Condensation cryogénique des COV
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Principe de la condensation cryogénique
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 | |||
| Méthanol | 64.7 | -97.6 | 346 | 5.6 | 0.0056 |
| Ethanol | 78.3 | -114.1 | 205 | 2.7 | 0.0027 |
| Propanol | 97.2 | -126.2 | 71 | 1.4 | 0.0009 |
| Acétone | 56.2 | -94.8 | 1038 | 33.8 | 0.0204 |
| Méthyléthylcétone | 79.6 | -86.9 | 429 | 13.1 | 0.0043 |
| Hexane | 68.7 | -95.4 | 953 | 36.4 | 0.0247 |
| Octane | 125.6 | -56.8 | 93 | 1.8 | 0.0001 |
| Cyclohexane | 80.7 | 6.6 | 546 | 21.4 | 0.0141 |
| Benzène | 80.1 | 5.5 | 504 | 18.6 | 0.0108 |
| Toluène | 110.6 | -95 | 167 | 3.2 | 0.0009 |
| Xylène | 144 | -25 | 41 | 0.7 | 0.00004 |
| Styrène | 145 | -30.6 | 39 | 0.6 | 0.00004 |
| Chlorure de méthylène | 39.8 | -96.7 | 13402 | 180.7 | 0.4437 |
| Tétrachlorure de carbone | 76.7 | -22.9 | 1226 | 49.6 | 0.0382 |
| Trichloréthane 111 | 74.1 | -31 | 1159 | 45.7 | 0.0333 |
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