Absorption physique de Composés Organiques Volatils par pulvérisation d'émulsion d'huile dans l'eau. Etude thermodynamique et hydrodynamique : Application au calcul des efficacités d'abattement de COV sur effluents synthétiques et réels

Physical absorption of volatile organic compounds spraying oil-water emulsion into a spray tower. (Thermodynamic and hydrodynamic studies - COV removal efficiency - Treatment of polluted synthetique air and polluted air of industries)

• Auteur / Autrice : Romuald Tatin
• Direction : Gilles Hebrard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et environnement
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution de l'air

Absorption

Composés organiques volatils

Mots clés libres

Absorption

Composés Organiques Volatils (COV)

émulsion

Surface d’échange

Constante de transfert

Résumé

Les Composés Organiques Volatils peuvent être des composés malodorants, cancérigènes, tératogènes ou mutagènes. En France, la pollution odorante représente le second motif de plainte après le bruit. En conséquence, des réglementations de plus en plus strictes sont imposées aux industriels en termes d’émission de COV. Dans les stations d’épuration, les composés de nature lipophile ne sont pas bien traités par les tours de lavage chimique de la filière de désodorisation. L’élimination de ces composés nécessite alors des procédés de finition souvent onéreux. Ce travail expose l’étude d’un procédé innovant. Il s’agit d’une tour de lavage de type pluie, pulvérisant une émulsion d’huile dans l’eau. L’utilisation d’une émulsion dans un réacteur de type pluie permet de faciliter le transport de l’huile, d’augmenter la surface d’échange en utilisant les gouttes d’eau comme support, d’augmenter la turbulence favorisant le transfert, et de traiter l’ensemble des affinités hydrophiles et lipophiles. Les points suivants sont développés dans cette étude : le choix de l’absorbant organique (stabilité thermique et mécanique, non biodégradable, insoluble dans l’eau, faible valeur de la constante de Henry) ; le transfert de matière gaz-liquide ; et enfin l’hydrodynamique du contacteur. A l’issue de cette étude, l’huile de silicone 47v350 a été choisie. Sa pulvérisation sous forme d’émulsion dans l’eau semble donner un meilleur coefficient de transfert du côté liquide. Un modèle décrivant sa saturation au cours du temps a été développé. Cette huile a aussi été testée sur site sur un effluent gazeux réel. Pour finir, des tentatives de régénération à la vapeur d’eau ont validé son emploi

Volatile organic compounds (VOC) can be foul-smelling, carcinogenic, teratogenic or mutagenic. The odour pollution is the second cause of complaint. The first one is the noise pollution. Consequently, rules concerning industrial gas emission are more and more strict. Wastewater treatment plants emit lipophile VOCs. The classical spray water tower using chemical reagents is not effective to remove those lipophile compounds. As a result, expensive catalytic oxidizers are needed to remove completely those compounds. This study outlines an innovative process. Our innovative spray tower is a low energy scrubber consisting of an empty cylindrical vessel and nozzles spraying oil/water emulsion into the vessel. Emulsion spraying into a spray tower facilitates oil transport, improves interfacial area (oil coats water droplets), increases turbulent flow regime enhancing mass transfer, and absorbs lipophile compounds as well as hydrophile compounds. The following items were studied in this work: the choice of the organic absorbent (thermal and mechanical stability, non-biodegradable, insoluble in water, low value of the Henry’s constant), gas-liquid mass transfer; and hydrodynamic of the gas-liquid contactor. At the end of this study, silicone oil 47v350 has been chosen. Emulsion spraying enhances liquid mass transfer coefficient. A model describing the liquid saturation as a function of time has been performed. This oil has also been used to treat polluted air of an industrial site