Brevet FR2731364A1 — publié le 19960913

L'invention concerne un procédé de dépollution des atmosphères polluées. Le procédé selon l'invention s'applique à la dépollution d'atmosphères polluées très diverses telles que, par exemple, les atmosphères des enceintes de travail où sont libérés des composés organovolatils (COV), du gaz carbonique légèrement radio-actif, ou encore de la vapeur d'eau. II peut ainsi s'agir d'atmosphères polluées issues de cabines ou salles de peinture, de chambres ou réacteurs de synthèse, de salles d'imprégnation de composites, de citernes d'hydrocarbures etc..., etc... A ce jour, plusieurs solutions sont connues pour la dépollution des atmosphères polluées. Aucune d'entre elles n'est réellement satisfaisante. De nombreux procédés connus utilisent la destruction thermique ou la destruction catalytique des résidus polluants. De telles destructions présentent de nombreux inconvénients. La destruction thermique ne peut s'appliquer qu'aux composés organo-volatils aisément combustibles. La destruction catalytique peut s'accompagner, quant à elle, de la destruction rapide du lit catalytique par certains polluants, tels que les solvants chlorés. De plus, lors de ces destructions, de nombreux composés génèrent des gaz toxiques, nocifs ou corrosifs. D'autre part, il n'est pas toujours souhaitable de détruire les résidus polluants. Par exemple, on peut vouloir récupérer certains composés organo-volatifs tels que les solvants toxiques ou radio-actifs. Un premier procédé connu de récupération consiste à faire passer les effluents gazeux chargés de résidus polluants à travers des cartouches filtrantes contenant un milieu absorbant tel que, par exemple, des granules de zéolithe, de l'huile ou encore du charbon actif. Lorsque le milieu absorbant est saturé de résidus polluants, les cartouches filtrantes sont régénérées dans des unités spécialisées par désorbtion des composés capturés. Les composés polluants sont alors récupérés par condensation à l'aide d'un groupe de froid. Cette méthode de récupération est lourde et fastidieuse. II n'est en effet pas possible de traiter des volumes importants d'atmosphères polluées sans mettre en oeuvre des dispositifs coûteux et encombrants.De plus, dans certains cas, le milieu absorbant peut être détruit lors de la régénération des cartouches filtrantes et il est alors nécessaire de le remplacer. Avantageusement, et comme cela apparaîtra ultérieurement, le procédé selon l'invention est adapté à la dépollution de volumes d'atmosphères de dimensions très variées, y compris des volumes de dimensions importantes, sans difficulté. Un autre procédé connu utilise la condensation et la solidification des éléments polluants autour de billes métalliques refroidies formant tas dans une enceinte. Ce procédé consiste à guider l'atmosphère polluée à travers le tas de billes refroidies de façon que s'effectue la condensation et la solidification des éléments polluants autour des billes. Selon ce procédé les billes sont refroidies à l'aide d'azote liquide de façon à assurer correctement les phénomènes de condensation et de solidification mentionnés cidessus. Une fois les éléments polluants récupérés, les billes métalliques sont évacuées de l'enceinte avant d'y être réintroduites par un dispositif de recyclage. Un tel procédé présente de nombreux inconvénients. En effet, le dispositif de recyclage est complexe et présente une forte déperdition thermique. D'autre part, des gaz polluants fortement chargés en vapeur d'eau conduisent à la formation de blocs de glace autour des billes métalliques et il s'en suit un blocage du dispositif de recyclage. II en est de même des atmosphères très chargées en aérosols de peinture ou en graisse qui conduisent aussi à agglomérer des billes métalliques entre elles. L'invention ne présente pas ces inconvénients. A titre d'exemple, des atmosphères polluées dont le taux d'hygrométrie atteint des valeurs supérieures ou égales à 70 % peuvent être dépolluées. La présente invention concerne un procédé de dépollution d'atmosphères contenant des éléments polluants, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'accrétion par congélation desdits éléments polluants autour de particules froides dispersées dans ladite atmosphère. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention les particules froides sont des billes de glace. Comme cela a été mentionné ci-dessus, l'invention permet avantageusement de ne pas générer de gaz toxiques ou encore de dépolluer sans difficulté des atmosphères dont le taux d'hygrométrie est élevé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait avec référence aux figures ci-annexées parmi lesquelles: - La figure 1 représente une première application du procédé de dépollution selon l'invention, - La figure 2 représente une deuxième application du procédé de dépollution selon l'invention, - La figure 3 représente une troisième application du procédé de dépollution selon l'invention, - La figure 4 représente une quatrième application du procédé de dépollution selon l'invention. Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments. La figure 1 représente une première application du procédé de dépollution selon l'invention. L'atmosphère à dépolluer est introduite dans l'enceinte de dépollution 1 par des tuyaux 3 situés au bas de l'enceinte 1. Des billes de glace 10 sont maintenues en sustentation à l'intérieur de l'enceinte 1 de façon à constituer un lit fluidisé de volume V. Le volume V est le volume situé dans l'enceinte 1 entre la plaque 16 sur laquelle repose le lit fluidisé et le niveau N qui représente la surface du lit fluidisé. La valeur de la pression de l'atmosphère à dépolluer est ajustée de façon à assurer l'existence du lit fluidisé et, ainsi, à éviter que les billes de glace ne se soudent entre elles. Cette valeur peut être, par exemple, égale à 2 10+5 Pa. De façon générale, la valeur de la pression de l'atmosphère à dépolluer dépend du volume de l'enceinte 1 et de la masse des billes de glace. Chaque bille de glace capte et congèle à sa surface des éléments polluants. La température des billes de glace est préférentiellement inférieure ou égale à moins 70 degrés Celsius de façon à pouvoir congeler une grande variété de solvants. La plaque 16 perforée de trous 17 et préférentiellement vibrante permet aux billes de glace d'être contenues dans le volume V tant qu'elles ne sont pas trop alourdies par les éléments polluants qu'elles captent. Lorsqu'elles sont alourdies par les éléments polluants, les billes de glace s'évacuent vers le bas de l'enceinte 1 en passant à travers les trous 17 de la plaques 16. Elles forment alors un tas 18 situé au fond de l'enceinte 1. Un censeur de poids 13 évalue le poids du tas 18. Lorsque le poids du tas 18 atteint un certain seuil une information issue du censeur 13 est envoyée par tout moyen connu 15 au circuit de contrôle 12 d'alimentation de l'enceinte 1 en billes de glace. Un certain nombre de billes de glace 10 situées dans le réservoir 11 sont alors envoyées dans l'enceinte 1 de façon à participer au processus de dépollution. Simultanément, le tas 18 de billes de glace est évacué de l'enceinte 1 et est récupéré dans un récipient 14. L'ensemble 19 constitué par l'eau glacée et les éléments polluants recueillis dans le récipient 14 peut alors subir, par exemple, une fusion de façon à récupérer séparément l'eau et les éléments polluants. Avantageusement, I'eau froide recueillie après la fusion peut servir à refroidir le dispositif de dépollution lui-même ou tout autre dispositif nécessitant d'être refroidi. L'atmosphère dépolluée s'évacue vers le haut de l'enceinte 1 par le tube de sortie 7. Préférentiellement, un échangeur thermique 20 permet de refroidir l'atmosphère polluée à l'aide de l'atmosphère dépolluée qui est évacuée. La figure 2 représente une deuxième application du procédé selon l'invention. Selon cette deuxième application, la pression subie par les billes de glace est plus élevée que selon la première application. A titre d'exemple, et toutes choses égales par ailleurs, cette pression peut être de l'ordre de 4 10+5 Pa. La présence de la plaque perforée 16 n'est alors plus nécessaire pour contribuer au maintien des billes de glace en sustentation. La pression subie par les billes de glace suffit à les maintenir en sustentation tant que leur poids n'est pas trop élevé. Cette pression peut être due à la seule pression de l'atmosphère polluée ; elle peut aussi être due à la pression combinée de l'atmosphère polluée et d'air extérieur. De façon préférentielle, selon ce mode de réalisation, une grille de répartition 21 située dans la partie haute de l'enceinte 1 permet de répartir quasi-uniformément dans l'enceinte 1 les billes de glace provenant du réservoir 11. Comme cela apparaît clairement sur la figure 3 les autres éléments constitutifs du dispositif de mise en oeuvre de l'invention sont identiques aux éléments décrits en figure 2. La figure 3 représente une troisième application du procédé de dépollution selon l'invention. Ce mode de réalisation concerne plus particulièrement les cas où on désire traiter de grands débits d'atmosphère polluée. II est par exemple possible de dépolluer des atmosphères dont le débit peut atteindre plusieurs milliers de m3 par heure. Cette application est caractérisée par l'établissement d'un cyclone de Bertin à l'intérieur de l'enceinte 1. L'enceinte 1, le tube 3 d'accès de l'atmosphère polluée ainsi que le tube 7 par lequel s'effectue l'évacuation de l'atmosphère dépolluée sont alors configurés de façon connue afin de constituer un dispositif communément appelé "cyclone". Le courant d'air cyclonique t qui s'établit entre l'accès 3 et la sortie 7 fait tourbillonner les billes de glace. Comme pour les applications précédentes, les billes de glace captent et congèlent à leur surface les éléments polluants. II s'en suit un alourdissement des billes de glace dont l'évacuation et l'alimentation s'opèrent comme indiqué précédemment. De même que selon le mode de réalisation décrit en figure 3, de façon préférentielle, une grille de répartition 21 située dans la partie haute de l'enceinte 1 permet de répartir quasi-uniformément les billes de glace provenant du réservoir 11. Préférentiellement, un échangeur thermique permet de refroidir l'atmosphère polluée qui arrive à l'aide de l'atmosphère dépolluée qui est évacuée. Pour des raisons de commodité, I'échangeur thermique n'a pas été représenté sur la figure 3. La figure 4 représente une quatrième application du procédé de dépollution selon l'invention. Selon les applications du procédé de dépollution décrit aux figures 1, 2 et 3, les billes de glace dispersées dans l'atmosphère polluée sont maintenues en sustentation par la pression qu'exerce sur elles l'atmosphère contenant les éléments polluants. Selon l'application décrite en figure 4 la dispersion des billes de glace est assurée par leur projection à l'aide d'un pistolet à glace 23. Le réservoir 11 est alors un réservoir pressurisé tel qu'une sableuse cryogénique. Sous l'effet de la vitesse qui les anime, les billes de glace traversent l'atmosphère polluée contenue dans l'enceinte 1. Durant leur traversée de l'enceinte 1, les billes de glace captent et congèlent les éléments polluants. Les billes de glace ayant capté les éléments polluants s'accumulent alors à l'extrémité de l'enceinte 1 située à l'opposé du pistolet à glace 23. Une vanne tarée 22 permet l'évacuation dans un récipient 14 des billes de glace ainsi accumulées de façon à constituer l'ensemble 19 d'eau glacée et d'éléments polluants. Les éléments polluants peuvent alors être récupérés comme décrit dans les applications mentionnées cidessus. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, et quel que soit le type d'application de ce mode de réalisation, il n'est pas nécessaire de concevoir un circuit de refroidissement des billes de glace. Avantageusement, la présence d'une cuve d'azote liquide n'est donc pas nécessaire. Les billes de glace peuvent être stockées dans le seul réservoir 11. Elles peuvent aussi provenir d'un appareil permettant de les générer tel que celui décrit dans le brevet français n" 88 0562 déposé le 28 avril 1988 au nom du Commissariat à l'Energie Atomique. Les différents procédés décrits aux figures 1, 2, 3 et 4 ont des applications préférentielles selon le volume des atmosphères à dépolluer ou encore le taux de pollution des atmosphères polluées. Ainsi, les procédés décrits aux figures 1 et 2 sont-ils mieux adaptés pour des atmosphères dont le taux de pollution en composés organo-volatils à une valeur de l'ordre de quelques centaines de mg par m3 alors que les procédés décrits aux figures 3 et 4 sont mieux adaptés pour des atmosphères dont le taux de pollution est supérieur ou égal à 1000 mg par m3. Avantageusement, le procédé de l'invention permet de dépolluer simultanément des atmosphères chargées en résidus polluants de nature très différente. II est en effet possible de dépolluer simultanément des atmosphères contenant des aérosols, des embruns fin de peinture et des composés organo-volatils. Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention le procédé de dépollution utilise des billes de glace permettant de condenser les résidus polluants sur leur surface. De façon plus générale, I'invention conceme cependant tout type de particules froides permettant d'être brassées comme indiqué aux figures 1, 2, 3 et 4 de façon à capter et congeler les résidus polluants sur leur surface. Ces particules froides peuvent être des particules de glace carbonique. Comme dans le cas des billes de glace, il est alors possible de récupérer facilement les résidus polluants par des dispositifs simples de décantation ou de séparation de phase après fonte partielle du mélange glace carboniquelrésidus polluants. Ces particules froides peuvent aussi être fabriquées à partir de tout type de matière. II est alors nécessaire de les recycler de façon connue en soi afin de les maintenir à basse température. Préférentiellement, les particules froides sont alors constituées de matière à forte chaleur massique de façon à minimiser le nombre de recyclages nécessaires à leur maintien à basse température. II peut s'agir, par exemple, de sphères creuses de matière plastique remplies d'eau ou de glycol. Selon un perfectionnement du procédé de dépollution de l'invention, les tubes 3 d'accès de l'atmosphère polluée à l'intérieur de l'enceinte 1 contiennent un milieu adsorbant tel que des granules de charbon actif ou encore des filtres en textile de carbone activé. Lorsque le milieu adsorbant est saturé les composés organo-volatils sont récupérés par désorbtion et traités dans l'enceinte 1 tel que décrit aux figures 1, 2, 3 ou 4. REVENDICATIONS 1. Procédé de dépollution d'atmosphère contenant des éléments polluants, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'accrétion par congélation desdits éléments polluants autour de particules froides (10) dispersées dans ladite atmosphère. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules froides(10) sont maintenues en sustentation dans une enceinte (1) par la pression qu'exerce sur lesdites particules l'atmosphère contenant les éléments polluants. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les particules froides (10) une fois alourdies par les éléments polluants captés à leur surface tombent sous l'effet de leur poids de façon à former tas au bas de l'enceinte (1). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les particules froides (10) en sustentation constituent un lit fluidisé. 5. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les particules froides sont maintenues en sustentation dans un tourbillon (t) du type cyclone de Bertin. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que des particules froides sont introduites dans l'enceinte (1) lorsque le poids des particules froides formant tas au fond de l'enceinte atteint un seuil et en ce que simultanément lesdites particules froides formant tas sont évacuées de l'enceinte (1). 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules froides (10) sont projetées dans une enceinte (1) contenant l'atmosphère polluée à l'aide d'un pistolet (21) situé à une première extrémité de l'enceinte. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les particules froides ayant captés les éléments polluants s'amassent à l'extrémité de l'enceinte située à l'opposé du pistolet (23) et sont évacuées de l'enceinte (1). 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules froides sont des billes de glace. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la température des billes de glace est inférieure ou égale à moins 70 degrés Celcius. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les particules froides sont des particules de glace carbonique. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les particules froides sont des particules fabriquées à partir de matière à forte chaleur massique. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6, 8, 9, 10 ou 11 caractérisé en ce que les particules froides évacuées de l'enceinte (1) subissent une fonte partielle de façon à récupérer par décantation ou par séparation de phase les éléments polluants. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites particules froides évacuées de l'enceinte (1) sont recyclées de façon à les maintenir à basse température. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'atmosphère contenant des éléments polluants est issue d'un milieu adsorbant saturé.