Comment fonctionnent les oxydateurs thermiques régénératifs ?

L'oxydation thermique est une technologie souvent utilisée pour traiter les émissions atmosphériques industrielles et éliminer les COV. Cette technologie est basée sur la combustion thermique, ce qui signifie que les gaz d'échappement sont chauffés jusqu'à ce que la température d'allumage soit atteinte (qui peut atteindre 1100 °C) et que les polluants soient "brûlés". Sous l'effet de la température, les COV sont détruits et se décomposent en CO₂ et en eau. Du gaz naturel est nécessaire pour cette combustion. 

Les systèmes régénératifs diffèrent de l'oxydation thermique non régénérative standard en utilisant des lits céramiques qui transfèrent la chaleur des gaz purifiés pour préchauffer le flux pollué. Grâce à cette récupération de chaleur, moins de gaz naturel est nécessaire pour chauffer le flux de gaz pollué.

Quand utilise-t-on les oxydateurs thermiques ?

Les oxydateurs thermiques peuvent être utilisés pour une grande variété de débits et de concentrations. Cependant, ils sont plus efficaces dans les plages de concentration élevées et sont particulièrement utiles lorsqu'ils peuvent fonctionner en autothermie. Pour purifier les émissions atmosphériques à faible teneur en COV, une grande quantité de gaz naturel est nécessaire, ce qui n'est pas logique d'un point de vue économique et environnemental. En outre, les oxydateurs thermiques ont tendance à être utilisés davantage pour traiter des flux continus, car les régimes de fonctionnement discontinus impliqueraient que l'oxydateur thermique doive être mis en marche et arrêté trop fréquemment ou que du gaz naturel soit nécessaire pour maintenir le système en fonctionnement.

Comment le charbon actif se compare-t-il à l'oxydation thermique ?

Le charbon actif et l'oxydation thermique sont deux technologies souvent utilisées dans la purification de l'air. L'oxydation thermique tend à être utilisée davantage pour les concentrations élevées et les émissions continues, car elle permet de réduire la consommation de gaz. Les oxydateurs sont particulièrement intéressants lorsqu'ils peuvent fonctionner en autothermie. Nous voyons cependant souvent des situations dans lesquelles l'oxydation thermique est choisie comme technologie de référence sans se demander si c'est la meilleure solution d'un point de vue économique et environnemental. Mais nous pensons que ce choix mérite d'être questionné en fonction de la configuration de production.

En général, le charbon actif est moins utilisé dans les procédés continus avec des concentrations élevées car la consommation de charbon peut devenir trop importante. Le charbon actif convient parfaitement pour éliminer les polluants organiques dans des gammes de concentrations plus faibles et/ou lors d'opérations discontinues. Lorsqu'il n'y a pas de pollution, il n'y a tout simplement pas de consommation. Dans un tel scénario, il est parfaitement logique d'évaluer le charbon actif par rapport à l'oxydation thermique. Il existe cependant aussi des situations dans lesquelles le charbon actif est utilisé en combinaison avec ou comme alternative temporaire à une RTO, comme répondu dans les questions ci-dessous.

Que se passe-t-il lorsqu'un RTO a besoin de maintenance ?

Pendant la maintenance, le RTO ne peut pas être utilisé. Par conséquent, il n'y a pas de système de purification de l'air pour éliminer les émissions de COV. Certaines entreprises sont autorisées à poursuivre leur production même en l'absence de système d'élimination des COV. Cependant, d'autres entreprises sont obligées d'arrêter leur production si elles ne disposent pas d'une solution alternative pour traiter leurs émissions atmosphériques. Pour les grandes entreprises chimiques ou pharmaceutiques, le coût d'un arrêt de production peut être très élevé. Dans cette situation, il peut être bénéfique d'installer une solution temporaire pour éliminer les COV afin de maintenir la production. La filtration mobile sur charbon actif est la solution idéale pour faire le pont pendant la maintenance. Pour plus d'informations sur la façon dont cette solution est mise en œuvre dans la pratique, lisez l'étude de cas suivante: ÉLIMINATION DU MCB DANS LES ÉMISSIONS D'AIR PENDANT LA MAINTENANCE DU SYSTÈME DE RTO

4 applications utiles où le charbon actif est utilisé en combinaison avec des oxydants thermiques

Il existe plusieurs situations dans lesquelles il est utile de disposer d'un système alternatif de purification de l'air en plus de l'oxydateur thermique déjà sur place. Le charbon actif peut être utilisé comme étape de traitement supplémentaire ou comme système de secours dans les applications suivantes :

• Comme solution temporaire de transition

  • Pendant la maintenance
  • Solution de transition pour la phase de démarrage ou pendant le délai d'exécution d'une installation

Comme expliqué dans la question précédente, un filtre à charbon actif mobile peut être idéal comme système temporaire de purification des COV. La production sur le site peut se poursuivre normalement et aucun arrêt n'est nécessaire. Dans de telles situations, les filtres à charbon actif mobiles sont souvent intégrés dans le plan de maintenance de l'usine et commandés bien à l'avance. Une fois la maintenance effectuée, les filtres sont simplement repris.

• Comme système d'urgence après une situation de crise

Lors d’un arrêt inattendu ou même d’une panne d'un RTO, une solution d'urgence est nécessaire pour éviter un arrêt de production. Il peut toutefois s'avérer très difficile de trouver un système de traitement de l'air efficace dans un délai court. Comme DESOTEC dispose d'une flotte de filtres mobiles, il y a toujours des filtres disponibles pour les urgences. DESOTEC a déjà aidé de nombreux clients dans toute l'Europe dans une telle situation d'urgence. Les filtres à charbon actif restent simplement sur place pour éliminer les émissions de COV aussi longtemps que nécessaire.

• Comme sauvegarde permanente
  
  • En cas d'arrêts (inattendus), de dysfonctionnements, ...
  • Lors du dépassement de 25 % des niveaux de LIE

Certaines entreprises adoptent une approche plus proactive face à la maintenance et aux calamités en installant un système de secours permanent afin que les émissions de COV puissent être purifiées à tout moment. Cela leur donne la flexibilité supplémentaire de contourner le RTO lorsque les concentrations de COV dépassent 25 % des niveaux LIE, ce qui constitue un risque pour la sécurité des oxydateurs thermiques, et d'utiliser le filtre à charbon actif à la place. Même en cas d'arrêts imprévus, le système de secours est déjà en place et peut simplement prendre en charge l'élimination des COV.

• Comme prétraitement pour les oxydateurs thermiques

Si l'oxydation thermique est une excellente technologie pour traiter les polluants organiques, elle ne peut pas tout éliminer. Le H₂S ou le mercure, par exemple, ne peuvent pas être éliminés par un RTO. Dans de telles situations, un prétraitement est nécessaire car des limites d'émission sont également en place. En utilisant du charbon imprégné, ces molécules inorganiques peuvent également être éliminées. D'après notre expérience, l'élimination du H₂S est particulièrement importante car elle entraîne des nuisances olfactives dans la région, mais aussi des émissions de SOx qui sont réglementées.

Quel est le bilan carbone d'un oxydateur thermique ? Comment cela se compare-t-il à celui du charbon actif ?

Lorsqu'elles choisissent une technologie de purification, les entreprises tiennent de plus en plus compte de son empreinte carbone. Pour les grandes multinationales, cela tend à être influencé par leurs propres actions de responsabilité sociale. Toutefois, dans certains États membres européens, les taxes sur les émissions de CO₂ rendent également moins attrayantes les technologies ayant un impact important sur le CO₂.

Le bilan carbone  d'un oxydateur thermique dépend de chaque installation spécifique et du flux qui doit être épuré. En général, on peut diviser les émissions de CO₂ des RTO en deux catégories :

• Emissions de CO₂ provenant de la combustion de la pollution (COV)
• Combustion du gaz naturel
  
  • Pour garder la température dans la RTO assez élevée
  • Pour combler les périodes où la pollution est moindre ou inexistante

Le premier aspect reste logique d'un point de vue environnemental, car de nombreux COV ont un équivalent CO₂ plus élevé que le CO₂ lui-même. Le second aspect, en revanche, entraîne des émissions supplémentaires de CO₂ du fait de la consommation de gaz naturel pour faire fonctionner l'installation sans aucun retour sur investissement. La hausse des prix du gaz et l'augmentation potentielle des taxes sur le CO₂ dans les États membres de l'UE rendent cette pratique moins attrayante car elle n'est pas viable à long terme.

En outre, le charbon actif a son propre bilan carbone . Il existe toutefois une grande différence entre l'utilisation de charbon actif frais ou vierge et de charbon réactivé. En général, l’empreinte carbone du charbon réactivé ne représente que 10 ou 20 % de celle du charbon actif frais. Pour le charbon frais, l'empreinte CO₂ se situe généralement entre 6,5 et 12 kg de CO₂ /kg de charbon actif. Celle des produits réactivés n'est que d'environ 1,2 kg CO₂ /kg de charbon actif.

L'un de nos clients en Espagne a utilisé un RTO pour traiter ses COV dans le passé. Le gaz naturel nécessaire à leur RTO représentait 25 % de la consommation totale de gaz de l'entreprise. En passant à un système à charbon actif, le gaz naturel supplémentaire n'était plus nécessaire. Grâce à ce changement, ils ont pu réduire de manière significative leur empreinte carbone  .