Brevet FR2800628A1 — publié le 20010511

La présente invention concerne un procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées par la production de brouillard à micelles submicroniques à partir de liquides, mélangés ou non, par dispersion ultrasonique, destinés à engendrer des réactions chimiques, des neutralisations et/ou le pïègeage de particules solides, dans le traitement des fumées et des gaz issus de l'industrie, et en particulier de la combustion. Ce procédé se distingue de la pulvérisation de liquide sous pression, ou du liquide quel qu'il soit par adjonction d'air comprimé ou aspiré par un flux secondaire d'air comprimé du type "venturi", par la taille des micelles de liquide qui sont infiniment plus réduite en dispersion ultrasonique, par l'énergie cinétique de chaque micelle lui conférant une grande vitesse de déplacement, par le large volume occupé par le brouillard ainsi créé, et par l'éminent contact des micelles submicroniques avec les particules solides présentes dans les fumées ou les molécules de gaz, pour les pièger, et/ou les neutraliser chimiquement lorsque cela est nécessaire. Ce procédé se distingue également des humidificateurs d'air par vaporisation par ultrasons qui nécessitent une combinaison à des filtres ou à des plaques à turbulences, uniquement destinés à humidifier un espace ambiant, porté à notre connaissance par la demande de brevet N WONL9800422 déposé le 22/07/1998, ou des dispositifs uniquement de pulvérisation comme précisé dans la demande de brevet N WOIL9800331 déposé le 15/07/1998. On connaît par ailleurs divers types de procédés de piègeage des particules solides dans les gaz et les fumées de combustion, par procédés mécaniques par voie sèche comprenant les séparateurs pour lesquels la force appliquée est soit la gravité comme la chambre à sédimentation, soit l'inertie comme la chambre à jalousies, soit la force centrifuge comme le cyclone ou le multicyclone, soit l'impact avec les appareils à couches poreuses où la veine gazeuse passe à travers une couche filtrante qui retient les particules comme les raschigs le filtre à manche ou le dévésiculeur. On connaît également les procédés par voie humide utilisant des séparateurs hydrauliques par pulvérisation sous pression, barbottage, ou venturi, provoquant le transfert des particules solides et gaz extractibles de la suspension gazeuse à la suspension liquide. On connaît aussi les procédés électriques représentés par les précipitateurs électrostatiques ou électrofiltres, dans lesquels la force appliquée est un champ électrique qui agit par ionisation et coagulation électrostatiques provoquant la séparation. Le rendement de ces procédés n'est exprimé qu'en terme pondéral et non granulométrique. Si le rendement de séparation de ces procédés était considéré en fonction de la taille moyenne des particules, sans compter celui de piegeage des molécules extractibles qui est plus que médiocre, bien des équipements seraient classés inefficaces.En effet, alors que le poids de particules par mètrecube de gaz évacué peut ne pas présenter d'importance économique, du point de vue des pertes en matières, ni d'écueil règlementaire, le nombre de particules microniques et submicroniques décompté par mètrecube injecté est souvent contestable, et ces fumées et flux gazeux impondérables n'en sont pas moins la cause principale de la pénétration et de la toxicité des résidus. En opposition totale avec cet état de la technique, la présente invention a pout objet de créer une barrière quasiment infranchissable pour toute particule micronique ou submicronique solide, quel que soit le débit des gaz ou des fumées, permet d'assurer, chaque fois que cela est nécessaire, une neutralisation in-situ, quelle soit acide ou basique, et un piegeage adapté à la molécule gazeuse présente dans le flux, soit par contact, soit par misciblité avec un surfactant, soit par réaction chimique dans le brouillard submicronique. A cet effet, les fumées et les gaz sont acheminées par une gaine de ventilation vers une chambre, qui reste partie intégrante de cette même gaine de ventilation, comportant un transducteur ultrasonique alimenté en liquide le plus souvent aqueux, transformant la masse liquide en un brouillard de micelles extrêmement ténues de tailles le plus souvent infèrieures au micron, selon la fréquence du générateur d'ultrasons sélectionnée, forçant les particules solides à rentrer en contact aves ces micelles, le contact pouvant être facilité par l'adjonction d'un surfactant, et la neutralisation réalisée dans le même temps, ou un adjuvant chimique transformant la molécule nocive en un composé soluble ou insoluble dans le milieu du brouillard choisi, en vue de son extraction secondaire en milieu liquide et non gazeux Les boues neutres sont recueillies dans la phase liquide obtenue après condensation, et le solide séparé de la phase liquide recyclée par séparation centrifuge, floculation ou filtration à décolmatage automatique, afin d'assurer un cycle continu de traitement. L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution du procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées. Figure 1 est un schéma de principe du fonctionnement du process de traitement d'effluents gazeux et des fumées. Le procédé comprend une sonde ultrasonore 1 de forme et de surface en adéquation avec la puissance du transducteur 2 et le générateur de fréquence ultrasonique 3, en adéquation également avec le type de brouillard de micelles submicroniques 4 à engendrer, pour le piegeage des particules, la neutralisation, ou la production de réactions chimiques. La sonde ultrasonore 1 est introduite dans la gaine 5 recevant les fumées ou les gaz à traiter, et maintenue jointive avec la gaine 5 par un joint souple 6. Le liquide ou le mélange de liquides est ammené sur la sonde ultrasonore 1 par une canalisation 7, afin de transformer la phase proprement liquide 8 en micelles submicroniques 4 occupant la totalité du diamètre de la gaine 5. Les particules ou les gaz piègés par les micelles submicroniques sont recueillies dans un condenseur 9, et acheminés par un conduit 10 vers un traitement de séparation pour le recyclage ou non de la phase liquide 7 épurée, et l'obtention d'un résidu ultime solide Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution décrite ci-dessus ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisations et d'applications respectant le même principe. Ainsi l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention pour le traitement des effluents gazeux issus de la chimie, de la pétrochimie, de l'agro-alimentaire, ou de l'agro-industrie. REVIENDICATIONS 1-Procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées caractérisé en ce qu'il consiste à produire_ un brouillard de micelles submicroniques par dispersion ultrasonique de liquides actifs mélangés ou non, ces liquides engendrant des réactions chimiques, y compris des neutralisations ainsi que le piegeage de particules solides. 2-Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement une sonde ultrasonore (1) montée sur un transducteur (2) alimenté par un générateur de fréquences ultrasonores (3) engendrant un brouillard de micelles submicroniques (4) à partir d'un liquide ou d'un mélange de liquides (8) injecté sur la sonde ultrasonore (1) par une tubulure (7), l'étanchéité de la sonde ultrasonore (1) avec la gaine (5) de conduit des fumées ou gaz à traiter étant assurée par un joint souple (6). 3-Procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules ou les gaz piègés par les micelles submicroniques (4) sont recueillies dans un condenseur (9), et acheminés par un conduit (10) vers un traitement de séparation pour le recyclage ou non de la phase liquide (7) épurée, et l'obtention d'un résidu ultime solide. 4-Dispositif selon les revendications 2, caractérisé en ce qu'il constitue une barrière quasiment infranchissable pour toute particule solide micronique ou submicronique. 5-Procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées selon la revendication 1, caractérisé en ce que les effluents acides ou basiques sont neutralisés in-situ. 6-Procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piegage adapté à la molécule gazeuse présente dans le flux s'effectue par contact avec le brouillard submicronique. 7-Procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piegage adapté à la molécule gazeuse présente dans le flux s'effectue par miscibilité avec un tensioactif dans le brouillard submicronique. 8-Procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piegage adapté à la molécule gazeuse présente dans le flux s'effectue par réaction chimique dans le brouillard submicronique. 9-Procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées selon la revendication 1, caractérisé en ce que la taille des micelles peut être micronique ou submicronique, selon la fréquence du générateur d'ultrasons sélectionnée. 10-Procédé de traitement d'effluents gazeux et des fumées selon la revendication 3, caractérisé en ce que les composés piègés sont séparés de la phase liquide condensée pour un traitement secondaire en cycle continu.