Brevet FR2742359A1 — publié le 19970620

La présente invention a pour objet un procédé ainsi qu'un dispositif en vue de la purification du charbon actif qui est utilisé notamment dans des filtres sous pression pour le traitement des condensats de chaudières industrielles. On sait que, en particulier dans l'industrie chimique et pétrochimique ainsi que dans l'industrie papetière, les charbons actifs notamment en granulés sont utilisés dans différents types de traitement de condensats La fonction assurée par les lits de charbon actif lors de tels traitements est double: - filtration des matières en suspens ion contenues dans les condensats : il s'agit essentiellement des produits de corrosion provenant du circuit vapeur de l'industrie considérée; - adsorption de matières organiques dissoutes provenant du processus de fabrication. Généralement, la mise en oeuvre de ces charbons actifs s'effectue dans des récipients cylindriques à axe vertical, travaillant sous pression, connus sous la dénomination de filtres à charbon actif. Le rôle de ces filtres, outre l'élimination des matières en suspension et des matières organiques mentionnées ci-dessus, est de maintenir une qualité élevée de l'eau traitée qui est ensuite réinjectée directement dans la chaudière avec des exigences en qualité de l'eau d'alimentation portant sur divers éléments dont les principaux sont les suivants: - la teneur en silice, - la dureté totale (calcique et magnésienne) les matières en suspension, - la teneur en impuretés organiques. L'expérience a montré qu'en service normal, les filtres à charbon actif sont tout à fait adaptés au traitement des condensats, à condition de respecter les différentes exigences mentionnées ci-dessus en ce qui conceme les impuretés. On doit cependant tenir compte des périodes au cours desquelles l'exploitant ou le constructeur est amené à utliser des charges neuves de charbon actif en grains. En effet, ce produit résulte d'une activation, par voie thermique, de charbons fossiles ou végétaux. On retrouve donc après ce traitement thermique la plupart des impuretés minérales qui étaient contenues dans le charbon d'origine, les plus génantes étant, en ce qui concerne l'application au traitement des condensats, les composés siliceux ainsi que les composés alcalino-terreux A l'heure actuelle, ces composés polluants sont éliminés par un rinçage pur et simple du matériau granulaire lequel pollue alors le condensat qui ne peut être réinjecté dans la chaudière et doit par conséquent être évacué à l'dégoût L'expérience montre que plusieurs milliers de volumes condensats par volume de charbon actif installés dans le filtre peuvent être nécessaire pour réaliser un rinçage efficace du charbon actif. Cette opération peut alors nécessiter plusieurs semaines et coûter extrêment cher en eau gaspillée. Partant de cet état de la technique, la présente invention apporte un procédé ainsi qu'un dispositif ne présentant pas les inconvénients de la solution connue rappelée ci-dessus et permettant, en quelques heures seulement de traitement, d'éliminer la pollution constituée par les composés siliceux et alcalino-terreux mentionnés cidessus, tout en évitant tout gaspillage de condensats. En conséquence, la présente invention concerne en premier lieu un procédé de purification du charbon actif utilisé dans des filtres sous pression pour le traitement des condensats, notamment dans l'industrie chimique, pétrochimique et papetière, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes: A - une première phase consistant à: a) remplir le filtre d'eau déminéralisée, b) faire circuler en continu au-travers du charbon actif du filtre, une solution à 2% en poids d'acide chlorydrique, tout en maintenant une température de 40"C à 95"C, la circulation étant maintenue jusqu'à la stabilisation du titre hydrotimétrique, c) vidanger le filtre de la solution d'acide chlorydrique, d) rincer le filtre et le circuit de recirculation à l'aide d'eau déminéralisée à 90"C, en utilisant 5 à 10 volumes d'eau de rinçage pour 1 volume de charbon actif. B - une seconde phase consistant à: a') faire circuler en continu au-travers du charbon actif du filtre, une solution de soude à une concentration de 2% en poids, tout en maintenant une température de 90-95C, jusqu'à la stabilisation de la concentration en silice dans cette solution. b') vider le filtre, c') rincer avec de l'eau déminéralisée à 90"C en utilisant 4 à 10 volumes d'eau déminéralisée pour 1 volume de charbon actif, d') rincer en circuit ouvert en vérifiant le pH, la teneur en silice et le titre hydrotimétrique avant de remettre le filtre en service pour traiter les condensats. Selon un mode de mise en oeuvre de ce procédé, la durée de la recirculation de la solution d'acide chlorydrique lors de l'étape b) est de l'ordre de 10 heures. En second lieu, la présente invention a pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ciaessus, caractérisé en ce qu'il est constitué sous la forme d'un circuit de recirculation inséré entre l'alimentation en condensats du filtre sous pression contenant le charbon actif et sa sortie comprenant: - une pompe de recirculation pour alimenter ledit circuit de recirculation à partir de la sortie du filtre sous pression, - un échangeur de chaleur sur le refoulement de ladite pompe de recirculation, - une pompe doseuse d'acide chlorydrique, - une pompe doseuse de soude, - et une pluralité de vannes pour successivement:: - faire circuler dans le filtre ladite solution d'acide chlorydrique, - vidanger le filtre, - effectuer le rinçage à l'eau déminéralisée, - faire circuler dans le filtre ladite solution de soude, - vidanger le filtre, - effectuer le rinçage à l'eau déminéralisée, Selon un mode de réalisation le dispositif selon l'invention est réalisé sous la forme d'une unité fixe intégrée dans l'installation de traitement des condensats. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de purification du charbon actif est réalisé sous la forme d'une unité mobile dont le circuit de recirculation est conçu de façon à venir se brancher, à la demande, entre des dérivations des conduites d'alimentation et d'évacuation du filtre à charbon actif. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement un dispositif selon la présente invention. Sur cette figure, on a représenté en 1 le filtre sous pression contenant du charbon actif en grains 2 utilisé pour le traitement des condensats. Le dispositif de purification du charbon actif selon la présente invention est désigné dans son ensemble par la référence 3. Il est inséré entre l'entrée et la sortie des condensats dans le filtre sous pression. Ce dispositif de purification est réalisé sous la forme d'un circuit de recirculation 3 comprenant une pompe de recirculation 4 alimentée à partir de la conduite de sortie 5 du filtre 1, une vanne 13 étant prévue pour isoler le circuit 3 du circuit de sortie des condensats du filtre. De même, on prévoit une vanne 11 sur la sortie des condensats traités dans le filtre provenant de la conduite 5. Le dispositif comporte en outre un échangeur de chaleur 6 sur le refoulement de la pompe de recirculation 4, cet échangeur de chaleur étant alimenté en fluide chaud, par exemple de la vapeur, à partir d'une conduite 19, le fluide après échange étant évacué par la conduite 18. L'eau réchauffée dans l'échangeur 6 est renvoyée dans le filtre sous pression 1, par l'intermédiaire d'une conduite sur laquelle est interposée une vanne 14.Le dispositif 3 comporte en outre une pompe doseuse d'acide chlorydrique 7 et une pompe doseuse de soudure 8. Le dispositif comporte en outre, des vannes 9 et 10 sur la conduite d'entrée des condensats dans le filtre 1, ainsi que les vannes classiques 12 et 15 du filtre sous pression 1 Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Première phase: Le filtre 1 est rempli de charbon actif en grains Le filtre est ensuite rempli d'eau déminéralisée jusqu'au niveau de la goulotte et, les vannes 9, 10, 13, 15 sont ouvertes et les vannes 11, 12, 14 sont fermées. La pompe de recirculation 4 est mise en service suivie de la pompe doseuse d'acide chlorydrique 7 jusqu'à atteindre une concentration de 2% en poids d'acide chlorydrique, tout en maintenant une température comprise entre 40"C et 95"C, les vannes 9, 11, 12, 15 étant fermées et les vannes 10, 13, 6 étant ouvertes, ce qui permet de réaliser une circulation d'eau contenant la concentration voulue en ClH au-travers du charbon actif 2 contenu dans le filtre. On laisse la recirculation en service jusqu'à stabilisation du titre hydrotimétrique dans la solution de recirculation, pendant une durée de i'ordre de 10 heures. Le filtre est vidangé par ouverture des vannes 9, 10, 11, 12, 13, 15, la vanne 14 étant fermée. On procède au rinçage de la tuyauterie : toutes les vannes sont alors ouvertes pour faire circuler l'eau de rinçage; et on remplit le filtre 1 jusqu'à la goulot à l'aide d'eau déminéralisée et on met la pompe de recirculation 4 en service tout en maintenant une température de l'ordre de 90"C grâce à l'échangeur 6. Selon l'invention, on fait passer dans le circuit de recirculation 3 et dans le filtre 1, 5 à 10 volumes d'eau de rinçage pour 1 volume de charbon actif contenu dans le filtre 1. Cette première phase étant terminée, on déclenche la deuxième phase du procédé. Deuxième phase: Le filtre 1 est remplit d'eau déminéralisée à une température comprise entre environ 40"C et 90"C. La pompe de recirculation 4 est mise en service, les vannes 10, 13, 14, 10 sont ouvertes et les vannes 9, 11, 12 sont fermées. La pompe doseuse de soude 8 est mise en service jusqu'à obtenir une concentration de 2% en poids. On laisse recirculer la solution de soude en maintenant la température à environ 90 - 95"C jusqu'à stabilisation de la concentration en silice dans la solution de nettoyage. On procède ensuite à la vidange du filtre: la pompe de recirculation 4 est arrêtée, les vannes 9, 10,13, 14 sont fermées et les vannes 11, 12 et 15 sont ouvertes. Le circuit de recirculation 3 et le filtre sous pression 1 sont rincés avec de l'eau déminéralisée chauffée à 90"C à l'aide de l'échangeur 6, en faisant circuler 4 à 10 volumes d'eau de rinçage pour 1 volume de charbon actif. On rince en circuit ouvert en vérifiant le pH, la teneur en silice et le titre hydrotimétrique (TH) avant de remettre en production avec les condensats. L'exposé fait ci-dessus du fonctionnement de cette installation fait clairement ressortir que la purification du charbon actif est réalisée en quelques heures seulement de traitement et avec un volume réduit de condensats par volume de charbon actif installé. Selon la présente invention, le dispositif de purification peut être réalisé à poste fixe sur le site industriel où est implantée l'installation de traitement des condensats, ou de préférence ce dispositif peut être conçu sous la forme d'un équipement mobile qui peut être mis en oeuvre à la demande, soit lors du premier chargement en charbon actif effectué à la mise en route de l'installation, soit lors du renouvellement du charbon actif installé. Dans ce cas, le dispositif est conçu de façon à venir se brancher entre des dérivations 16 et 17 prévues respectivement sur les conduites d'alimentation et d'évacuation du filtre 1. II demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et/ou représentés mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé de purification du charbon actif utilisé dans des filtres sous pression pour le traitement des condensats, notamment dans l'industrie chimique, pétrochimique et papetière, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes: A - une première phase consistant à: a) remplir le filtre d'eau déminéralisée, b) faire circuler en continu au-travers du charbon actif du filtre, une solution à 2% en poids d'acide chlorydrique, tout en maintenant une température de 40"C à 95"C, la circulation étant maintenue jusqu'à la stabilisation du titre hydrotimétrique, c) vidanger le filtre de la solution d'acide chlorydrique, d) rincer le filtre et le circuit de recirculation à l'aide d'eau déminéralisée à 90cl, en utilisant 5 à 10 volumes d'eau de rinçage pour 1 volume de charbon actif. B - une seconde phase consistant à: a') faire circuler en continu au-travers du charbon actif du filtre, une solution de soude à une concentration de 2% en poids, tout en maintenant une température de 90-95C, jusqu'à la stabilisation de la concentration en silice dans cette solution. b') vider le filtre, c') rincer avec de l'eau déminéralisée à 90"C en utilisant 4 à 10 volumes d'eau déminéralisée pour 1 volume de charbon actif, d') rincer en circuit ouvert en vérifiant le pH, la teneur en silice et le titre hydrotimétrique avant de remettre le filtre en service pour traiter les condensats. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la durée de la recirculation de la solution d'acide chlorydrique lors de l'étape b) est de l'ordre de 10 heures. 3 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il est constitué sous la forme d'un circuit de recirculation (3) inséré entre l'alimentation en condensats du filtre sous pression (1) contenant le charbon actif (2) et sa sortie comprenant: - une pompe de recirculation (4) pour alimenter ledit circuit de recirculation à partir de la sortie (5) du filtre sous pression, - un échangeur de chaleur (6) sur le refoulement de ladite pompe de recirculation, - une pompe doseuse d'acide chlorydrique (7), - une pompe doseuse de soude (8), - et une pluralité de vannes (9-15) pour successivement: : - faire circuler dans le filtre ladite solution d'acide chlorydrique, - vidanger le filtre, - effectuer le rinçage à l'eau déminéralisée, - faire circuler dans le filtre ladite solution de soude, - vidanger le filtre, - effectuer le rinçage à l'eau déminéralisée, 4 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'une unité fixe intégrée dans l'installation de traitement des condensats. 5 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il est réalisé sous la forme d'une unité mobile dont le circuit de recirculation (3) est conçu de façon à venir se brancher, à la demande, entre des dérivations (16, 17) des conduites d'alimentation et d'évacuation du filtre à charbon actif.