La cryo-condensation permet une purification efficace de l'air
La séparation économique des composés organiques volatils (COV) est tout sauf facile. Les composés organiques volatils doivent être éliminés du flux d'air d'échappement des procédés chimiques et pharmaceutiques afin de satisfaire les exigences TA-Luft en matière d'émissions. La technologie de cryo-condensation s'adapte aux fluctuations de charge.
Dans les industries chimiques et pharmaceutiques, les composés organiques volatils (COV) font souvent partie de l'air extrait du processus. Les entreprises de ces secteurs doivent nettoyer les flux d'air d'échappement de manière à ce que le chargement d'air extrait avec des substances nocives pour l'environnement soit en deçà des limites légales. L’exigence réglementaire la plus importante dans ce contexte est probablement le "Manuel technique pour la purification de l’air", appelé "TA-Luft". Il fait partie de la loi fédérale sur le contrôle des immissions, à l'échelle de laquelle de nombreux pays européens se sont orientés.
La condensation cryogénique résout les problèmes d’air vicié
La condensation cryogénique utilise l’azote cryogénique, liquide comme source froide. Pendant le processus, l'azote s'évapore et refroidit le gaz brut à épurer, de telle manière que les valeurs limites prescrites par la loi soient respectées de manière fiable. En refroidissant, l'air sortant n’atteint pas le point de rosée du solvant, de sorte qu'il passe de l'état gazeux à l'état liquide. Les composants organiques volatils présents dans le flux d'air extrait sont présents après le processus sous forme de condensat liquide et peuvent être soit renvoyés au processus de production, purifiés ou éliminés. Le procédé de cryo-condensation est généralement utilisé pour la séparation d'alcools, d'alcanes, d'hydrocarbures chlorés ou d'aromatiques.
Dans la technologie d’Air Liquide, l’azote liquide n’est utilisé qu’indirectement pour le refroidissement de l’installation de condensation. Cela évite une formation d'aérosol qui est assez habituelle pour les processus cryo-thermiques mais qui est difficile pour le respect des valeurs limites légales, en raison d'une petite caractéristique technique du processus.
Le mot clé est "cycle gaz": à l'aide d'azote liquide, un courant d'azote gazeux en circulation est refroidi par un échangeur de chaleur spécial. De ce fait, une régulation sophistiquée évite des écarts de température particulièrement importants entre le gaz brut et le fluide de refroidissement. Ainsi, une température de condensation spécifique au processus peut être réglée avec précision et empêche efficacement la formation d'aérosol. De petites gouttelettes finement dispersées (aérosols) signifieraient que les valeurs limites ne peuvent pas être respectées de manière fiable.
La cryo-condensation tolérante aux fluctuations
Les technologies établies sur le marché sont difficiles à faire réagir aux fluctuations de la charge et du débit, les charges élevées posant un problème majeur. Une distinction doit être faite entre "volatile" et "lourdement chargé". La cryo-condensation offre une solution efficace à ces deux problèmes. Le système de condensation Cryo peut être utilisé sans hésitation, même avec des flux d'air d'échappement volatils.
Afin de maintenir le système suffisamment "froid", la quantité nécessaire de gaz propre est mise en circulation sous contrôle de pression. Un nettoyage fiable de l'air extrait est également possible avec des flux d'air sortant très fluctuants, car le système peut réagir immédiatement aux changements de conditions.
Les flux d'air d'échappement très chargés posent souvent un problème particulier aux technologies conventionnelles, par exemple la post-combustion thermique, car il est possible que la "limite inférieure d'explosivité (LIE)" soit dépassée. Dans le cas de la condensation cryogénique, cela ne joue qu’un rôle mineur, car le système n’a aucune source d’inflammation.
En ce qui concerne les coûts de fonctionnement, la technologie a du sens: Un échangeur de chaleur à récupération utilise le gaz froid et propre pour refroidir le gaz en circulation. Cette étape permet d'obtenir une efficacité énergétique exceptionnelle et de réduire considérablement la consommation d'azote liquide. Au cours du processus, l'azote n'entre jamais en contact avec les composants volatils, ce qui permet d'utiliser de l'azote gazeux non contaminé, ce qui réduit considérablement les coûts d'exploitation.
Intégration dans les systèmes existants
Pour les entreprises disposant déjà d'une infrastructure existante, la question de l'intégration de la nouvelle technologie d'un point de vue pratique et économique est très importante. La mise en œuvre de la technologie Air Liquide est adaptée à cela et est relativement simple. Les installations de cryo-condensation sont construites en tant que "systèmes d'unité d'emballage". Cela signifie que le système est livré entièrement raccordé et connecté à un châssis solide (patin). Tous les appareils et échangeurs de chaleur nécessaires ainsi que les ventilateurs et les pompes se trouvent dans ce cadre et sont munis d'une isolation spéciale. Sur site, le système est uniquement connecté au processus client. Cette solution plug-and-produce réduit considérablement la charge de travail liée à la mise en œuvre.
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Sur la technique de cryo-condensation: Le processus de cryo-condensation peut être utilisé pour des débits compris entre 30 et 2 000 m³ / h et convient à presque toutes les concentrations de COV. Le nettoyage fiable de l'air extrait évite que la production dans les entreprises chimiques ou pharmaceutiques ne soit étranglée. L'azote employé est utilisé deux fois, ce qui est rentable en coûts d'exploitation peu élevés. Le processus peut être contrôlé avec précision. Le processus est très fiable et garantit que les exigences de TA-Luft soient respectées. Aucun adsorbant n'est nécessaire et le système peut être installé comme une unité d'emballage préassemblée. |
Les auteurs sont Matthias Böckling, chef de projet Cryogénie industrielle chez Air Liquide et Jürgen Flach, responsable de marché, Air Liquide Centre-Ouest-Europe.