Related problems and solutions for oxidation technologies in heterogeneous VOCs control equipment.

1. Techniques d'oxydation des COVs dont
hétérogènes:
choix technologiques, retour d'expérience
VOCs oxidation technologies including heterogeneous
compounds: equipment orientation and feedback
Dr S. Vigneron, Consultant
www.passair.org

2. Regenerative Thermal Oxidisers
Utilisent des accumulateurs monolithiques. Efficacité thermique supérieure à 96,6
%
Recuperative Thermal Oxidisers
La 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 Regenerative Catalytic Oxidisers
Pour des concentrations en polluants modérées. Idéal pour les petits débits.
Catalyseurs à base de métaux précieux.
SULFOX et WESP
Oxydation des polluants soufrés et récupération d ’acide sulfurique concentré.
Catalyseurs au Platine ou/et V2O5.
Dévésiculage sur électrofiltre humide (WESP).
Ceramics and catalysts
VOCs, Sulfox, DeNOx
Produits

3. Traitement de fumées
Traitements sec ou semi-sec utilisant la chaux ou le bicarbonate de sodium
Filtres à manches
Tout types de poussières, cellulaires ou non, en ligne ou non
DeNOx
Réduction catalytique sélective (SCR) ou Réduction catalytique non-sélective
(SNCR).
Catalyseur V2O5.
Produits
Manches
Réparation et maintenance d’installations

4. 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

5. Présentation générale

6. 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(Nm3333
/h)/h)/h)/h)
avec récupération
Adsorption
100.000100.000100.000100.000
Adsorption

7. 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 (eauxGénération éventuelle de polluants secondaires (eaux
usées, déchets solides, sous-produits ...)usées, déchets solides, sous-produits ...)

8. Gammes de performances
Oxidation
BIO
Adsorption Absorption Membrane
Thermal Catalytic
Process
(A.C.) Condensation
RC 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 1000
CO < 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 - -

9. Systèmes régénératifs
τ, sec
Conversion
Combustion chamber
Packing
Packing
RTORTO
τ, sec
Packing Packing
Catalyst
RCO

10. Types de garnissages
 Saddles:Saddles:
 efficacité thermique de 95 %efficacité thermique de 95 %
 MonolithesMonolithes
 efficacité thermique de 96,6 à 98 %

11. Principe
Effluent chargé en COV
à 20 °C
Flow 1
Flow 2
Flow 3
Effluent
épuré
à
44 °C
Chambre de COMBUSTION
820 °C, 1 sec. tps résidence
Vannes de purge
Litdecéramique
Vers entrée
ventilateur

12. Efficacité thermique
 En mode récupératif : fixée par la surfaceEn mode récupératif : fixée par la surface
d’échange. Valeurs classiques: 50-70 %d’échange. Valeurs classiques: 50-70 %
 En mode régénératif : fonction du volume deEn 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

13. 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 oxidoxid T outT out TT diffdiff
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

14. Bloc diagramme
LIT
FROID
LIT EN
PURGE
CHAMBRE DE
COMBUSTION
LIT
CHAUD
RECUPERA-
TEUR
RECUPERA-
TEUR
SECOND.
Emission
100 %
0 %
10 % 0 %
CHEMINEE
VENTILATEUR
By-passe chaud
Boucle de retour
Air de
dilution
0 %
0 %
100 %

15. Quick tour d’un Autotherm
Structure et réacteurs
Vue d’un réacteur

16. …quick tour d’un Autotherm
Chambre de
combustion
Détail intérieur

17. Chambre de combustion
Burner hole / Baffles

18. Produits d’oxydation
 COVS
= H – C – O CO2 + H2O + chaleur
 COVS hétérogènes:
+ HCl /HF /SOx / Nox
+ SnO2/SiO2

19. 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

20. Solutions faciles
 Placer le RTO dans
son entierté à une
température
supérieure au point de
rosée humide et acide
 Préchauffer l’effluent

21. By passe chaud
LIT
FROID
LIT EN
PURGE
CHAMBRE DE
COMBUSTION
LIT
CHAUD
RECUPERA
-TEUR
RECUPERA
-TEUR
SECOND.
Emission
100 %
0 %
10 % 0 %
CHEMINE
E
VENTILATEUR
By-passe chaud
Boucle de retour
Air de
dilution
0 %
0 %
100 %
Boîte de
mélange

22. Solution + difficile
• Résistance
des aciers
et alliages

23. 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

24. Utilisation de blocs

25. + couche thermodurcissable

26. Et prévoir les réparations

27. Post traitement
27
LIT
FROID
LIT EN
PURGE
CHAMBRE DE
COMBUSTION
LIT
CHAUD
Emission
CHEMINEE
VENTILATEUR
Air de
dilution
0 %
100 %
By-passe chaud100 %
By-passe chaud
Injection
de chaux
REACTEUR
FILTRE
By passe
Emission
CHEMINEE
100 %
Injection
de chaux
REACTEUR
FILTRE
By passe
Récupérateur
Réacteur
catalytique
Dilution air

28. Traitement sec ou humide
Lim e sto ne  calcium sulfite : CaCO3 + SO2 →
CaSO3 + CO2
Lim e  calcium sulfite : Ca(OH)2 + SO2
→ CaSO3 + H2O
Caustic so da  soda sulfite or bisulfite (NaHSO3)
2 NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O
So dium bicarbo nate  sodium sulfate
2 NaHCO3 + SO2 + ½ O2 → Na2SO4 + H2O + 2
CO2
Mag ne sium Hydro xyde  magnesium sulfite
Mg(OH)2 + SO2 → MgSO3 + H2O
Se a wate r: SO + H O + ½O → SO 2-
+ 2H+

29. Bouchage SiO2

30. Traitement émissions MTBCl3,
TFA et TEOS (glaces solaires)

31. 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.

32. Bouchage échangeur

33. Conclusion
1) Bien connaître son effluent, dont la
nature des composés acides: qualité du
cahier de charges!
2) Coûts d’investissement différents
3) Evaluer la maintenance
4) Travailler avec des spécialistes