Performances et sécurité des procédés de traitement des composés organiques volatils par adsorption sur charbon actif

par Sylvain Giraudet

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur. Génie des procédés

Sous la direction de Pierre Le Cloirec.

Soutenue en 2007

à Nantes .


  • Résumé

    Les Composés Organiques Volatils (COV) sont une large famille de polluants, dont une majorité a un effet direct ou indirect sur la santé humaine et l’environnement. Plusieurs procédés industriels ont donc été développés pour récupérer ou détruire ces polluants, dont l’adsorption par des filtres de charbon actif. Malheureusement, dans certaines conditions, pour de fortes concentrations en COV, l’énergie dégagée par l’adsorption peut engendrer de fortes hausses de température au sein du filtre, qui occasionnent, d’une part, une forte diminution des capacités du filtre mais peuvent aussi, d’autre part, entraîner l’inflammation de la colonne d’adsorption. Dans ce contexte, l’objectif de l’étude consiste à créer un outil de simulation numérique capable d’indiquer les meilleures conditions opératoires tout en respectant la sécurité, c’est-à-dire en évitant les risques d’inflammation du lit de charbon actif. Afin de réaliser ce modèle, les dégagements énergétiques engendrés par l’adsorption ont été caractérisés par des mesures d’énergies d’adsorption. Ensuite, les capacités d’adsorption de ces mêmes charbons actifs ont été déterminées pour un panel représentatif de COV, purs ou en mélange. Le modèle numérique est alors développé en prenant en compte les données expérimentales. Les profils de concentration et de température au cours du temps sont directement confrontés aux mesures faites sur une unité expérimentale qui simule les conditions industrielles. Finalement, le modèle établi prédit les conditions opératoires optimales pour une colonne d’adsorption industrielle quelle que soit la nature du ou des COV(s) traité(s) et quelle que soit la nature du charbon actif utilisé.


  • Résumé

    Adsorption on fixed activated carbon bed is a common process in volatile organic compound (VOC) recovery. Its low cost and high efficiency is interesting for industrial air treatment units. However, adsorption of VOC by activated carbon is an exothermic process, which may bring about ignition risks when high level of pollutants has to be treated. The objective of this study is therefore to set up a numerical model that can predict the best operating conditions for VOC removal by activated carbon filters. In order to build that model, adsorption energies were measured for a wide range of VOC and several types of activated carbons. Adsorption capacities were then determined for a variety of VOC, pure or in mixtures. The numerical model was developed taking into account experimental data. Temperature profiles and breakthrough curves measured on a lab-scale adsorption column, representative of industrial conditions, were compared to simulation results. Finally, the numerical model is able to predict the best operating conditions for industrial filters packed with activated carbon.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (176-XI p.)
  • Annexes : Bibliographie p. I-XI

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2006 NANT 2122
  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. Section Technologies.
  • Disponible pour le PEB
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