Étude d'un procédé d'adsorption TSA (Temperature Swing Adsorption) à chauffage et refroidissement indirects

par Marc Clausse

Thèse de doctorat en Énergétique

Sous la direction de Francis Meunier.

Soutenue en 2003

à Paris, CNAM .


  • Résumé

    Ce travail concerne l’utilisation d’un nouveau procédé TSA (Temperature Swing Adsorption) pour le traitement d’effluents gazeux. Ce nouveau procédé fait appel à un adsorbeur équipé d’un échangeur interne. La phase de chauffage (désorption) est assurée par condensation de vapeur d’eau tandis que lors du refroidissement (adsorption) de l’eau du réseau circule dans l’échangeur. Une étude expérimentale en mono et multiconstituants (CO2 et/ou C2H6) a permis de mettre en évidence l’intérêt d’un chauffage rapide de l’adsorbeur pour obtenir un enrichissement important des produits désorbés. Le comportement local de ce nouvel adsorbeur a été comparé à celui d’un adsorbeur TSA conventionnel au moyen d’un modèle numérique préalablement validé à partir d’expériences. En phase d’adsorption, la température d’alimentation et de la température initiale du lit n’ont que peu d’influence sur les performances du nouvel adsorbeur. En phase de désorption, une température de chauffage élevée aboutit à une diminution de la durée de l’étape, contrairement au cas d’un adsorbeur conventionnel. Grâce à une étude paramétrique effectuée pour des cycles, une plage de conditions opératoires (température de désorption, débits de purge) a été déterminée pour une application spécifique. Enfin, une pré-étude sur la capture de toluène a été réalisée en vue d’évaluer l’utilité de ce procédé pour la capture de composés organiques volatils (COV). Le fort enrichissement (160) obtenu en désorption permet d’augmenter la température de rosée et ainsi de faciliter sa récupération.

  • Titre traduit

    Study of an indirect heating and cooling TSA (Temperature Swing Adsorption) process


  • Résumé

    This work deals with a new TSA (Temperature Swing Adsorption) process for gas purification or recovery. This new process uses an adsorber equipped with an internal heat exchanger. The heating step (desorption) is achieved by steam condensation. During the cooling step (adsorption), city network water circulates through the heat exchanger. An experimental study with mono or multicomponent (CO2 and/or C2H6) feeds showed that, owing to a fast heating of the adsorber, highly concentrated products are recovered at the outlet. The local behaviour of this new adsorber was compared with that of a conventional TSA adsorber by means of numerical simulation, which was firstly validated from experimental results. During the adsorption step, the feed temperature and the initial bed temperature have only minor influence on the new adsorber performances. During the desorption step, a high heating temperature results in a short step duration, contrarily to the conventional adsorber case. Thanks to a parametric study on cycle operations, a range of operating conditions (desorption temperature, purge flow rate) was defined for one specific application. Lastly, a feasibility study on toluene capture was achieved in order to evaluate the potential of this new process for the volatile organic compound (VOC) removal. The high enrichment (160)obtained during desorption, allows to increase the dewpoint temperature, which will facilitate the final VOC recovery.

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Informations

  • Détails : 179 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. : p.155-158

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