvercle 21 et fond 22, la paroi latérale 23 peut être envisagée en feuillard d'acier inoxydable mince. La masse épurante 30 contenue dans la cartouche 20, est constituée de particules 31. Chaque particule telle que représentée à la Fig. 3 est revêtue d'une couche mince de substance active 32 disposée à la surface d'un support sensiblement sphérique composé d'une mousse expansée d'une matière polymérique 33. Afin que le dispositif d'adsorption de gaz soit d'une grande élasticité, les supports en matériau polymérique expansé 33 sont des billes de polystyrène expansé ou de chlorure de polyvinyle cellulaire. La substance active 32 utilisée sous forme pulvérulente est appliquée à la surface de la particule en mousse expansée à l'aide d'une substance agglutinante utilisée sous forme liquide avec éventuellement une addition d'agent tensioactif pour faciliter le mouillage. La substance active est par exemple constituée d'oxydes de fer. Les particules 31 recouvertes de la substance active, une fois séchées, sont placées dans la cartouche 20 et constituent la masse épurante 30. Le support de la masse épurante 30 est réalisé en mousse de polystyrène mais en variante, il est réalisé en d'autres matières plastiques non biodégradables d'une masse spécifique de 15 à 50 kg/m3, telles que du polychlorure de vinyle, du polyéthylène, du polypropylène etc. Un exemple détaillé de réalisation d'une masse épurante 30 est donné ci-après. Il est relatif à la captation de l'hydrogène sulfuré H2S produit dans un réseau d'assainissement. La substance active pour l'adsorption de l'hydrogène sulfuré est constituée d'oxydes de fer hydratés ou non qui fixent l'hydrogène sulfuré selon un procédé comprenant une étape intermédiaire de formation d'un sulfure de fer instable en présence d'oxygène qui régénère dans une deuxième étape les oxydes de fer et laisse le soufre sous forme élémentaire. Les essais ont porté sur la constitution d'une masse d'adsorption avec pour support d'une part des billes de polystyrène expansé de diamètre moyen 3 mm et d'autre part des billes d'argile expansée de diamètre moyen 10 mm. A des fins de comparaison nous avons calculé les caractéristiques d'un lit de billes d'argile expansée de diamètre moyen 3 mm. Polystyrène Argile expansée + moyen 3 10 3 masse totale 90 700 612 g/i masse d'oxyde 70 15 78 de fer g/l % oxyde de fer 77,8 2,1 12,7 Pour constituer la cartouche 20 destinée à être placée dans un regard de diamètre 800 mm, nous avons adopté les dimensions : diamètre 600 mm, hauteur 400 mm, volume de la masse 113 litres. Avec un support en polystyrène cette masse représentera 10,2 kg dont 7,9 kg d'oxydes de fer. Avec un support en billes d'argile expansée de même diamètre (3 mm) la masse d'adsorption sera de 69,2 kg dont 8,8 kg d'oxydes de fer. Il faut ajouter le poids de la masse d'adsorption au poids du support. La Fia. 4 représente une installation d'assainissement d'eau polluée constituée d'un réseau comportant au moins une station 6 de relevages d'eaux usées ou polluées 5 alimentant une conduite en refoulement 7 où peuvent se développer des gaz indésirables 2 tels que de l'hydrogène sulfuré, un regard désorbeur conforme à celui de la demande de brevet français n0 92-10734 composé de deux parties : une cheminée désorbeuse 3' avec un rétrécissement 3'a formant trompe à eau et une cheminée d'adsorption 3 en communication haute et basse avec la cheminée 3', le moyen d'adsorption 1 étant interposé entre ces deux communications sur le trajet des gaz 2 mis en mouvement par la trompe à eau. Une conduite gravitaire 8 prenant naissance à la base de la cheminée 3 aboutissant à la station d'épuration 9. La circulation de l'eau 5 se fait depuis la station 6 de relevage de l'eau polluée 5 au moyen des conduites de refoulement 7 ou d'écoulement gravitaire 8 suivant la géométrie du terrain. Une pompe 7a située à la base des conduites de refoulement 7 permet d'entraîner l'eau 2. Les conduites gravitaires 8 aboutissant dans la station d'épuration 9. Le regard épurateur situé entre la conduite de refoulement 7 et la conduite gravitaire 8 assure la continuité de la circulation d'eau 5 entre ces deux conduites et a pour fonction d'assurer par choc la désorption des gaz indésirables 2 formés dans la section en refoulement et tout particulièrement l'hydrogène sulfuré H2S. La masse d'adsorption 1 placée dans la cheminée 3 est telle que définie ci-dessus. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'adsorption de gaz comprenant une cartouche (20) constituée d'au moins une paroi latérale (23) sensiblement étanche, reposant sur un fond poreux (22) contenant un lit adsorbant, caractérisé par le fait que le lit adsorbant est constitué d'éléments adsorbants formés par des supports sensiblement sphériques en matériau polymérique expansé revêtu d'une couche mince de matière active, ladite cartouche étant fermée par un couvercle poreux (21). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la cartouche (20) remplit un panier (10) comportant au moins une poignée de manipulation (12). 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'élément adsorbant comprend une substance agglutinante et un agent tensioactif. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la cartouche (20) et le panier (12) sont cylindriques. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la substance active est constituée d'oxydes de fer. 6.- Moyen selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les supports en matériau polymérique expansé sont des billes de polystyrène expansé ou de chlorure de polyvinyle cellulaire. 7.- Procédé de fabrication d'un dispositif typiquement conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes - Introduction d'au moins, un matériau polymérique expansé, une matière active sous forme pulvérulente, de l'eau ou un solvant approprié et une substance agglutinante dans un récipient étanche et confiné - agitation dudit récipient - retrait du récipient de l'ensemble formé par le matériau polymérique expansé, la matière active, l'eau ou le solvant et la substance agglutinante - séchage. 8.- Installation d'assainissement d'eau polluée ou usée (5) constituée d'un réseau comportant au moins, une station de relevage (6) de l'eau usée, reliée à des conduites de refoulement (7) ou d'écoulement gravitaire (8) suivant la géométrie du terrain, une pompe étant située à la base des conduites de refoulement, les conduites gravitaires aboutissant dans une station d'épuration (9), un regard assurant la jonction des conduites de refoulement (7) aux conduites gravitaires (8), au moins un de ces regards étant constitué de deux cheminées (3, 3' 5) reliées entre elles au niveau de leurs parties respectivement hautes et basses, la première cheminée (3') présentant au niveau de sa partie médiane un rétrécissement (3'a) formant trompe à eau, la deuxième cheminée (3) comprenant dans sa partie médiane un dispositif d'adsorption (1), caractérisée en ce que le dispositif d'adsorption (1) est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6.