Deep oxidation of heterogeneous VOCs: practice and feedback

Techniques d'oxydation des COVs dont hétérogènes:

choix technologiques, retour d'expérienceVOCs oxidation technologies including heterogeneous

compounds: equipment orientation and feedback

Dr S. Vigneron, Consultantwww.passair.org

Regenerative Thermal OxidisersUtilisent des accumulateurs monolithiques. Efficacité thermique supérieure à 96,6 %

Recuperat ive Thermal OxidisersLa technologie la plus souple. Pour des concentrations en polluants élevées. Multiples possibilités de récupération d’énergie. Incinération combinée possible avec des déchets liquides.

Recuperative or Regenerat ive Catalyt ic OxidisersPour des concentrations en polluants modérées. Idéal pour les petits débits.Catalyseurs à base de métaux précieux.

SULFOX et WESPOxydation des polluants soufrés et récupération d ’acide sulfurique concentré.Catalyseurs au Platine ou/et V2O5.Dévésiculage sur électrofiltre humide (WESP).

Ceramics and catalystsVOCs, Sulfox, DeNOx

Produits

Traitement de fuméesTraitements sec ou semi-sec utilisant la chaux ou le bicarbonate de sodium

Filtres à manchesTout types de poussières, cellulaires ou non, en ligne ou non

DeNOxRéduction catalytique sélective (SCR) ou Réduction catalytique non-sélective (SNCR).Catalyseur V2O5.

Produits

ManchesRéparation et maintenance d’installations

Quelle technologie?

CONDENSATION MEMBRANE SEPARATION

ABSORPTION ADSORPTION

Techniques de récupération

BIOFILTRATION

Thermique récupératif Catalytic récupératif

THERMIQUE REGENERATIF Régénératif catalytique

OXyDATION ("COMBUSTION")

TECHNIQUES DESTRUCTIVES

SOLUTIONS EN FIN DE LIGNE

Présentation générale

Diagramme de sélection

11

1010

100100

10101010 100100100100 1.0001.0001.0001.000 10.00010.00010.00010.000

Cryo- condensation

Membranes

Condensation

Lavage

Biofiltration

Thermique & catalytique Oxydation

DébitDébit

(Nm(Nm(Nm(Nm 3333 /h)/h)/h)/h)

avec récupération Adsorption

100.000100.000100.000100.000

Adsorption

Critères de sélection Effluents à traiter: débit, type/concentration de COV, Effluents à traiter: débit, type/concentration de COV,

procédés en amont, présences de poisons,...procédés en amont, présences de poisons,... Faisabilité de la récupération de solvantsFaisabilité de la récupération de solvants Efficacité d’abattement souhaitéeEfficacité d’abattement souhaitée Adaptabilité aux changements de conditions de procédéAdaptabilité aux changements de conditions de procédé Investissement et coûts de fonctionnement (incl. Investissement et coûts de fonctionnement (incl.

maintenance)maintenance) Espace disponibleEspace disponible Potentiel de récupération énergétiquePotentiel de récupération énergétique Génération éventuelle de polluants secondaires (eaux Génération éventuelle de polluants secondaires (eaux

usées, déchets solides, sous-produits ...)usées, déchets solides, sous-produits ...)

Gammes de performancesOxidation

BIO

Adsorption Absorption Membrane

Thermal CatalyticProcess

(A.C.) CondensationRC RG RC RG (recovery unit)

Concentration range 5 to 20 < 10 < 15 < 10 (g/Nm3)Flow-rates (Nm3/h) (a) (b) (c) (c) (d) (c) (c) (e) (e)

Autothermicity (g/Nm3) 8 1 to 3 3 to 5 0,7 to 1,5

Outlet concentrations (mg/Nm3)

TOC < 20 < 20 < 20 < 20 < 150 < 150 < 150 < 150 500 to 1000CO < 100 < 20 < 20 < 20

NOx < 100 < 50 < 50 < 50

(a): 1000 - 100 000 (c): 100 - 100 000 (e): max 2000 RC: Recuperative unit A.C.: Active Carbon(b): 5000 - 100 000 (d): 1000 - 150 000 RG: Regenerative unit

< 20 < 20 > 4 > 4< 10

Residue odors concentrations (u.o./Nm3)> 1000 > 200 > 200 > 200 > 350 > 130 > 1000 - -

Systèmes régénératifs

τ, sec

Conversion

Combustion chamber

PackingPacking

RTORTO

τ, sec

Packing Packing

Catalyst

RCO

Types de garnissages

Saddles:Saddles: efficacité thermique de 95 %efficacité thermique de 95 %

MonolithesMonolithes efficacité thermique de 96,6 à 98 %

Principe

Effluent chargé en COVà 20 °C

Flow 1

Flow 2

Flow 3

Effluentépuré

à 44 °C

Chambre de COMBUSTION

820 °C, 1 sec. tps résidence

Vannes de purge

Lit

de

céra

miq

ue

Vers entréeventilateur

Efficacité thermique

En mode récupératif : fixée par la surface En mode récupératif : fixée par la surface d’échange. Valeurs classiques: 50-70 %d’échange. Valeurs classiques: 50-70 %

En mode régénératif : fonction du volume de En mode régénératif : fonction du volume de céramique et du temps de cycle. De 95-98 %céramique et du temps de cycle. De 95-98 %

T.E. = Tox - Tsortie

Tox - Tentrée

T.E. = Tox - Tsortie

Tox - Tentrée

Efficacité et températures

Pertes de charge dans le système KVT: 250 mmCEPertes de charge dans le système KVT: 250 mmCE

T.E.T.E. TT oxid oxid T outT out TT diff diff

RTORTO 97 %97 % 820 C820 C 44 C44 C 24 C24 C

RTORTO 95 %95 % 820 C820 C 60 C60 C 40 C40 C

RCCORCCO 70 %70 % 400 C400 C 134 C134 C 114 C114 C

RCTORCTO 70 %70 % 750 C750 C 239 C239 C 219 C219 C

Bloc diagramme

LITFROID

LIT ENPURGE

CHAMBRE DECOMBUSTION

LITCHAUD

RECUPERA-TEUR

RECUPERA-TEUR

SECOND.

Emission

100 %

0 %

10 % 0 %

CHEMINEE

VENTILATEUR

By-passe chaud

Boucle de retour

Air dedilution

0 %

0 %

100 %

Quick tour d’un AutothermStructure et réacteurs

Vue d’un réacteur

…quick tour d’un AutothermChambre decombustion

Détail intérieur

Chambre de combustionBurner hole / Baffles

Produits d’oxydation

COVS = H – C – O CO2 + H2O + chaleur

COVS hétérogènes:

+ HCl /HF /SOx / Nox+ SnO2/SiO2

Problématique de la corrosion

A basse température (< 120 deg C): condensation des acides

A haute température (> 450 deg C): corrosion chimique au chlore

Attaque de l’isolation

Solutions faciles

Placer le RTO dans son entierté à une température supérieure au point de rosée humide et acide

Préchauffer l’effluent

By passe chaud

LITFROID

LIT ENPURGE

CHAMBRE DECOMBUSTION

LITCHAUD

RECUPERA-TEUR

RECUPERA-TEUR

SECOND.

Emission

100 %

0 %

10 % 0 %

CHEMINEE

VENTILATEUR

By-passe chaud

Boucle de retour

Air dedilution

0 %

0 %

100 %

Boîte demélange

Solution + difficile

• Résistance des aciers et alliages

Changer de système d’isolation

Eviter le contact des éléments de fixation à haute température

Favoriser les compositions sans alumine

Recours à des systèmes multi-couches

Utilisation de blocs

+ couche thermodurcissable

Et prévoir les réparations

Post traitement

27

LITFROID

LIT ENPURGE

CHAMBRE DECOMBUSTION

LITCHAUD

EmissionCHEMINEE

VENTILATEUR

Air dedilution0 %

100 %

By-passe chaud100 %

By-passe chaud

Injectionde chaux

REACTEUR

FILTRE

By passe

Emission

CHEMINEE

100 %

Injectionde chaux

REACTEUR

FILTRE

By passe

RécupérateurRéacteurcatalytique

Dilution air

Traitement sec ou humideLim e s to ne calcium sulfite : CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 Lim e calcium sulfite : Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O

Ca us tic s o d a soda sulfite or bisulfite (NaHSO3)

2 NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2OSo d ium bic a rbo na te sodium sulfate

2 NaHCO3 + SO2 + ½ O2 → Na2SO4 + H2O + 2 CO2

Ma g ne s ium Hydro x yd e magnesium sulfiteMg(OH)2 + SO2 → MgSO3 + H2O

Se a wa te r: SO2 + H2O + ½O2 → SO42- + 2H+

Bouchage SiO2

Traitement émissions MTBCl3, TFA et TEOS (glaces solaires)

Exemple de COVs hétérogènes

MTBCl3 2 C4H9Cl3Sn + 13 O2  8 CO2 + 6 H2O + 2 SnO2 + 6 HCl

1 g de MTBCl3 0,534 g SnO2 + 0,3876 g HCl. Acide trifluoroacétique (TFA) : 

2 C2F3HO2 + 2 H2O + O2  4 CO2 + 6 HF 1 g de TFA  0,526 g d’HF.

 Orthosilicate de Tétraéthyle (TEOS) : 

C8H20O4Si + 12 O2  8 CO2 + 10 H2O + 4 SiO2

 1 g de TEOS 0,134 g SiO2.

Bouchage échangeur

Conclusion1) Bien connaître son effluent, dont la

nature des composés acides: qualité du cahier de charges!

2) Coûts d’investissement différents3) Evaluer la maintenance4) Travailler avec des spécialistes