Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Les risques et les moyens de prévention à mettre en oeuvre lors de l'utilisation des filtres de charbon actif pour le traitement de l'air chargé en polluants et en particulier en COV font l'objet de cet article. Des exemples d'incidents sont recensés. Les mécanismes d'exothermicité et leur visualisation sont présentés. Afin de mieux comprendre les phénomènes et de les contrôler, l'influence des conditions opératoires sur le dégagement de chaleur, est décrite et analysée. Dans un but d'une meilleure compréhension et d'une prévision des températures locales lors de l'adsorption de COV sur charbon actif, des modèles déterministes sont proposés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre LE CLOIREC : Professeur - Directeur de l'École nationale supérieure de chimie de Rennes (ENSCR)
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Pascaline PRÉ : Maître assistante, HDR - GEPEA UMR CNRS 6144 – École des mines de Nantes
INTRODUCTION
Le charbon actif est utilisé, de manière intensive, comme adsorbant universel pour le traitement des fumées, l'élimination des composés organiques volatils (COV) ou des molécules odorantes présents dans les émissions gazeuses industrielles . Les installations d'adsorption sur charbon actif représentent, en France en 2010, environ 30 à 35 % du parc des installations de traitement des rejets gazeux chargés en COV. Généralement, les installations sont sous la forme de lits fixes garnis de grains de charbon actif (vierge ou imprégné) au travers desquels passe l'air ou le gaz à dépolluer. Le transfert du contaminant de la phase gazeuse dans la porosité du matériau carboné permet une purification du gaz. Après saturation, le charbon actif est soit mis en centre de stockage de déchets, soit réactivé en usine, soit régénéré in situ par un fluide caloporteur (vapeur d'eau, gaz chaud) ou encore par chauffage intrinsèque du matériau (électrodésorption, par exemple) . Du fait d'une réaction exothermique se produisant lors de la réaction d'adsorption, un échauffement local peut se produire. Cette augmentation de température est fonction de nombreux paramètres tels que la concentration du polluant, le type de charbon actif ou les conditions opératoires (débit, humidité…). Ce phénomène particulier d'exothermicité des réactions d'adsorption est connu depuis longtemps mais se doit d'être mieux compris et mieux appréhendé pour éviter des incidents comme des points chauds, des emballements thermiques ou des inflammations de lits. Le premier accident impliquant la combustion d'un lit de charbon actif a été reporté dans les années 1940. L'inflammation de l'adsorbeur, garni de charbon actif à base de noix de coco, s'est produite durant le traitement d'air chargé de cyclohexane . Une définition des conditions d'utilisation des filtres de charbon actif dans la purification des gaz et spécifiquement de l'air se doit donc d'être proposée.
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Adsorption et chaleur
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1. Exemples d'incidents et d'accidents
La raison première de l'intérêt sur les risques et la sécurité des filtres à charbon actif utilisé dans le traitement des COV dans l'air est le report d'incidents et d'accidents industriels. En effet, des publications antérieures et des bases de données spécifiques d'informations sur les accidents technologiques reportent quelques exemples. Ceux-ci se produisent généralement sur des sites industriels sur lesquels des systèmes d'adsorption en continu de solvants avec régénération in situ, sont opértionnels. Ces installations sont mises en œuvre à la fois pour contrôler les émissions gazeuses polluées et pour récupérer les solvants organiques ou pour purifier des fumées . Des cas sont aussi rapportés mettant en cause des systèmes de type canister mis en œuvre sur des cuves de stockage de composés organiques liquides (essence, solvants seuls ou en mélange…). Quelques incidents et accidents sont listés sur le tableau 1.
La majorité des inflammations des filtres de charbon actif en grain se produit sur des unités traitant des composés organiques volatils ou durant le stockage ou le transport des matériaux carbonés saturés ou non. Divers secteurs d'activités industrielles utilisant ce type de procédé de traitement sont touchés : l'industrie chimique, agrochimique, pharmaceutique, les activités d'extraction de produits naturels, le recyclage, le traitement des résidus… On note que les COV, seuls ou en mélange, les charbons actifs vierges ou imprégnés sont impliqués, avec en particulier un apport d'oxygène via l'introduction d'air dans l'installation.
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Exemples d'incidents et d'accidents
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LE CLOIREC (P.) - Les composés organiques volatils (COV) dans l'environnement. - Tec. & Doc. Lavoisier Paris ISBN 2-7430-0232-8, 734 p. (1998).
-
(2) - SUBRENAT (A.), LE CLOIREC (P.) - Industrial Applications of Adsorption onto Activated Carbon Cloths and Electro-thermal Regeneration. - J. Environ. Engn., 130, 3, p. 249-257 (2004).
-
(3) - SUBRENAT (A.), LE CLOIREC (P.) - Volatile organic compound (VOC) removal by adsorption onto activated carbon fiber cloth and electrothermal desorption: an industrial application. - Chem. Eng. Comm., 193, p. 1-9 (2006).
-
(4) - WILDMAN (J.) - Practical problems in solvent recovery using activated carbon, Proceedings of an international conference on carbon. - University of Newcastle Upon Tyne, United Kingdom, sept. 1988.
-
(5) - NAUJOKAS (A.A.) - Spontaneous combustion of carbon beds Plant/Operations Progress. - 4, p. 120-126 (1985).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Procédés de traitement des COV ou composés organiques volatils.
-
COV (Composés Organiques Volatils).
-
Procédés de dépollution des émissions gazeuses industrielles.
ANNEXES
Ministère de l'environnement, [DPPR/SEI/BARPI] Base de données ARIA, France.
EPA (Environmental Protection Agency) USA, Bases de données – Rapports, USA.
HAUT DE PAGE
PROSIM-DAC juin 2012 http://www.prosim.net
HAUT DE PAGE
ProSim http://www.prosim.net
Réglementations https://european-union.europa.eu/institutions-law-budget/law/find-legislation_fr http://www.legifrance.gouv.fr
Centre Interprofessionnel Techniques d'Études de la Pollution...
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