Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L'épuration des gaz et des fumées, qu’il s’agisse d’un dépoussiérage ou d’un dévésiculage, est un problème qui revient dans grand nombre de procédés industriels (génération d’énergie, secteur pétrolier, cimenteries…). L’équipement pour la séparation de vésicules liquides ou de particules solides doit répondre aux exigences en termes de performances, de coûts opératoires, d'investissement et doit être compatible avec les contraintes du procédé. Ce choix est complexe, déjà parce qu’il implique la connaissance de la nature de la suspension et des caractéristiques des séparateurs, mais aussi parce qu’il doit respecter les réglementations de plus en plus imposantes en matière de dépollution.
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Bernard SIRET : Ingénieur de l’École supérieure de physique et de chimie industrielles (ESPCI) - Directeur Recherche et Développement LAB SA
INTRODUCTION
Dans différents secteurs industriels se pose le problème de l'épuration des gaz et des fumées.
Que ce soit dans le secteur de la génération d'énergie ou chaque fois que l'on brûle un combustible fossile (charbon, fuel ou émulsions), dans le secteur pétrolier (par exemple, les unités de cracking catalytique FCC), dans le secteur industriel (cimenteries, fusion d'aluminium...), on est confronté à un problème de dépoussiérage ou de dévésiculage soit direct car les fumées contiennent déjà les vésicules à éliminer, soit secondaire parce qu’une opération d'épuration d'un polluant gazeux comme le SO2 a généré un aérosol ou un entraînement vésiculaire qu'il faut traiter. La sélection d'un équipement ou d'un procédé de dépoussiérage/dévésiculage délivrant les performances requises pour respecter des réglementations de plus en plus sévères devient un exercice délicat dans lequel les chances de se tromper ne sont pas négligeables. L'étude et le choix rationnel d'un système de dépollution des gaz supposent une connaissance du problème à traiter, c’est-à-dire de la nature de la suspension et des caractéristiques des différents séparateurs considérés. L'article qui suit a pour ambition de fournir à l'homme de l'art des informations concises et utiles qui l'aideront à faire son choix. Dans tous les cas, une étude plus fine que ce qui est possible avec les seules informations données ici est nécessaire avant toute sélection définitive.
On définit sous le nom de dépoussiérage toute action ou procédé dans lequel une fumée ou un gaz est débarrassé par une séparation gaz/solide d'une fraction substantielle des solides qu'il véhicule. Les appareils ou équipements effectuant cette tâche sont nommés dépoussiéreurs ou séparateurs de poussières. Sont exclus de cette définition les filtres à très haute efficacité pour salles blanches, en milieu médical ou nucléaire par exemple.
On définit sous le nom de dévésiculage toute action ou procédé dans lequel un flux gazeux est débarrassé par une séparation gaz/liquide d'une fraction substantielle des gouttelettes qu'il véhicule. Les appareils ou équipements effectuant cette tâche sont nommés dévésiculeurs.
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Séparateur à effet centrifuge
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2. Principaux facteurs caractérisant un problème de dévésiculage
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Définitions de l’état vésiculaire
Par de nombreux aspects les particules liquides, ou vésicules, sont semblables aux particules solides et nombre des facteurs décrits dans le paragraphe précédent s'appliquent.
Les vésicules liquides, qui forment un brouillard, peuvent avoir elles aussi deux causes principales.
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Une cause mécanique provient, par exemple, d'un arrachement de gouttes de liquide d'un film par un gaz à haute vitesse, d'une pulvérisation ou d'un contact à haute vitesse entre un liquide et une partie mécanique en mouvement.
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Des gouttes ou des brouillards peuvent aussi avoir une origine physico-chimique. Dans ce cas, il s'agit de brouillards submicroniques obtenus par condensation.
brouillard sulfurique, dont la taille est comprise entre 0,4 et 2 µm, formé quand des gaz contenant de l'humidité et du trioxyde de soufre à haute température sont refroidis. Ce brouillard donne naissance au fameux panache bleuté, bien connu des raffineurs.
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Méthodes de mesure et de prélèvement
La caractérisation et le prélèvement sont plus difficiles que pour des particules solides pour deux raisons : les liquides coalescent et s'évaporent.
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Les gouttes et gouttelettes sont particulières à plusieurs égards. Le prélèvement et la quantité de liquide entraîné posent des problèmes particuliers. L'isocinétisme doit être absolument respecté, mais il y a lieu de prendre en compte l'évaporation toujours possible. Pour quantifier les entraînements vésiculaires, on peut réaliser un prélèvement classique, refroidir les gaz prélevés dans un condenseur à une température de l'ordre de 5 C, et déterminer la différence avec un calcul basé sur l'humidité des gaz, déterminée par exemple par la méthode de la température humide. Cette méthode est assez imprécise dès que les gaz contiennent beaucoup d'eau. Il est possible d'installer un dévésiculeur performant sur la ligne de prélèvement et de mesurer la quantité de liquide collectée. On peut aussi récupérer, à l'aide d'un petit cyclone, les plus grosses gouttes et collecter sur un filtre rigide les plus fines gouttelettes. La somme des deux volumes récupérés donne, une fois divisée...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Perry’s Chemical Engineering Handbook, - 6e édition.
-
(2) - BUONICORE, DAVIS - Air Pollution Engineering Manual. - Air and Waste Management Association, ISBN 0-442-00843-0.
-
(3) - ALLEN (T.) - Particle size measurement. - Chapman & Hall, Londres (1974) (1981).
-
(4) - LEVI, BELYAEV - Techniques for the collection of representative aerosol samples. - Journal of Aerosol Sciences 5, p. 325-338.
-
(5) - EUROVENT 4/3 - « Détermination de la teneur en poussières dans un écoulement gazeux canalisé ; méthode manuelle avec critère de performances ». - 2e édition (mai 1993).
-
(6) - Perry’s Chemical Engineering Handbook. - 7e édition (chapitre 17).
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...
NORMES
-
Émissions de sources fixes. Détermination de la faible concentration en masse de poussières. Partie 1 : méthode gravimétrique manuelle Indice de classement : X43-333-1. - NF EN 13284-1 - 05-2002
-
12-2004Émissions de sources fixes. Détermination des faibles concentrations en masse de poussières - Partie 2 : systèmes automatiques de mesure. Indice de classement : X43-333-2. - EN 13284-2 -
http://www.p2pays.org/ref/01/00745.htm
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APAVE Association de propriétaires d’appareils à vapeur et électriques.
CETIAT Centre technique des industries aérauliques et thermiques (Villeurbanne) - http://www.cetiat.fr
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