Absorption avec réaction chimique : dimensionnement du contacteur
Absorption en traitement d’air

Parmi les procédés de traitement de l’air chargé en polluants, l’opération unitaire – absorption – réalisée au sein de contacteurs gaz-liquide, entre dans la catégorie des procédés basés sur un transfert avec récupération directe et est comparable à l’adsorption gaz-solide ou à la condensation . Il s’agit en effet de proposer des solutions pour le traitement d’effluents gazeux contaminés tels que :

• des atmosphères contenant des composés organiques volatils (COV) de type composés oxygénés : acides gras volatils, alcools, cétones, dérivés chlorés. Les émetteurs de COV sont essentiellement les transports et les industries utilisatrices de solvants  ;

• les fumées de combustion issues des incinérateurs contenant NO_x , SO₂ , HCl ;

• les gaz acides à base de HCl, HF, H₂ S et CO₂ ;

• des effluents contenant des composés odorants de type soufrés (H₂ S, CH₃ SH), azotés (NH₃ , CH₃ NH₂ ) ou oxygénés (acétone, acide acétique). Les principales sources sont les stations d’épuration d’eaux usées, les industries agroalimentaires (conserveries, équarrissages), les papeteries et les industries chimiques.

Au sens où nous l’entendons dans cet article, l’absorption est l’opération unitaire dont le principe est basé sur le passage d’un ou de plusieurs constituants d’une phase gazeuse dans une phase liquide. Il s’opère des échanges (ou transferts) de matière entre une phase gazeuse et une phase liquide dont les compositions chimiques sont différentes. Ce transfert de matière mis en jeu s’effectue au sein de contacteurs (ou réacteurs) gaz-liquide dans lesquels les deux phases sont mises en contact pour favoriser les échanges de matière.

Le dimensionnement de ces appareils repose sur un certain nombre de concepts fondamentaux qu’il est indispensable de rappeler ici, sans toutefois entrer dans les détails de certaines démonstrations qui ont fait par ailleurs l’objet de nombreuses publications.

Les points suivants seront ainsi abordés :

• les différents types de contacteurs gaz-liquide ;

• les concepts de base du transfert de matière gaz-liquide ;

• les principes du dimensionnement des absorbeurs ;

• la mise en œuvre des absorbeurs à travers des études de cas.

Nous supposerons que :

• les concentrations des constituants présents dans la phase gazeuse et susceptibles d’être absorbés au sein de la phase liquide sont relativement faibles ;

• les phases se comportent comme des solutions diluées ;

• le liquide est non volatil ;

• le gaz vecteur est insoluble dans le liquide et se comporte comme un inerte ;

• l’absorption se déroule de façon isotherme ;

• les débits des phases gazeuse et liquide peuvent être considérés comme constants entre l’entrée et la sortie de l’absorbeur.