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Condensation cryogénique des COV

PRINCIPE

Lorsqu'on refroidi un gaz contenant un composé condensable, la première goutte de liquide apparait à la température pour laquelle la tension de vapeur du composé est égale à sa pression partielle dans le gaz.
C'est le point de rosée.
Au fur et à mesure que la température décroit, de plus en plus de liquide apparait et la concentration dans le gaz du composé condensable diminue.
Le froid peut être fourni par un groupe frigorifique à compression ou absorption (jusqu'à -30°C), ou bien par vaporisation d'azote liquide (pour des températures <-30°C) ou tout autre gaz liquéfié disponible.

L'azote liquide boue à -196°C à pression atmosphérique et absorbe en se vaporisant 38,3kcal/litre de liquide.
Il produit 690litres de gaz/litre de liquide.
Il peut être:
- vaporisé directement dans l'échangeur qui doit refroidir le gaz à traiter
- utilisé pour refroidir un fluide intermédiaire qui servira lui-même à refroidir le gaz à traiter

L'utilisation directe:
- permet d'atteindre des températures plus basses
- permet d'utiliser des échangeurs plus compacts grace à un bon transfert thermique
- risque de condenser le composé volatil sous forme solide et d'entrainer des bouchages.

L'utilisation d'un fluide intermédiaire:
- permet de mieux régler la température de condensation,
- de distribuer le froid à partir d'une centrale cryogénique vers plusieurs points d'utilisation éventuellement à des températures différentes.

La condensation avec solidification du composé à récupérer peut être opérée sans risque à l'aide du désublimateur à lit de billes du procédé Crysumat-K (de Messer Griesheim).
Des billes d'acier constituant un lit circulant, sont alternativement:
- refoidies à l'azote liquide jusqu'à -150°C,
- mises en contact avec le gaz à épurer qui circule à contre courant, ce qui provoque la condensation du composé à récupérer,
- réchauffées par le gaz à épurer qui entre dans l'appareil, ce qui fait fondre les cristaux déposés

Application à la récupération de solvants

Le tableau ci-après donne la quantité de solvant restant entrainé par un débit d'air après refroidissement à différentes températures:

Solvant Température d'ébullition (°C)Température de Fusion (°C) g de solvant entraîné / Nm3 d'air à
25°C-30°C-100°C
Méthanol64.7-97.63465.60.0056
Ethanol78.3-114.12052.70.0027
Propanol97.2-126.2711.40.0009
Acétone56.2-94.8103833.80.0204
Méthyléthylcétone79.6-86.942913.10.0043
Hexane68.7-95.495336.40.0247
Octane125.6-56.8931.80.0001
Cyclohexane80.76.6 546 21.40.0141
Benzène80.15.550418.60.0108
Toluène110.6-951673.20.0009
Xylène144-25410.70.00004
Styrène145-30.6390.60.00004
Chlorure de méthylène39.8-96.713402180.70.4437
Tétrachlorure de carbone76.7-22.9122649.60.0382
Trichloréthane 11174.1-31115945.70.0333



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