Brevet FR2836637A1 — publié le 20030905

La présente invention concerne le domaine technique du traitement et de la filtration d'effluents gazeux avant leur rejet dans l'atmosphère. L'objet de l'invention concerne, plus particulièrement mais non exclusivement, la récupération des composants organiques volatiles, par exemple, les solvants au sens général, tels qu'halogénés ou chlorés émis, par exemple en sortie d'une machine à dégraisser. Dans le domaine ci-dessus, il est connu de mettre en oeuvre des dispositifs de filtration contenant une charge d'agents d'adsorption des composés organiques volatiles (COV) tels que, par exemple, des particules de charbon actif. De tels dispositifs présentent l'avantage d'assurer une captation particulièrement efficace des COV tout en offrant une possibilité de régénération lorsque les particules de charbon actif sont saturées en COV. Cette régénération est le plus souvent effectuée en injectant dans le lit de particules de charbon actif un gaz chaud tel que, par exemple, de l'air chauffé et/ou de l'air chargé en vapeur d'eau qui entraîne avec lui les COV. Un tel procédé de régénération permet effectivement de restaurer les capacités d'adsorption des particules de charbon actif mais, présente toutefois, l'inconvénient de nécessiter des installations relativement importantes pour la fourniture de gaz chaud ou de vapeur d'eau. De plus, il est nécessaire de faire passer au sein de la charge de charbon actif un volume relativement important de gaz chauds afin d'obtenir une élévation de température suffisante. Or, le volume de gaz chauds devra ensuite faire l'objet d'un traitement afin d'en récupérer les COV extraits du dispositif de filtration régénéré. Compte tenu du volume important de gaz de régénération à traiter, l'installation de récupération des COV utilisée en phase de régénération devra également être relativement importante. Ainsi, les moyens de régénération à mettre en oeuvre augmentent substantiellement l'encombrement et le prix de l'installation de filtration. Il apparaît donc le besoin de pouvoir disposer d'un dispositif de filtration qui puisse être facilement régénéré sans la mise en oeuvre d'une installation de régénération importante et onéreuse tout en conservant un bon rendement de récupération des COV. Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne un dispositif de filtration, pour la récupération de composants organiques volatiles notamment, du type comprenant un corps de filtration qui est équipé de moyens de raccordement à un circuit d'effluents à traiter et qui contient des agents d'adsorption régénérables. Selon l'invention, le dispositif de filtration est caractérisé en ce que le corps de filtration délimite au moins une chambre de réchauffage traversée de manière étanche par au moins un tube de filtration contenant des agents d'adsorption régénérables. La mise en oeuvre d'une chambre de réchauffage indépendante permet de manière fort avantageuse de dissocier, lors de la régénération du dispositif, les fonctions de chauffage des agents d'adsorption et de transport des composés organiques volatiles libérés par ces agents d'adsorption. Ainsi, le réchauffage des agents d'adsorption régénérables peut être effectué indépendamment de la récupération des composés organiques volatiles libérés par les agents d'adsorption en phase de régénération ou désorption. Selon une forme préférée de réalisation, afin d'augmenter la vitesse de réchauffage des agents d'adsorption ainsi que d'assurer une bonne homogénéité de la température au sein de la masse d'agents d'adsorption, le corps de filtration comprend un faisceau de tubes de filtration qui traversent de manière étanche la chambre de réchauffage et qui débouchent au niveau de chacune de leurs extrémités dans une chambre collectrice. Ainsi, la mise en oeuvre d'un faisceau de tubes permet de diviser la masse d'agents d'adsorption en petites quantités de faible épaisseur et donc plus faciles à réchauffer. Selon l'invention, la mise en température de la chambre de réchauffage peut être effectuée de toute façon appropriée. Ainsi, le chauffage de la chambre de réchauffage peut être effectué par des moyens extérieurs au dispositif de filtration tel que, par exemple, au moyen d'un fluide caloporteur et la chambre de réchauffage comprend alors des moyens de raccordement à un circuit de fourniture du fluide caloporteur chaud tel que, par exemple, de l'eau surchauffée ou de la vapeur d'eau. Selon l'invention, les moyens de chauffage de la chambre de réchauffage peuvent également être intégrés au dispositif de filtration. Ainsi, les moyens de réchauffage peuvent par exemple, être constitués par des résistances électriques disposées à l'intérieur de la chambre de réchauffage en étant enroulées par exemple, mais non exclusivement, autour des tubes de filtration. Ainsi, le transfert de chaleur entre les résistances électriques et les particules d'agents d'adsorption à régénérer s'effectue directement par conduction. Selon une autre forme de réalisation, la chambre de réchauffage contient un fluide caloporteur et le dispositif de filtration est équipé de moyens de chauffage du fluide caloporteur tel que, par exemple, mais non exclusivement, des résistances électriques. Cette disposition avantageuse de l'invention permet alors d'assurer l'établissement au sein de la chambre de réchauffage d'une température homogène par convection du fluide caloporteur. De manière préférée, le fluide caloporteur est constitué par un liquide vaporisable tel que, par exemple, de l'eau qui sera vaporisée lors de la phase de régénération ou désorption des agents d'adsorption. De manière préférée, afin de favoriser les phénomènes de convection, les moyens de chauffage sont placés en partie basse de la chambre de chauffage. Selon l'invention, les agents d'adsorption peuvent être de toute nature appropriée, en fonction du type de composés organiques volatiles à capter, et dans la mesure où bien entendu les agents d'adsorption restent régénérables. Ainsi, les agents d'adsorption peuvent être constitués ou comprendrent des particules ou des fibres de charbon actif. De même, les agents d'adsorption peuvent être constitués ou comprendre des fibres ou des particules de résines adsorbantes ou autre matériau absorbant choisi en fonction des COV à traiter. L'invention concerne également une installation de filtration pour la récupération de composants organiques volatiles comprenant une conduite principale de circulation d'effluents à traiter et des moyens de récupération de composants organiques volatiles. Selon l'invention, les moyens de récupération comprennent au moins un dispositif de filtration conforme à l'invention qui est raccordé à la conduite de circulation d'effluents à traiter. Selon une caractéristique de l'invention, l'installation comprend un circuit de désorption raccordé au dispositif de filtration dit principal et équipé de moyens de récupération des COV libérés par le dispositif de filtration principal lors d'une phase de désorption. De tels moyens de récupération peuvent par exemple, être constitués par au moins un filtre dit secondaire comprenant des agents d'adsorption des COV et/ou au moins un condenseur assurant la récupération des COV condensables. Par ailleurs, dans la mesure où selon l'invention le circuit de filtration du dispositif de filtration est indépendant et séparé de manière étanche des moyens de réchauffage des agents d'adsorption, il est possible lors de la phase de désorption d'établir un vide relatif au sein du circuit de filtration afin de favoriser la libération des composés organiques volatiles par les agents d'adsorption. Ainsi, selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de désorption comprend une pompe à vide. L'invention concerne également un procédé de régénération d'un dispositif de filtration à agents régénérables d'adsorption de COV caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer par conduction thermique les agents d'adsorption des COV et à établir un vide relatif au sein du dispositif de filtration. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description ci-dessous effectuée en référence aux dessins qui illustrent des exemples, non limitatifs, de réalisation d'un dispositif de filtration conforme à l'invention et d'une installation pour la mise en oeuvre de ce dernier. La figure 1 est une coupe longitudinale schématique d'une forme préférée de réalisation d'un dispositif de filtration selon l'invention. La figure 2 est un schéma de principe d'une forme préférée de réalisation d'une installation mettant en oeuvre un dispositif de filtration selon l'invention. La figure 3 est une coupe longitudinale schématique d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de filtration selon l'invention. Un dispositif de filtration conforme à l'invention, tel qu'illustré à la fig. 1 et désigné dans son ensemble par la référence 1, comprend un corps de filtration 2 qui délimite au moins une et, selon l'exemple illustré, exactement une chambre de réchauffage 3 qui est traversée de manière étanche par un faisceau de tubes de filtration 4. Selon l'exemple illustré, le corps de filtration 2 présente une forme sensiblement cylindrique et la chambre de réchauffage 3 se trouve alors délimitée par deux cloisons transversales 5 entre lesquelles s'étendent les tubes de filtration 4. Les cloisons 5 sont perforées au niveau des extrémités 6 des tubes de filtration 4 qui débouchent ainsi au niveau de chacune de leurs extrémités dans une chambre collectrice 7, délimitée par la cloison 5 correspondante et le corps de filtration 2. Il doit être remarqué que les chambres collectrices 7 et la chambre de réchauffage 3 sont séparées de manière étanche les une des autres. De même, le circuit de filtration, définit par les chambres collectrices 7 et les tubes de filtration 4, est étanche par rapport à la chambre de réchauffage 3. Afin de permettre l'incorporation du dispositif de filtration 1 dans une installation de traitement d'effluents gazeux, telle qu'illustrée à la fig. 2, le dispositif de filtration 1 comprend des moyens 10 de raccordement constitués selon l'exemple illustré à la fig. 1, par deux brides de raccordement 11 adaptées au niveau de chacune des chambres collectrices 7. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, les tubes de filtration 4 contiennent et, selon l'exemple illustré, sont complètement remplis d'agents d'adsorption de COV tel que par exemple, des particules de charbon actif. Afin d'éviter des pertes de charges trop importantes tout en définissant des épaisseurs transversales de particules d'agents d'adsorption faciles à réchauffer, les tubes de filtration sont de préférence mais non exclusivement choisis de manière à présenter un diamètre interne compris entre 50 et 100 mm. Dans le même sens, les particules de charbon actif sont choisies de manière à présenter une forme de bâtonnets possédant un diamètre compris entre 3 et 5 mm et une longueur comprise entre 8 et 15 mm. Bien entendu, il pourrait être envisagé de mettre en oeuvre un autre type d'agents d'adsorption tel que, par exemple, des résines absorbantes. Dans le même sens, il pourrait être envisagé de mettre en oeuvre en tant qu'agents adsorbants un mélange de particules ou de fibres de charbon actif et de particules ou de fibres de résine adsorbante. Selon l'invention, les agents adsorbants mis en oeuvre présentent la particularité d'être régénérables ou désorptables par chauffage. Ainsi, selon la forme préférée de réalisation telle qu'illustrée, le dispositif de filtration 1 comprend des moyens 15 de chauffage de la chambre de réchauffage 3. Les moyens 15 sont, de manière préférée mais non strictement nécessaire, constitués par une résistance ou un ensemble de résistances électriques 16 placées en relation avec la chambre de réchauffage 3. Selon l'exemple illustré, les résistances 16 sont placées en partie basse de la chambre 3 à l'extérieur du corps de filtration 2. Afin de pouvoir assurer une température homogène au sein de la chambre de réchauffage 3, les moyens de chauffage 15 comprennent en outre une quantité d'un liquide vaporisable 17, tel que par exemple mais non exclusivement, de l'eau. Ainsi, comme cela apparaîtra par la suite, la mise en oeuvre des résistances 16 permet d'obtenir une vaporisation de la quantité de liquide 17 qui établi, par convection, une température sensiblement homogène au sein de la chambre de réchauffage 3, la chaleur ainsi produite étant alors transmise par conduction aux agents d'adsorption 8 confinés dans les tubes de filtration 4. Le dispositif ainsi constitué est mis en oeuvre de la manière suivante dans une installation conforme à l'invention telle qu'illustrée de manière schématique à la fig. 2. Comme cela ressort plus précisément de la fig. 2, l'installation de récupération comporte un récupérateur principal 1 constitué sous la forme d'un dispositif de filtration conforme à l'invention, raccordé, en entrée, par une canalisation 20 à une source d'émission 21 de COV. Le volume du dispositif de filtration est alors choisi en fonction de la quantité de composants organiques volatiles à récupérer. D'une manière classique, le dispositif de récupération 1 est relié à une sortie d'air 22 équipée d'un système 23 de contrôle des émissions. En phase de fonctionnement normal de l'installation, les effluents gazeux chargés en COV en provenance de la source 21 traversent le dispositif de récupération 1 au niveau duquel les COV sont adsorbés par les agents 8, pour ensuite être rejettés dans l'atmosphère au niveau de la canalisation de sortie 22. Ce mode de fonctionnement est maintenu tant que le niveau mesuré par le système 23 de COV rejetés dans l'atmosphère reste en deça d'un seuil de tolérance. Lorsque le niveau de COV rejetés dépasse ce seuil, il apparaît que le dispositif de filtration 1 ne remplit plus sa fonction en raison de la saturation des agents d'adsorptions qui doivent être régénérés. A cet effet, l'installation de récupération comprend un circuit de désorption ou régénération désigné dans son ensemble par la référence 25. Selon l'exemple illustré, le cicuit de désorption ou régénération 25 comprend une canalisation 26 qui relie la sortie 22 du dispositif de filtration 1 dit principal par l'intermédiaire d'un condenseur 27, à une pompe à vide 28. La canalisation 26 est en outre équipée de deux vannes de fermeture 29 et 30 situées de part et d'autre du condenseur 27. Bien entendu, le condenseur est raccordé par une canalisation 31 à un réservoir 32 de récupération des condensats. Selon l'exemple illustré, le condenseur 27 est raccordé en amont de la pompe à vide 28. Toutefois, afin d'assurer une condensation à la pression atmosphérique, le condenseur 27 pourrait être raccordé en aval de la pompe à vide 28 en sortie de cette dernière. Afin de réduire autant que faire ce peut les émissions de COV en phase de désorption du dispositif de filtrage principal 1, le circuit de désorption comprend de manière préférée mais non strictement nécessaire, en tant que moyens de récupération des COV en plus du condenseur 27, un deuxième dispositif de filtration, dit secondaire 35, à agents d'adsorption des COV. De manière préférée, le dispositif de filtration secondaire 35 est un dispositif de filtration conforme à l'invention et présente une capacité d'adsorption inférieure à celle du dispositif de filtration principal 1. De plus, les agents d'adsorption, mis en oeuvre par le dispositif secondaire 35 sont choisis pour récupérer les COV non condensables. Il est à noter que le dispositif de récupération secondaire 35 pourrait présenter une capacité égale à celle du dispositif de récupération principal 1. Le dispositif de filtration secondaire 35 est alors raccordé d'une part, en entrée, par une canalisation 36 à la sortie de la pompe à vide 28 et, d'autre part, en sortie, à une canalisation de sortie à l'air libre 37 ainsi que, par une canalisation 38, à la canalisation 26 d'entrée du condenseur 27 entre la vanne 29 et le condenseur 27. Les canalisations 37 et 38 sont de plus équipées chacune d'une vanne de condamnation, respectivement 39 et 40. Ainsi, lorsque le dispositif de filtration principal 1 est saturé, l'installation de fltlration est placée dans une phase de désorption. Le dispositif de filtration principal 1 est alors isolé d'une part de la source d'effluents à traiter 21 par la fermeture d'une vanne 45 placée sur la canalisation d'entrée 20 et, d'autre part, du milieu extérieur par la fermeture d'une vanne 46 placée sur la canalisation de sortie 22 en aval du raccordement de la canalisation 26 par rapport au dispositif de filtration principal 1. Par ailleurs, les vannes 29,30 et 39 sont ouvertes tandis que la vanne 40 est fermée. Pendant la phase de désorption, les agents d'adsorption sont portés à température de désorption par l'intermédiaire de la chambre de réchauffage 3 et du fluide 17 qui est chauffé par les résistances 16. Compte tenu des phénomènes de convexion et du diamètre des tubes de filtration 4, il s'établit alors une température homogène dans la charge 8 d'agents d'adsorption. Conjointement à ce chauffage, la pompe à vide 28 établie au sein du dispositif de filtration principal 1 un vide relatif qui favorise la désorption. Les COV ainsi libérés par le dispositif de filtration principal 1 passent alors dans le condenseur 27 où les COV condensables sont récupérés par le réservoir 32 tandis que les COV incondensables sont acheminés par la pompe à vide 28 vers le dispositif de filtration secondaire 35 au niveau duquel ils seront adsorbés. Ainsi, il est possible d'obtenir au niveau de la canalisation 37 un rejet de COV proche de zéro. Il est à noter que pendant la phase d'utilisation en mode de filtration du dispositif de filtration principal 1, le dispositif de filtration secondaire 35 peut également être désorbé. A cet effet, l'installation comprend alors une canalisation 47 reliant la canalisation de sortie de la pompe à vide 28 à la canalisation d'entrée 20. La canalisation 47 est équipée d'une vanne 48. De même, la partie de la canalisation 36 située entre le raccordement de la canalisation 47 est commandée par une vanne 49. Ainsi, pendant la phase d'adsorption au niveau du dispositif de filtration principal 1 et de désorption du dispositif secondaire 35, les vannes 45,48, 46,40 et 30 sont ouvertes tandis que les vannes 29,39 et 49 sont fermées. Le dispositif de filtration secondaire 35 est de plus chauffé et la pompe à vide 28 établie un vide relatif au sein du dispositif de filtration 35 et la désorption des agents d'adsorption du filtre secondaire 35 intervient comme cela a été décrit pour le filtre principal 1. Selon l'invention, les moyens de réchauffage ne sont pas nécessairement incorporés au dispositif de filtration 1. Ainsi, la fig. 3 illustre un exemple de réalisation selon lequel la chambre de réchauffage 3 est équipée de moyens 50 de raccordement à des canalisations non représentées de circulation d'un fluide caloporteur. Selon l'exemple illustré, les moyens de raccordement 50 sont constitués par des brides. De même, selon l'invention, les tubes 4 ne présentent pas nécessairement une forme cylindrique de révolution ils pourraientt également présenter une section rectangulaire ou autre. De même, les tubes 4 ne sont pas nécessairement droits et peuvent par exemple, présenter une forme en U , les deux chambres collectrices se trouvant alors d'un même côté du corps de filtration. De plus, selon les exemples illustrés, les tubes 4 s'arrêtent au niveau des parois 5 délimitant de manière étanche la chambre de réchauffage 3. Toutefois, conformément à l'invention, les tubes 4 pourraient traverser les parois 5 et se trouver simplement obturés au niveau de chacune de leurs extrémités par des moyens de rétention des agents d'adsorption perméables aux effluents gazeux à traiter. Diverses autres modifications peuvent être apportées à l'invention sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1-Dispositif de filtration, pour la récupération de composants organiques volatils notamment, du type comprenant un corps de filtration (2) qui est équipé de moyens de raccordement (11) à un circuit d'effluents à traiter et qui contient des agents d'adsorption régénérables (8) caractérisé en ce que le corps de filtration (2) délimite au moins une chambre de réchauffage (3) traversée de manière étanche par au moins un tube de filtration (4) contenant les agents d'adsorption régénérables. 2-Dispositif de filtration selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de filtration (2) comprend un faisceau de tubes de filtration (4) qui traversent de manière étanche la chambre de réchauffage (3) et qui débouchent au niveau de chacune de leurs extrémités dans une chambre collectrice (7). 3-Dispositif de filtration selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (15) de chauffage de la chambre de réchauffage (3). 4-Dispositif de filtration selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (15) comprennent au moins une résistance électrique (16) et en ce que la chambre de réchauffage contient un fluide (17). 5-Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre de réchauffage (3) comprend des moyens (50) de raccordement à des canalisations de circulation d'un fluide caloporteur. 6-Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les tubes de filtration (4) présentent une section droite transversale sensiblement circulaire avec un diamètre interne compris entre 50 et 100 mm. 7-Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les agents d'adsorption (8) comprennent des particules de charbon actif. 8-Dispositif de filtration selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les agents d'adsorption (8) comprennent des résines du type absorbantes. 9-Installation de filtration pour la récupération de composants organiques volatils comprenant une conduite principale (20) de circulation d'effluents à traiter et des moyens (1) de récupération de composants organiques volatils caractérisée en ce que les moyens de récupération comprennent au moins un dispositif de filtration (1) selon l'une des revendications 1 à 8, qui est raccordé à la conduite (20) de circulation d'effluents à traiter. 10-Installation de filtration selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit de désorption (25) raccordé au dispositif de filtration (1) dit principal et équipé de moyens (27,35) de récupération des COV libérés par le dispositif de filtration principal (1) lors d'une phase de désorption. 11-Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le circuit de désorption (25) comprend des moyens (25) pour établir un vide relatif au sein du dispositif de filtration principal (1). 12-Installation selon la revendication 10 ou 11, caractérisée en ce que les moyens de récupération des COV comprennent au moins un condenseur (27). 13-Installation selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que les moyens de récupération des COV comprennent au moins un dispositif de filtration secondaire (35) contenant des agents d'absorption des COV. 14-Procédé de régénération d'un dispositif (1) de filtration à agents régénérables d'adsorption (8) de COV caractérisé en ce qu'il consiste pour assurer une désorption des agents d'adsorption (8) à chauffer par conduction thermique les agents d'adsorption (8) des COV et à établir un vide relatif au sein du dispositif de filtration (1).