Les installations de récupération des solvants sont des unités de purification des émissions gazeuses contenant des COV (composés organiques volatils) qui peuvent remplir une double fonction :
- Éliminer les polluants contenus dans les émissions par adsorption sur des lits de charbon actif ;
- Récupérer les solvants retenus par le charbon lui-même, grâce à une régénération appropriée.
Là où il est applicable, ce type de technologie présente donc un atout important, car il présente non seulement un avantage écologique, mais aussi un avantage économique, avec des périodes de retour sur investissement très courtes (jusqu’à trois ans).
La longue expérience de Brofind dans le secteur a conduit à l’installation d’unités de récupération de solvants dans une grande variété d’industries (impression, emballages flexibles, rubans adhésifs, produits chimiques, etc.), avec des capacités de traitement allant de 2 500 à 300 000 Nmc/h d’air. En fonction de la nature des solvants récupérés, on distingue deux types d’installations, selon la technique utilisée pour régénérer le charbon actif :
- Régénération à la vapeur : dans le cas de solvants non solubles dans l’eau (hexane, toluène, par exemple), la régénération à la vapeur permet une construction plus simple et plus économique de l’installation ;
- Régénération par gaz inerte : dans le cas de solvants solubles dans l’eau (par exemple, l’éthylacétate, l’éthanol), il est généralement préférable d’utiliser de l’azote pour régénérer le charbon actif.
Installations de récupération de solvants à la vapeur : caractéristiques et avantages
- Fourniture clé en main ;
- Conception et optimisation des installations en fonction des besoins du client, selon le cas ;
- Sélection des matériaux utilisés en fonction de l’application et des solvants utilisés ;
- Conception ad hoc en cas de manque d’espace disponible ;
- Panneau de contrôle avec automate programmable pour la gestion automatique de l’installation, préparé pour les services de surveillance à distance.
Principe de fonctionnement des installations de récupération des solvants à la vapeur
Installation de récupération avec régénération de la vapeur
L’installation de récupération de solvants avec régénération à la vapeur convient aux solvants insolubles dans l’eau, car la récupération se fait par séparation de la phase aqueuse et du solvant.
Le cycle de fonctionnement sur lequel repose cette technologie est le suivant :
Pré-traitement et aspiration
L’air chargé de solvants, provenant du cycle de production et aspiré par les ventilateurs principaux, doit d’abord être filtré, afin d’éliminer les solides présents, grâce à l’installation d’un système de filtrage approprié.
La régulation du débit d’air aspiré par l’installation est normalement gérée au moyen d’onduleurs situés sur les ventilateurs principaux, eux-mêmes contrôlés par un contrôleur de pression situé en amont de l’installation : ce système permet de réaliser d’importantes économies d’énergie dans le cas de débits d’air inférieurs au débit de conception.
Une unité de refroidissement ramène ensuite l’air à une température propice à l’adsorption, inférieure à 60°C, car le phénomène est favorisé à basse température.
La température n’est qu’un des paramètres à évaluer, en effet, une attention particulière doit être portée à l’humidité de l’émission : au-delà de 60÷70 %, la quantité d’eau adsorbée par le charbon augmente de façon exponentielle, réduisant ainsi son efficacité et créant des dysfonctionnements conséquents.
Adsorption
L’air pollué est acheminé vers des adsorbeurs spéciaux, dans lesquels un lit fixe de charbon actif retient le solvant ; l’air purifié peut ensuite être rejeté dans l’atmosphère par la cheminée.
Chaque installation comporte plusieurs adsorbeurs fonctionnant en parallèle. Chaque adsorbeur est maintenu en phase d’adsorption jusqu’à ce que la concentration de COT (carbone organique total) à la sortie atteigne la valeur limite fixée ; une fois cette valeur atteinte, l’adsorbeur saturé est placé en phase de régénération (voir ci-dessous).
L’utilisation d’un analyseur dédié à la surveillance de la concentration en COT permet d’optimiser automatiquement le fonctionnement de l’installation, en n’activant la régénération que lorsque la limite à la cheminée est atteinte ; il est ainsi possible de minimiser la consommation en fonction de la charge réelle de solvants à l’entrée.
Régénération
Une fois la saturation atteinte, l’adsorbeur est intercepté et régénéré par l’injection d’un flux de vapeur à basse pression.
Pendant environ un tiers de la phase de régénération, la vapeur a pour fonction de chauffer le charbon actif (et l’adsorbeur lui-même) et s’échappe sous forme de condensat.
Pour les deux tiers restants de cette phase, la vapeur est en revanche capable d’éliminer le solvant du charbon actif, ce qui le rend à nouveau disponible pour l’étape d’adsorption suivante.
Le désorbat (mélange de vapeur d’eau + solvant) est ensuite envoyé dans l’unité de condensation et de refroidissement, composée d’échangeurs de chaleur (fonctionnant généralement avec de l’eau de la tour), où le mélange est condensé et amené à une température qui limite l’évaporation du solvant lui-même et facilite la séparation des phases organique et aqueuse.
Cette séparation se fait par simple décantation dans un séparateur de phase, puis par gravité.
Le solvant récupéré peut ensuite être transféré dans un stockage, prêt à être réutilisé dans la production.
Séchage et refroidissement du charbon
Dans le cas de solvants particulièrement volatils ou dont les limites d’émission sont très strictes, il est conseillé de prévoir une phase de séchage du charbon après régénération, en utilisant de l’air chauffé, suivi d’un refroidissement à l’air ambiant.
Traitement de l’eau condensée
L’eau condensée dans le séparateur est caractérisée par une teneur en solvant égale à sa solubilité dans l’eau.
Afin de réduire sa concentration et de permettre sa réutilisation dans l’installation ou son élimination à moindre coût, le condensat peut être envoyé dans une unité de traitement composée d’une colonne de stripage avec de l’air ambiant (air qui est recyclé par aspiration dans l’installation de récupération elle-même).
Pour obtenir des concentrations particulièrement faibles de solvant résiduel dans les condensats, il est possible d’ajouter une section de traitement supplémentaire en filtrant sur du charbon actif ; lorsque celui-ci est saturé, il peut être remplacé ou régénéré avec de la vapeur.
Récupération de chaleur
Dans le cas d’installations de grande capacité, Brofind peut proposer diverses solutions d’économie d’énergie :
- Pré-condenseur : installé en amont du condenseur de désorbat, il permet de produire de l’eau à 90 °C (réutilisable par exemple en production, pour le chauffage civil, le préchauffage de l’eau d’alimentation des chaudières, etc.)
- Unité de récupération de vapeur STEAM BACK : un évaporateur à film tombant maintenu sous vide au moyen d’un éjecteur (alimenté par de la vapeur à moyenne pression) permet de récupérer la chaleur du désorbat, en exploitant également la même eau condensée pendant la régénération ; cette unité permet de produire de la vapeur réutilisable directement sur l’installation, en garantissant une réduction de sa consommation de plus de 30 %, et en réduisant la charge de travail des tours d’évaporation.
Distillation
Si l’installation récupère un mélange de solvants, il peut être nécessaire de prévoir une section de distillation pour les solvants eux-mêmes, afin de les séparer les uns des autres.
Services fournis
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