CA2453181C - Procede de demarrage d'une installation de traitement des dechets par oxydation hydrothermale - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de démarrage d'une installation, destinée à l'oxydation de corps organiques. L'installation comportant un corps tubulair e (10) à l'entrée (12) duquel un effluent aqueux est injecté à une pression P1 , ledit corps tubulaire (10) présentant une première zone (16) prolongeant ladite entrée (12), une seconde zone (18) dans laquelle une composition oxydante est susceptible d'être injectée, et une sortie (14). Le procédé sel on l'invention comprend les étapes suivantes : on fournit, dans ladite première zone (16) une première quantité d'énergie thermique Q1, susceptible de porte r la température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire (10), d'une température initiale à une température intermédiaire supérieure T1; et, on injecte une quantité déterminée d'un mélange combustible, susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité d'énergie thermique Q2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2.
Description
C~rocédé de dër~arrage d'une ~a~sfialfafion de traitement des déohets par ~xydatiori hydrothermale La présente invention concerne un procédé de démarrage d'une S installation destinée à l'oxydation de corps organiques contenus dans un effluent aqueux, ainsi qu'un ensemble de démarrage destiné à la mise en ouvre dudit procédé.
Un domaine d'application envisagé est notamment, mais non exclusivement, celui du dëmarrage d'installations permettant de transformer des corps organiques contenus en faibles quantités dans des effluents aqueux, en gaz aptes à être brûlés pour fournir de l'énergie ou à
être libérés dans l'atmosphère sans danger.
Des installations destinées à oxyder les corps organiques contenus dans des effluents aqueux sont connues, et une des premières étapes de mise en ouvre des procédés consiste généralement à
préchauffer ie mélange aqueux contenant lesdits corps afin que leur dégradation puisse démarrer dès que l'on injecte l'oxydant. En fonctionnement normal de l'installation, !'énergie thermique produite par la dégradation des corps organiques est captée pour préchauffer le mélange aqueux.
Cependant, le fonctionnement normal de l'installation est susceptible d'être interrompu. et son démarrage de nouveau mis en oeuvre, le préchauffage de l'effluent aqueux ne pouvant être réalisé que par des moyens annexes, en général de type thermoélectriques, puisqu'il n'y a pas d'énergie thermique de dégradation disponible. Ainsi, !'installation d'oxydation doit comporter des moyens de préchauffage, thermoélectriques ou autres, importants et coûteux dont la durée d'utilisation est relativement courte en comparaison avec les périodes de traitement de l'effluent aqueux qui peuvent atteindre plusieurs jours et pendant lesquels la rëaction d'oxydation produit suffisamment d'énérgie poue- préchauffer l'efifuer~t aqu.eu~,
Un domaine d'application envisagé est notamment, mais non exclusivement, celui du dëmarrage d'installations permettant de transformer des corps organiques contenus en faibles quantités dans des effluents aqueux, en gaz aptes à être brûlés pour fournir de l'énergie ou à
être libérés dans l'atmosphère sans danger.
Des installations destinées à oxyder les corps organiques contenus dans des effluents aqueux sont connues, et une des premières étapes de mise en ouvre des procédés consiste généralement à
préchauffer ie mélange aqueux contenant lesdits corps afin que leur dégradation puisse démarrer dès que l'on injecte l'oxydant. En fonctionnement normal de l'installation, !'énergie thermique produite par la dégradation des corps organiques est captée pour préchauffer le mélange aqueux.
Cependant, le fonctionnement normal de l'installation est susceptible d'être interrompu. et son démarrage de nouveau mis en oeuvre, le préchauffage de l'effluent aqueux ne pouvant être réalisé que par des moyens annexes, en général de type thermoélectriques, puisqu'il n'y a pas d'énergie thermique de dégradation disponible. Ainsi, !'installation d'oxydation doit comporter des moyens de préchauffage, thermoélectriques ou autres, importants et coûteux dont la durée d'utilisation est relativement courte en comparaison avec les périodes de traitement de l'effluent aqueux qui peuvent atteindre plusieurs jours et pendant lesquels la rëaction d'oxydation produit suffisamment d'énérgie poue- préchauffer l'efifuer~t aqu.eu~,
2 Un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est alors de diminuer la puissance des moyens de préchauffage nécessaires au démarrage de l'installation destinée à !°oxydation des corps organiques de façon à diminuer le coût de l'installation sans pour autant compromettre ledit démarrage.
A cet effet, un premier objet de la présente invention est de proposer un procédé de démarrage d'une installation, destinée à
l'oxydation de corps organiques contenus dans un effluent aqueux, ladite installation comportant un corps tubulaire à l'entrée duquel ledit effluent aqueux est susceptible d'être injecté à une pression P1 correspondant au moins à la pression critique dudit effluent aqueux, ledit corps tubulaire présentant une première zone prolongeant ladite entrée, une seconde zone dans laquelle une composition oxydante est susceptible d'être injectée, et une sortie ; procédé selon lequel : on fournit, dans ladite première zone dudit corps tubulaire, une première quantité d'énergie thermique Q1, suscéptible de porter la température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire, d'une température initiale à une température intermédiaire supérieure T1 ; et, on injecte dans ledit corps tubulaire, à
ladite pression P1, entre ladite entrée et ladite première zone dudit corps tubulaire, une quantité déterminée d'un mélange combustible, susceptible de réagir à une température inférieure à la température d'oxydation des corps organiques et dont au moins une première partie est susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité d'énergie thermique Q2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2 de façon que l'injection de ladite composition oxydante dans ladite seconde zone produise au moins la réaction d'une deuxiéme partie dudit mélange combustible, fournissant une troisième quantité d'énergie C~3 à ladite sortie dudit corps tubulaire, une fraction de ladite firoisième quantité d'énergie Q3 étant susceptible d'être appliquée dans ladite premiére zone dudit corps tubulaire pour porter la température du fluide qui le traverse, au mains de ladite température initiale à ladite température intermédiaire T1.
A cet effet, un premier objet de la présente invention est de proposer un procédé de démarrage d'une installation, destinée à
l'oxydation de corps organiques contenus dans un effluent aqueux, ladite installation comportant un corps tubulaire à l'entrée duquel ledit effluent aqueux est susceptible d'être injecté à une pression P1 correspondant au moins à la pression critique dudit effluent aqueux, ledit corps tubulaire présentant une première zone prolongeant ladite entrée, une seconde zone dans laquelle une composition oxydante est susceptible d'être injectée, et une sortie ; procédé selon lequel : on fournit, dans ladite première zone dudit corps tubulaire, une première quantité d'énergie thermique Q1, suscéptible de porter la température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire, d'une température initiale à une température intermédiaire supérieure T1 ; et, on injecte dans ledit corps tubulaire, à
ladite pression P1, entre ladite entrée et ladite première zone dudit corps tubulaire, une quantité déterminée d'un mélange combustible, susceptible de réagir à une température inférieure à la température d'oxydation des corps organiques et dont au moins une première partie est susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité d'énergie thermique Q2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2 de façon que l'injection de ladite composition oxydante dans ladite seconde zone produise au moins la réaction d'une deuxiéme partie dudit mélange combustible, fournissant une troisième quantité d'énergie C~3 à ladite sortie dudit corps tubulaire, une fraction de ladite firoisième quantité d'énergie Q3 étant susceptible d'être appliquée dans ladite premiére zone dudit corps tubulaire pour porter la température du fluide qui le traverse, au mains de ladite température initiale à ladite température intermédiaire T1.
3 Ainsi, une caractéristique du procédé de démarrage, réside dans le mode de production de !'énergie thermique de préchauffage nécessaire à la dégradation des corps organiques de l'effluent aqueux, au moyen d'un mélange combustible susceptible de réagir aisément à une température T1 inférieure à fa température T2 à laquelle s'oxydent lesdits corps organiques et qui fournit l'énergie nécessaire pour porter lesdits premiers corps organiques au moins à cette température T1. De la sorte, ü n'est plus nécessaire d'utiliser des moyens de préchauffage annexes importants pour porter la température de ('effluent aqueux à ladite ~ température T2 mais simplement des moyens de préchauffage susceptible de produire une première quantité d'énergie Q1 portant la température de l'effluent à une température T1 inférieure à T2.
Avantageusement, on cesse de fournir ladite première quantité
d'énergie Q1 dans ladite première zone dudit corps tubulaire, lorsque - ladite fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 est au moins égale à Q1. Ainsi, dès qu'au moins la réaction de ladite deuxième partie dudit mélange combustible, permet de produire suffisamment d'énergie pour suppléer les moyens de préchauffage annexes, on commande l'arrét de ces derniers.
De façon préférentielle, on cesse d'injecter ledit mélange combustible pour injecter ledit effluent aqueux à l'entrée dudit corps tubulaire lorsque ladite fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 . est au moins égale à la somme de Q1 et Q2 de façon à porter la témpérature du fluide qui traverse ledit corps tubulaire de ladite température initiale à ladite température de réaction T2. Comme on l'expliquera plus en détails dans la suite de la description, lorsque l'énergie thermique produite par la réaction du mélange combustible a atteint un certain seuil correspondant à l'équilibre thermique de l'installation, on injecte uniquement l'effluent aqueux de façon oxyder les corps organiques qu'if contient. L'énergie thermique produite par la dégradation de ces Garps organiqr~es de f°effluent permet à elle seule dé
préchauffer l'effluent aqueux et ie porter à la température de réacfiion T2.
Avantageusement, on cesse de fournir ladite première quantité
d'énergie Q1 dans ladite première zone dudit corps tubulaire, lorsque - ladite fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 est au moins égale à Q1. Ainsi, dès qu'au moins la réaction de ladite deuxième partie dudit mélange combustible, permet de produire suffisamment d'énergie pour suppléer les moyens de préchauffage annexes, on commande l'arrét de ces derniers.
De façon préférentielle, on cesse d'injecter ledit mélange combustible pour injecter ledit effluent aqueux à l'entrée dudit corps tubulaire lorsque ladite fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 . est au moins égale à la somme de Q1 et Q2 de façon à porter la témpérature du fluide qui traverse ledit corps tubulaire de ladite température initiale à ladite température de réaction T2. Comme on l'expliquera plus en détails dans la suite de la description, lorsque l'énergie thermique produite par la réaction du mélange combustible a atteint un certain seuil correspondant à l'équilibre thermique de l'installation, on injecte uniquement l'effluent aqueux de façon oxyder les corps organiques qu'if contient. L'énergie thermique produite par la dégradation de ces Garps organiqr~es de f°effluent permet à elle seule dé
préchauffer l'effluent aqueux et ie porter à la température de réacfiion T2.
4 Selon un mode particulièrement avantageux de mise en ouvre de l'invention, ledit mélange combustible comprend un combustible et un comburant en proportion sous-stoechiométrique de façon qu'une première portion dudit combustible réagisse avec ledit comburant lorsque ledit mélange combustible est porté â ladite température T1 pour fournir ladite deuxième quantité d°ënergie Q2 et que la seconde portion dudit combustible réagisse avec ladite composition oxydante. Celte caractéristique permet de réserver une seconde portion de combustible susceptible de réagir avec la composition oxydante et ainsi de produire ladite quantité d'énergie Q3 dont une fraction permet le préchauffage.
De façon particulièrement avantageuse, ledit combustible et ledit comburant sont susceptibles de libérer une quantité d'énergie supérieure â 3 IViéga Joules par mole de molécules de combustible. De la sorte, de faibles quantités de combustible sont nécessaires au démarrage de l'installation. Et, préférentiellement ledit combustible présente une énergie d'activation inférieure à 1 Kilo fouies par mole de molécules dudit combustible. Ainsi, la température intermédiaire T1 nécessaire au démarrage de la réaction est relativement faible, si bien qu'une faible quantité d'ênergie Q1 est nécessaire çe qui diminue d'autant la puissance nécessaire des moyens de préchauffage annexes. , Selon un mode particulier de mise en ouvre de l'invention, ledit comburant est constitué de peroxyde d'hydrogène, qui est relativement peut coûteux et présente un fort pouvoir oxydant aux conditions de température et de pression de la réaction. Préférentiellement, ledit combustible comprend du glucose, dont le coût est également avantageux et dont la mise en ouvre est aisée.
Avantageusement, ladite deuxième quantité d'énergie Q2 que ledit mélange combustible est susceptible de fournir représente, entre 40 et 80% de ta somme de Q1 et C~2, de sorte que la réduction de taille des moyens de préchauffage nécessaire au démarrage est substantielle.
S
Selon un mode préférentiel de mise en ouvre, on injecte ledit mélange combustible à l'entrée dudit corps tubulaire de la méme façon que l'effluent aqueux.
Un second objet de la présente invention est de proposer un ensemble de démarrage menant en oeuvre le procédé de l'invention selon son premier objet. Pour ce faire, ledit ensemble de démarrage comprend : des moyens pour fournir, dans ladite première zone dudit corps tubulaire, une première quantité d'énergie thermique Q1, susceptible de porter ia température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire, d'une température initiale à une température intermédiaire supérieure T1 ; et, des moyens pour injecter dans ledit corps tubulaire, à
ladite pression P1, entre ladite entrée et ladite première zone dudit corps tubulaire, une quantité déterminée d'un mélange combustible, dont au moins une première partie est susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité d'énergie thermique C~2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2 de façon que l'ïnjection de ladite composition oxydante dans ladite seconde zone produise au moins da réaction d'une deuxième parue dudit mélange combustible, fournissant une troisième quantité d'énergie Q3 à
ladite sortie dudit corps tubulaire, une fraction de ladite troisième quantité
d'énergie Q3 étant susceptible d'étre appliquée dans ladite première zone dudit corps tubulaire pour porter la température du fluide qui le traverse, au moins de ladite température initiale à ladite température intermédiaire T1.
Ainsi, selon son second objet, l'invention porte sur un ensemble de démarrage d'une installation comprenant des moyens pour injecter un mélange combustible dans le corps tubulaire et des moyens pour fournir une première quantité d'énergie C,~1, qui est inférieure à la quantité
d'énergie qu'il est nécessaire de fournir avec les installations de l'art antérieur pour préchauffEr le .fluide, puisque la réaction du mélange combustible, fortement e>;otherf~nique, fournit de l'énergie susceptible de compenser la différence. De la sorte, la puissance des mayens pour fournir l'énergie thermique est susceptible d'être réduite et par canséquent, le coût de ces moyens également.
Avantageusement, lesdits moyens pour injecter une quantïté
déterminëe de mélange combustible comportent des mayens de régulation du débit dudit mélange combustible, afin de réguler ladite première quantité d'énergie Q1 nécessaire pour élever la température du fluide traversant le corps tubulaire. En outre, dans un mode de réalisation particulier, on i»jecte simultanément l'effluent aqueux et le fluide combustible dans le corps tubulaire, et lesdits moyens. de régulation du IO débit dudit mélange combustible permettent d'ajuster les quantités nécessaires.
De façon préfére»belle, lesdits moyens pour fournir iadïte première quantité d'énergie thermique Q1 audit effluent aqueux comportent un génërateur thermoélectrique solidaire dudit corps tubulaire.
De la sorte, il est aisé de commander lesdits moyens par un contacteur ou un refais dans le cadre d'un processus de rëgulation de l'ensemble de démarrage.
Selon une disposition particulièrement avantageuse, l'ensemble de démarrage comprend un échangeur thermique pour prélever ladite fraction de ladite troisiéme quantité d'énergie Q3 et l'appliquer dans ladite première zone dudit corps tubulaire.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, don»és à titre i»dieatif .mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fïgure 1 est une vue schématique montrant une installation et un ensemble de démarrage conformes à ('invention, ainsi que le profit thermique général correspondant de ladite installation dans une étape détermi»ée ; et, - fa Figure 2, est une vue schématique montrant l'ïnstallation et i°ens~rr~bae de dër~arrage selon un mode particufïer de mïse en ouvre de f°invention, ainsi que quatre profils thermiques correspondant à quatre étapes du procédë de démarrage.
En référence à la Figure 1, on décrira les élëments constitutifs de l'ensemble de démarrage conforme à l'invention, puis, fa coopération de ces éléments et le profil thermique général qui peut en découler.
L'installation illustrée sur la Figure 1 comporte un corps tubulaire 10, présentant une entrée 12 et une sortie 14 entre lesquelles se succèdent une première zone 16 et une seconde zone 18. A l'entrée 12 du corps tubulaire 10 une pompe 20 permet d'injecter un effluent aqueux IO s'ëcoulant du réservoir 22, à une pression P1 correspondant au moins à la pression critique dudit effluent aqueux, dans le corps tubulaire 10. Dans la seconde zone 18 du corps tubulaire 10 on a représenté trois moyens d°injection 24, 26, 28 permettant d'injecter une composition oxydante dans le corps tubulaire 10 en trois points d'ïnjection espacés les uns des autres, le nombre de points d'injection n'étant, bien évidemment, pas nécessairement limité à trois.
Un échangeur thermique 30 présente une première extrémité 32 susceptible d'absorber l'ënergie thermique dissipée prés de la sortie 14 du corps tubulaire 10 et une seconde extrémité 34 susceptible de transmettre au moins une fraction de ladite énergie thermique dissipée, dans la première zone 16 du corps tubulaire 10, près de l'entrée 12.
L'ensemble de démarrage comporte des moyens thermoélectriques 38 permettant de fournir une première quantité
d'énergie Q1 dans la première zone 16 du corps tubulaire 10 et des moyens 38 pour injecter un mélange combustible contenu dans un réservoir 40. Préférentiellement, le point d'injection du mélange combustible est situé entre l'entrée 12 et ta seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 ou les moyens thermoélectriques 36.
Lorsque l'installation est en fonctionnement normal, après la phase de démarrage, fa pompe 20 injecte en continu l'efifluent aqueux contenant des corps organiques, à une pression P1 supérieure à fa pression critique de l'effluent, dans le corps tubulaire 10, de sorte que la pression est supérieure à P1 entre l'entrée 12 et la sortie 14 du corps tubulaire 10. Après l'injection, l'effluent aqueux injecté est porté à une température T2 selon lé profil de ia courbe 42, en traits interrompes, grâce à la seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 qui transfère une fraction de l'énergie thermique qu'il reçoit dans sa première extrémité 32, Cette énergie thermique est produite par l'oxydation des corps organiques contenus dans l'effluent aqueux, qui réagissent progressivement après avoir été portés â la température T2, avec la composition oxydante qui est ïnjectée par les moyens d'injection de façon à oxyder taus les corps arganiques contenus dans l'effluent. Ainsi, la température augmente progressivement dans fa seconde zone 18 du corps tubulaire après chaque injection de composition oxydante, pour passer de la température T2 à fa température T3 après la première injection, de la température T3 à
la température T4 après la deuxième injection et de la température T(n-1 ) à Tn après la (n-2)'eme injection. Dans un mode préféré de mise en ouvre de l'invention, les injections de composition oxydante sont ajustées de façon que la température s'accroisse continûment entre T2 et Tn, l'effluent aqueux passant d'un état sous-critique au domaine supercritique.
L°invention concerne précisément le démarrage de l'installation et une de ses caractéristiques réside dans l'injection du mélangé
combustible qui en réagissant supplée des moyens de préchauffage important. Ce mélange combustible, pour remplir son rôle, doit présenter certaines caractéristiques particulières. En effet, pour que le procédé soit avantageux, ce mélange doit réagir à une température intermédiaire T1, la plus basse possible, en tout cas inférieure à la température de réaction T2 â laquelle les corps organiques contenus dans l'effluent aqueux sont susceptibles de s'oxyder.
Par ailie~ars, de façon particulièrement avantageuse, le mélange combustible contient un combustible .et un comburant en proportion sous-3Q stoechiométrique par rapport au combustible de façon que, lorsque !e mélange combustible est à ta température intermédiaire T1 la totalité du comburant réagit avec une partie du combustible selon une réaction d'oxydation produisant de l'énergie thermique et que l'autre partie reste disponible pour âtre oxydée.
Bien entendu, le mélange combustible, après qu'une parsie a réagi avec !e comburant, contient des produits d'oxydation, notamment du gaz carbonique. Dans fa description, ie mélange combustible désigne également ie mélange combustible dont le combustible a été partiellement ou Totalement oxydé et les produits d'oxydation qu'il confient.
Selon un mode particulier de mise en ceuvre, le mélange combustible est un mélange aqueux contenant, un composé organique constituant (e combustible dont .la concentration est inférieure à sa solubilité dans ledit mélange aqueux, et un oxydant également soluble dans le mélange aqueux, par exemple du peroxyde d'hydrogène. Ledit composé organique doit présenter une enthalpie d'oxydation importante p.ar exemple supérieure en valeur absolue à 3 Mégajouies par mole de composé de façon à libérer beaucoup d'énergie fihermique au sein du mélange aqueux.
En outre, l'énergie d'activation du mélange, composé
organique/comburant doit âtre suffisamment basse, par exempte inférieure à 1 Kilo Joules par mole dudit composé organique, pour que la réaction démarre à ladite température T~. De façon préférentielle, fënergie d'activation est sensiblement égale à 0,8 Kilo Joules par mole.
De façon particulièrement avantageuse, le mélange combustible comprend sensiblement C5% d'eau, 30% de peroxyde d'hydrogène et 5%
de glucose. Ainsi, l'enthalpie de réaction est de ~3,6 kJ/mol et l'énergie d'activation de 0,80ï kJ/mol.
En se référant â nouveau à la Figure 1, on décrira de façon générale le procédé de démarrage de l'installation conforme à l'invention, qui précède le fonctionnement normal que l'on a décrit ci-dessus.
Durant cette étape de démarrage, on injecte tout ~ d'abord, uniquement ie mélange combusfiible à une température initiale Ti dans la premiére zone ~î 6 en amont des moyens de préci~auffage 3~ et 36, à une pression P1 et on met en oruvre les moyens thermoélectriques 36 de façon à fournir une première quantité d'énergie Q1 au mélange combustible qui traverse le corps tubulaire 10 au regard des moyens thermoélectriques 36. De la sorte, le mélange combustible atteint une température T1 suivant la courbe 44, puis grâce à fa réaction d'oxydation
De façon particulièrement avantageuse, ledit combustible et ledit comburant sont susceptibles de libérer une quantité d'énergie supérieure â 3 IViéga Joules par mole de molécules de combustible. De la sorte, de faibles quantités de combustible sont nécessaires au démarrage de l'installation. Et, préférentiellement ledit combustible présente une énergie d'activation inférieure à 1 Kilo fouies par mole de molécules dudit combustible. Ainsi, la température intermédiaire T1 nécessaire au démarrage de la réaction est relativement faible, si bien qu'une faible quantité d'ênergie Q1 est nécessaire çe qui diminue d'autant la puissance nécessaire des moyens de préchauffage annexes. , Selon un mode particulier de mise en ouvre de l'invention, ledit comburant est constitué de peroxyde d'hydrogène, qui est relativement peut coûteux et présente un fort pouvoir oxydant aux conditions de température et de pression de la réaction. Préférentiellement, ledit combustible comprend du glucose, dont le coût est également avantageux et dont la mise en ouvre est aisée.
Avantageusement, ladite deuxième quantité d'énergie Q2 que ledit mélange combustible est susceptible de fournir représente, entre 40 et 80% de ta somme de Q1 et C~2, de sorte que la réduction de taille des moyens de préchauffage nécessaire au démarrage est substantielle.
S
Selon un mode préférentiel de mise en ouvre, on injecte ledit mélange combustible à l'entrée dudit corps tubulaire de la méme façon que l'effluent aqueux.
Un second objet de la présente invention est de proposer un ensemble de démarrage menant en oeuvre le procédé de l'invention selon son premier objet. Pour ce faire, ledit ensemble de démarrage comprend : des moyens pour fournir, dans ladite première zone dudit corps tubulaire, une première quantité d'énergie thermique Q1, susceptible de porter ia température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire, d'une température initiale à une température intermédiaire supérieure T1 ; et, des moyens pour injecter dans ledit corps tubulaire, à
ladite pression P1, entre ladite entrée et ladite première zone dudit corps tubulaire, une quantité déterminée d'un mélange combustible, dont au moins une première partie est susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité d'énergie thermique C~2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2 de façon que l'ïnjection de ladite composition oxydante dans ladite seconde zone produise au moins da réaction d'une deuxième parue dudit mélange combustible, fournissant une troisième quantité d'énergie Q3 à
ladite sortie dudit corps tubulaire, une fraction de ladite troisième quantité
d'énergie Q3 étant susceptible d'étre appliquée dans ladite première zone dudit corps tubulaire pour porter la température du fluide qui le traverse, au moins de ladite température initiale à ladite température intermédiaire T1.
Ainsi, selon son second objet, l'invention porte sur un ensemble de démarrage d'une installation comprenant des moyens pour injecter un mélange combustible dans le corps tubulaire et des moyens pour fournir une première quantité d'énergie C,~1, qui est inférieure à la quantité
d'énergie qu'il est nécessaire de fournir avec les installations de l'art antérieur pour préchauffEr le .fluide, puisque la réaction du mélange combustible, fortement e>;otherf~nique, fournit de l'énergie susceptible de compenser la différence. De la sorte, la puissance des mayens pour fournir l'énergie thermique est susceptible d'être réduite et par canséquent, le coût de ces moyens également.
Avantageusement, lesdits moyens pour injecter une quantïté
déterminëe de mélange combustible comportent des mayens de régulation du débit dudit mélange combustible, afin de réguler ladite première quantité d'énergie Q1 nécessaire pour élever la température du fluide traversant le corps tubulaire. En outre, dans un mode de réalisation particulier, on i»jecte simultanément l'effluent aqueux et le fluide combustible dans le corps tubulaire, et lesdits moyens. de régulation du IO débit dudit mélange combustible permettent d'ajuster les quantités nécessaires.
De façon préfére»belle, lesdits moyens pour fournir iadïte première quantité d'énergie thermique Q1 audit effluent aqueux comportent un génërateur thermoélectrique solidaire dudit corps tubulaire.
De la sorte, il est aisé de commander lesdits moyens par un contacteur ou un refais dans le cadre d'un processus de rëgulation de l'ensemble de démarrage.
Selon une disposition particulièrement avantageuse, l'ensemble de démarrage comprend un échangeur thermique pour prélever ladite fraction de ladite troisiéme quantité d'énergie Q3 et l'appliquer dans ladite première zone dudit corps tubulaire.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de modes de réalisation particuliers de l'invention, don»és à titre i»dieatif .mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fïgure 1 est une vue schématique montrant une installation et un ensemble de démarrage conformes à ('invention, ainsi que le profit thermique général correspondant de ladite installation dans une étape détermi»ée ; et, - fa Figure 2, est une vue schématique montrant l'ïnstallation et i°ens~rr~bae de dër~arrage selon un mode particufïer de mïse en ouvre de f°invention, ainsi que quatre profils thermiques correspondant à quatre étapes du procédë de démarrage.
En référence à la Figure 1, on décrira les élëments constitutifs de l'ensemble de démarrage conforme à l'invention, puis, fa coopération de ces éléments et le profil thermique général qui peut en découler.
L'installation illustrée sur la Figure 1 comporte un corps tubulaire 10, présentant une entrée 12 et une sortie 14 entre lesquelles se succèdent une première zone 16 et une seconde zone 18. A l'entrée 12 du corps tubulaire 10 une pompe 20 permet d'injecter un effluent aqueux IO s'ëcoulant du réservoir 22, à une pression P1 correspondant au moins à la pression critique dudit effluent aqueux, dans le corps tubulaire 10. Dans la seconde zone 18 du corps tubulaire 10 on a représenté trois moyens d°injection 24, 26, 28 permettant d'injecter une composition oxydante dans le corps tubulaire 10 en trois points d'ïnjection espacés les uns des autres, le nombre de points d'injection n'étant, bien évidemment, pas nécessairement limité à trois.
Un échangeur thermique 30 présente une première extrémité 32 susceptible d'absorber l'ënergie thermique dissipée prés de la sortie 14 du corps tubulaire 10 et une seconde extrémité 34 susceptible de transmettre au moins une fraction de ladite énergie thermique dissipée, dans la première zone 16 du corps tubulaire 10, près de l'entrée 12.
L'ensemble de démarrage comporte des moyens thermoélectriques 38 permettant de fournir une première quantité
d'énergie Q1 dans la première zone 16 du corps tubulaire 10 et des moyens 38 pour injecter un mélange combustible contenu dans un réservoir 40. Préférentiellement, le point d'injection du mélange combustible est situé entre l'entrée 12 et ta seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 ou les moyens thermoélectriques 36.
Lorsque l'installation est en fonctionnement normal, après la phase de démarrage, fa pompe 20 injecte en continu l'efifluent aqueux contenant des corps organiques, à une pression P1 supérieure à fa pression critique de l'effluent, dans le corps tubulaire 10, de sorte que la pression est supérieure à P1 entre l'entrée 12 et la sortie 14 du corps tubulaire 10. Après l'injection, l'effluent aqueux injecté est porté à une température T2 selon lé profil de ia courbe 42, en traits interrompes, grâce à la seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 qui transfère une fraction de l'énergie thermique qu'il reçoit dans sa première extrémité 32, Cette énergie thermique est produite par l'oxydation des corps organiques contenus dans l'effluent aqueux, qui réagissent progressivement après avoir été portés â la température T2, avec la composition oxydante qui est ïnjectée par les moyens d'injection de façon à oxyder taus les corps arganiques contenus dans l'effluent. Ainsi, la température augmente progressivement dans fa seconde zone 18 du corps tubulaire après chaque injection de composition oxydante, pour passer de la température T2 à fa température T3 après la première injection, de la température T3 à
la température T4 après la deuxième injection et de la température T(n-1 ) à Tn après la (n-2)'eme injection. Dans un mode préféré de mise en ouvre de l'invention, les injections de composition oxydante sont ajustées de façon que la température s'accroisse continûment entre T2 et Tn, l'effluent aqueux passant d'un état sous-critique au domaine supercritique.
L°invention concerne précisément le démarrage de l'installation et une de ses caractéristiques réside dans l'injection du mélangé
combustible qui en réagissant supplée des moyens de préchauffage important. Ce mélange combustible, pour remplir son rôle, doit présenter certaines caractéristiques particulières. En effet, pour que le procédé soit avantageux, ce mélange doit réagir à une température intermédiaire T1, la plus basse possible, en tout cas inférieure à la température de réaction T2 â laquelle les corps organiques contenus dans l'effluent aqueux sont susceptibles de s'oxyder.
Par ailie~ars, de façon particulièrement avantageuse, le mélange combustible contient un combustible .et un comburant en proportion sous-3Q stoechiométrique par rapport au combustible de façon que, lorsque !e mélange combustible est à ta température intermédiaire T1 la totalité du comburant réagit avec une partie du combustible selon une réaction d'oxydation produisant de l'énergie thermique et que l'autre partie reste disponible pour âtre oxydée.
Bien entendu, le mélange combustible, après qu'une parsie a réagi avec !e comburant, contient des produits d'oxydation, notamment du gaz carbonique. Dans fa description, ie mélange combustible désigne également ie mélange combustible dont le combustible a été partiellement ou Totalement oxydé et les produits d'oxydation qu'il confient.
Selon un mode particulier de mise en ceuvre, le mélange combustible est un mélange aqueux contenant, un composé organique constituant (e combustible dont .la concentration est inférieure à sa solubilité dans ledit mélange aqueux, et un oxydant également soluble dans le mélange aqueux, par exemple du peroxyde d'hydrogène. Ledit composé organique doit présenter une enthalpie d'oxydation importante p.ar exemple supérieure en valeur absolue à 3 Mégajouies par mole de composé de façon à libérer beaucoup d'énergie fihermique au sein du mélange aqueux.
En outre, l'énergie d'activation du mélange, composé
organique/comburant doit âtre suffisamment basse, par exempte inférieure à 1 Kilo Joules par mole dudit composé organique, pour que la réaction démarre à ladite température T~. De façon préférentielle, fënergie d'activation est sensiblement égale à 0,8 Kilo Joules par mole.
De façon particulièrement avantageuse, le mélange combustible comprend sensiblement C5% d'eau, 30% de peroxyde d'hydrogène et 5%
de glucose. Ainsi, l'enthalpie de réaction est de ~3,6 kJ/mol et l'énergie d'activation de 0,80ï kJ/mol.
En se référant â nouveau à la Figure 1, on décrira de façon générale le procédé de démarrage de l'installation conforme à l'invention, qui précède le fonctionnement normal que l'on a décrit ci-dessus.
Durant cette étape de démarrage, on injecte tout ~ d'abord, uniquement ie mélange combusfiible à une température initiale Ti dans la premiére zone ~î 6 en amont des moyens de préci~auffage 3~ et 36, à une pression P1 et on met en oruvre les moyens thermoélectriques 36 de façon à fournir une première quantité d'énergie Q1 au mélange combustible qui traverse le corps tubulaire 10 au regard des moyens thermoélectriques 36. De la sorte, le mélange combustible atteint une température T1 suivant la courbe 44, puis grâce à fa réaction d'oxydation
5 que le combustible subit à cette température T1 et qui produit une énergie ~2, le mélange atteint alors, la température T2 suivant la courbe 46.
Lorsque le mélange combustible a atteint l'extrémité 48 de la première zone 16 et qu'ü est à la température T2, seulement une partie du combustible a réagit, si bien que l'injection d'une, première portion de la 10 composition oxydante avec les moyens d'injection 24 entraîne l'oxydation d'une première fraction de I°autre partie du combustible et la production d'énergie thermique. De la sorte le mélange combustible atteint la température T3 suivant la caurbe 50, puis la température T4 suivant la courbe 52 lorsqu'on injecte une deuxième portion de ta composition oxydante qui oxyde une deuxième fraction de l'autre partie du combustible et une température Tn suivant la courbe 54 lorsqu'on injecte une n'~m~
portion de la composition oxydante qui oxyde une n'~me fraction de !'autre partie du combustible.
Lorsque le corps tubulaire 10, atteint en sortie-14 la température Tn et que la seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 est susceptible de fournir au mélange combustible une quantité d'énergie apte à (e porter de la température initiale Ti à la température de réaction T2, l'équilibre thermique de ('installation est sensiblement atteint, et on commande, l'arrét des moyens thermoélectriques 36, l'injection de l'effluent aqueux contenant les corps organique à l'entrée 12 du corps tubulaire 10 et l'arrét de ('injection du mélange combustible. -Après avoir décrit, de façon générale, le procédé de démarrage de l'installation conformément à l'invention, on décrira, selon un mode particulier de réalisation et en référence à la Figure 2 les différentes étapes du procédé de démarrage avant d'attëïndre l'équilibre fhermique de l'installation.
~11 On retrouve illustrés sur la Figure 2 l'organe tubulaire 10 à l'entrée 12 duquel est injecté l'effluent aqueux volet le mélange combustible respectivement contenus dans les réservoirs 22 et 40. En revanche, l'échangeur thermique présente des moyens de régulation 60 destinés à
moduler ta fraction d'énergie fihermique à appliquer dans la première zone 16 du corps tubulaire 10, près de !'entrée 12. En outre, seuls trois moyens d'injection, 24, 26, 28 de la composition oxydante sont prévus.
~n décrira en référence aux quatre profils thermiques, P1, P2, P3, P4 situés à l'aplomb de l'organe tubulaire 10 les quatre étapes principales du procédé de démarrage confarme au présent mode de réalisation.
Lorsque l'installation est au repos le corps tubulaire 10, et l'échangeur thermique 30 sont à la température ambiante, l'effluent aqueux et le mélange combustible étant à fa température initiale Ti, qui est sensiblement égale à la température ambiante.
I5 Dans la première étape, transitoire, du procédé de dëmarrage conforme à finvenfion, seul ie mélange combustible est injecté â l'entrée 12 du corps tubulaire 10, à une pression au moins égale à P1 et les moyens thermoélectriques sont mis en ouvre de façon à fournir la quantité d'énergie Q1 au fluide qui traverse !a première zone 16.. Les 2Q moyens d'injection de la composition oxydante ne sont pas activés. /ainsi, en se reportant au profil P1, l'énergie Q1 fournie par tes moyens thermoélectriques 36 permet de porter la température du mélange combustible, initialement à la température Ti, à la température T1 selon la portion de courbe 62. Ensuite, l'oxydation d'une première partie du 25 combustible provoquée par l'énergie thermique C~1, produit une deuxième quantité d'énergie Q2, qui porte la température du mélange combustible à
la température T2 selon la portion de courbe 03. Le profil thermique est sensiblement constant dans la seconde zone du corps tubulaire, dans cette première phase, puisque la totalité du comburant a été consommé
30 et que la composition oxydante n'a pas éié injectée.
Durant la seconde étape qui suit la première, le profil thermictue de l'installation correspondant à F2, seuls tes deux premier°s moyens d'injection 24, 26 de la composition oxydante sont mis en oeuvre. De la sorte, la seconde partie du combustible qui n'est pas oxydée dans la première zone 16, pour défaut de comburant, est oxydé partiellement par deux portions de composition oxydante, correspondant à la mise en . ouvre des moyens d'ïnjection 24 et 26, si bien que l'énergie thermique produïte par l'oxydation accroît la température du mélange combustible, tout d'abord en le portant à la température T3 selon la portion de courbe 64, puis à la température T4 selon la portion de courbe 65. La température reste constante à l'extrémité de la seconde zone 18 du réacteur.
Lors de la transition entre la première étape et la seconde étape, les profils thermiques de la premïère zone 16 du corps tubulaire 10 sont' sensiblement identiques, alors que dans la troisième étape, le profil thermique P3 de la premiëre zone 16 est modifié.
C'est grâce à l'énergie thermique produite par la réaction de fa composition oxydante avec le mélange combustible, dans la deuxième étape, que la seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 est susceptible de fournir une quantité d'énergie équivalente à Q1 pour porter la température du mélange combustible de la .température initiale Ti à la température intermédiaire T1 selon !a portion de courbe 66. Bien évidemment, cette énergie permet également l'oxydation de la première partie du combustible et a pour conséquence l'augmentation de la température du rnéla-nge combustible à la température T2 selon la portion de courbe 67. Ainsï, les moyens thermoélectriques 36 sont susceptibles d'étre désactivés. Le profïl thermique de la seconde zone 18 du corps tubulaire 10 restant sensiblement inchangé par rapport à la deuxième étape.
La dernière étape, correspondant au profil thermïque P4 constitue l'étape de transition entre I°injection du mélange combustible et l'injection de l'effluent aqueux contenant les corps organiques à oxyder. Lors de cette étape, on aciive les derniers moyens d'injection 28 de la compositïan oxydante, de façon à oxyder la dernïère portïon de combustible contenue dans le mélange combustible, et ainsi, l'énergie produite augmente Ia température dudit mélange à ia témp~rature T5 selon ia portion de courbe 68. Ainsi, la seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 est susceptible de fournir une quantité d'énergie suffisante pour porter directement le mélange combustible, selon la portion de courbe 69, de la température initiale Ti à fa température de réaction T2 à laquelle le combustible peut être oxydë par la composition oxydante.
pe la sorte, l'installation a atteint son équilibre thermique et on peut basculer de l'injection du mélange combustible à l'injection de ('effluent aqueux.
On comprend que les profils thermiques du corps tubulaire 10 n'évoluent pas de manière discontinue entre chaque phase. En revanche, la commande des moyens d°injection ou des moyens thermoélectriques peut étre effectuée selon un mode tout ou rien.
i5 De façon particulièrement avantageuse, l'ensemble de démarrage de l'installation comporte des moyens de mesure de ta température du corps tubulaire 10 et des moyens de contrôle, de façan à piloter automatiquement le procédé de démarrage conformément à l'invention.
Pour ce faire, le corps tubulaire 10 comporte un premier capteur de température entre l'entrée 12 et la seconde extrémité de l'échangeur thermique 30, un deuxième capteur entre ladite seconde extrémité 34 et les moyens thermoélectriques 36, un troisiéme capteur entre les moyens thermoëiectriques 34 et le premier point d'injection de fa composition oxydante par les moyens d'injection 24, un quatrième, un cinquième et un sixième après chaque point d'injection de la composition oxydante.
En outre, les moyens de contrôle comportent des moyens dé
comparaison, pour comparer les températures mesurées par les capteurs et des moyens de commande pour commander les différents moyens d'injection et les moyens thermoélectriques.
Dans un mode de réalisation particulier, la valeur de la température T1 r~esurëe après le préchauffage du mélange combustible par les moyens thermoélectriques 36 est comprise entre 80 et 120 °C, par exemple.100°C et fa .valeur de la température intermédiaire T2 mesurée après réaction de la première partie du combustible est comprise entre 230 et 270°C, par exemple 250°C. Selon ce mode de réalisation, la valeur de la température mesurée, après la première injection de la composition oxydante, est comprise entre 280 et 320°C, par exemple 300°C, après fa deuxième injection, entre 380 et 420°C, par exemple 400°C et après fa troisième injection, entre 530 et 570°C, par exemple 550°C.
Ainsi, en assimilant l'effluent aqueux à de l'eau, on considère qu'il atteint un état supercritique après la deuxième injection.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux saufs modes de réalisation décrits ei-dessus, et en particulier il a été envisagé de coinjecter l'effluent aqueux et le mélange combustible dans certaines conditions, par exemple, lorsque la concentration de l'efFiuent aqueux en corps organiques varie au cours du traitement et qu'il est nécessaire de ~ maintenir l'équilibre thermique de l'installation.
En outre, on prévoit une installatïon dont le corps tubulaire prësente des zones élargies de façon à augmenter le temps de séjour du mélange réactionnel.
Lorsque le mélange combustible a atteint l'extrémité 48 de la première zone 16 et qu'ü est à la température T2, seulement une partie du combustible a réagit, si bien que l'injection d'une, première portion de la 10 composition oxydante avec les moyens d'injection 24 entraîne l'oxydation d'une première fraction de I°autre partie du combustible et la production d'énergie thermique. De la sorte le mélange combustible atteint la température T3 suivant la caurbe 50, puis la température T4 suivant la courbe 52 lorsqu'on injecte une deuxième portion de ta composition oxydante qui oxyde une deuxième fraction de l'autre partie du combustible et une température Tn suivant la courbe 54 lorsqu'on injecte une n'~m~
portion de la composition oxydante qui oxyde une n'~me fraction de !'autre partie du combustible.
Lorsque le corps tubulaire 10, atteint en sortie-14 la température Tn et que la seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 est susceptible de fournir au mélange combustible une quantité d'énergie apte à (e porter de la température initiale Ti à la température de réaction T2, l'équilibre thermique de ('installation est sensiblement atteint, et on commande, l'arrét des moyens thermoélectriques 36, l'injection de l'effluent aqueux contenant les corps organique à l'entrée 12 du corps tubulaire 10 et l'arrét de ('injection du mélange combustible. -Après avoir décrit, de façon générale, le procédé de démarrage de l'installation conformément à l'invention, on décrira, selon un mode particulier de réalisation et en référence à la Figure 2 les différentes étapes du procédé de démarrage avant d'attëïndre l'équilibre fhermique de l'installation.
~11 On retrouve illustrés sur la Figure 2 l'organe tubulaire 10 à l'entrée 12 duquel est injecté l'effluent aqueux volet le mélange combustible respectivement contenus dans les réservoirs 22 et 40. En revanche, l'échangeur thermique présente des moyens de régulation 60 destinés à
moduler ta fraction d'énergie fihermique à appliquer dans la première zone 16 du corps tubulaire 10, près de !'entrée 12. En outre, seuls trois moyens d'injection, 24, 26, 28 de la composition oxydante sont prévus.
~n décrira en référence aux quatre profils thermiques, P1, P2, P3, P4 situés à l'aplomb de l'organe tubulaire 10 les quatre étapes principales du procédé de démarrage confarme au présent mode de réalisation.
Lorsque l'installation est au repos le corps tubulaire 10, et l'échangeur thermique 30 sont à la température ambiante, l'effluent aqueux et le mélange combustible étant à fa température initiale Ti, qui est sensiblement égale à la température ambiante.
I5 Dans la première étape, transitoire, du procédé de dëmarrage conforme à finvenfion, seul ie mélange combustible est injecté â l'entrée 12 du corps tubulaire 10, à une pression au moins égale à P1 et les moyens thermoélectriques sont mis en ouvre de façon à fournir la quantité d'énergie Q1 au fluide qui traverse !a première zone 16.. Les 2Q moyens d'injection de la composition oxydante ne sont pas activés. /ainsi, en se reportant au profil P1, l'énergie Q1 fournie par tes moyens thermoélectriques 36 permet de porter la température du mélange combustible, initialement à la température Ti, à la température T1 selon la portion de courbe 62. Ensuite, l'oxydation d'une première partie du 25 combustible provoquée par l'énergie thermique C~1, produit une deuxième quantité d'énergie Q2, qui porte la température du mélange combustible à
la température T2 selon la portion de courbe 03. Le profil thermique est sensiblement constant dans la seconde zone du corps tubulaire, dans cette première phase, puisque la totalité du comburant a été consommé
30 et que la composition oxydante n'a pas éié injectée.
Durant la seconde étape qui suit la première, le profil thermictue de l'installation correspondant à F2, seuls tes deux premier°s moyens d'injection 24, 26 de la composition oxydante sont mis en oeuvre. De la sorte, la seconde partie du combustible qui n'est pas oxydée dans la première zone 16, pour défaut de comburant, est oxydé partiellement par deux portions de composition oxydante, correspondant à la mise en . ouvre des moyens d'ïnjection 24 et 26, si bien que l'énergie thermique produïte par l'oxydation accroît la température du mélange combustible, tout d'abord en le portant à la température T3 selon la portion de courbe 64, puis à la température T4 selon la portion de courbe 65. La température reste constante à l'extrémité de la seconde zone 18 du réacteur.
Lors de la transition entre la première étape et la seconde étape, les profils thermiques de la premïère zone 16 du corps tubulaire 10 sont' sensiblement identiques, alors que dans la troisième étape, le profil thermique P3 de la premiëre zone 16 est modifié.
C'est grâce à l'énergie thermique produite par la réaction de fa composition oxydante avec le mélange combustible, dans la deuxième étape, que la seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 est susceptible de fournir une quantité d'énergie équivalente à Q1 pour porter la température du mélange combustible de la .température initiale Ti à la température intermédiaire T1 selon !a portion de courbe 66. Bien évidemment, cette énergie permet également l'oxydation de la première partie du combustible et a pour conséquence l'augmentation de la température du rnéla-nge combustible à la température T2 selon la portion de courbe 67. Ainsï, les moyens thermoélectriques 36 sont susceptibles d'étre désactivés. Le profïl thermique de la seconde zone 18 du corps tubulaire 10 restant sensiblement inchangé par rapport à la deuxième étape.
La dernière étape, correspondant au profil thermïque P4 constitue l'étape de transition entre I°injection du mélange combustible et l'injection de l'effluent aqueux contenant les corps organiques à oxyder. Lors de cette étape, on aciive les derniers moyens d'injection 28 de la compositïan oxydante, de façon à oxyder la dernïère portïon de combustible contenue dans le mélange combustible, et ainsi, l'énergie produite augmente Ia température dudit mélange à ia témp~rature T5 selon ia portion de courbe 68. Ainsi, la seconde extrémité 34 de l'échangeur thermique 30 est susceptible de fournir une quantité d'énergie suffisante pour porter directement le mélange combustible, selon la portion de courbe 69, de la température initiale Ti à fa température de réaction T2 à laquelle le combustible peut être oxydë par la composition oxydante.
pe la sorte, l'installation a atteint son équilibre thermique et on peut basculer de l'injection du mélange combustible à l'injection de ('effluent aqueux.
On comprend que les profils thermiques du corps tubulaire 10 n'évoluent pas de manière discontinue entre chaque phase. En revanche, la commande des moyens d°injection ou des moyens thermoélectriques peut étre effectuée selon un mode tout ou rien.
i5 De façon particulièrement avantageuse, l'ensemble de démarrage de l'installation comporte des moyens de mesure de ta température du corps tubulaire 10 et des moyens de contrôle, de façan à piloter automatiquement le procédé de démarrage conformément à l'invention.
Pour ce faire, le corps tubulaire 10 comporte un premier capteur de température entre l'entrée 12 et la seconde extrémité de l'échangeur thermique 30, un deuxième capteur entre ladite seconde extrémité 34 et les moyens thermoélectriques 36, un troisiéme capteur entre les moyens thermoëiectriques 34 et le premier point d'injection de fa composition oxydante par les moyens d'injection 24, un quatrième, un cinquième et un sixième après chaque point d'injection de la composition oxydante.
En outre, les moyens de contrôle comportent des moyens dé
comparaison, pour comparer les températures mesurées par les capteurs et des moyens de commande pour commander les différents moyens d'injection et les moyens thermoélectriques.
Dans un mode de réalisation particulier, la valeur de la température T1 r~esurëe après le préchauffage du mélange combustible par les moyens thermoélectriques 36 est comprise entre 80 et 120 °C, par exemple.100°C et fa .valeur de la température intermédiaire T2 mesurée après réaction de la première partie du combustible est comprise entre 230 et 270°C, par exemple 250°C. Selon ce mode de réalisation, la valeur de la température mesurée, après la première injection de la composition oxydante, est comprise entre 280 et 320°C, par exemple 300°C, après fa deuxième injection, entre 380 et 420°C, par exemple 400°C et après fa troisième injection, entre 530 et 570°C, par exemple 550°C.
Ainsi, en assimilant l'effluent aqueux à de l'eau, on considère qu'il atteint un état supercritique après la deuxième injection.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux saufs modes de réalisation décrits ei-dessus, et en particulier il a été envisagé de coinjecter l'effluent aqueux et le mélange combustible dans certaines conditions, par exemple, lorsque la concentration de l'efFiuent aqueux en corps organiques varie au cours du traitement et qu'il est nécessaire de ~ maintenir l'équilibre thermique de l'installation.
En outre, on prévoit une installatïon dont le corps tubulaire prësente des zones élargies de façon à augmenter le temps de séjour du mélange réactionnel.
Claims (14)
1. Procédé de démarrage d'une installation, destinée à
l'oxydation de corps organiques contenus dans un effluent aqueux, ladite installation comportant un corps tubulaire (10) à l'entrée (12) duquel ledit effluent aqueux est susceptible d'être injecté à une pression P1 correspondant au moins à la pression critique dudit effluent aqueux, ledit corps tubulaire (10) présentant une première zone (16) prolongeant ladite entrée (12), une seconde zone (18) dans laquelle une composition oxydante est susceptible d'être injectée, et une sortie (14), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
- on fournit, dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), une première quantité d'énergie thermique Q1, susceptible de porter la température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire (10), d'une température initiale à une température intermédiaire supérieure T1 ; et, - on injecte dans ledit corps tubulaire (10), à ladite pression P1, entre ladite entrée (12) et ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), une quantité déterminée d'un mélange combustible, susceptible de réagir à une température inférieure à la température d'oxydation des corps organiques et dont au moins une première partie est susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité
d'énergie thermique Q2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2 de façon que l'injection de ladite composition oxydante dans ladite seconde zone (18) produise au moins la réaction d'une deuxième partie dudit mélange combustible, fournissant une troisième quantité d'énergie Q3 à ladite sortie (14) dudit corps tubulaire (10), une fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 étant susceptible d'être appliquée dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10) pour porter la température du fluide qui le traverse, au moins de ladite température initiale à ladite température intermédiaire T1.
l'oxydation de corps organiques contenus dans un effluent aqueux, ladite installation comportant un corps tubulaire (10) à l'entrée (12) duquel ledit effluent aqueux est susceptible d'être injecté à une pression P1 correspondant au moins à la pression critique dudit effluent aqueux, ledit corps tubulaire (10) présentant une première zone (16) prolongeant ladite entrée (12), une seconde zone (18) dans laquelle une composition oxydante est susceptible d'être injectée, et une sortie (14), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
- on fournit, dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), une première quantité d'énergie thermique Q1, susceptible de porter la température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire (10), d'une température initiale à une température intermédiaire supérieure T1 ; et, - on injecte dans ledit corps tubulaire (10), à ladite pression P1, entre ladite entrée (12) et ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), une quantité déterminée d'un mélange combustible, susceptible de réagir à une température inférieure à la température d'oxydation des corps organiques et dont au moins une première partie est susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité
d'énergie thermique Q2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2 de façon que l'injection de ladite composition oxydante dans ladite seconde zone (18) produise au moins la réaction d'une deuxième partie dudit mélange combustible, fournissant une troisième quantité d'énergie Q3 à ladite sortie (14) dudit corps tubulaire (10), une fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 étant susceptible d'être appliquée dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10) pour porter la température du fluide qui le traverse, au moins de ladite température initiale à ladite température intermédiaire T1.
2. Procédé de démarrage d'une installation selon la reven-dication 1, caractérisé en ce qu'on cesse de fournir ladite première quantité d'énergie Q1 dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), lorsque ladite fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 est au moins égale à Q1.
3. Procédé de démarrage d'une installation selon la reven-dication 2, caractérisé en ce qu'on cesse d'injecter ledit mélange combustible pour injecter ledit effluent aqueux à l'entrée (12) dudit corps tubulaire (10) lorsque ladite fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 est au moins égale à la somme de Q1 et Q2 de façon à porter la température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire (10) de ladite température initiale à ladite température de réaction T2.
4. Procédé de démarrage d'une installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mélange combustible comprend un combustible et un comburant en proportion sous-stoechiométrique de façon qu'une première portion dudit combustible réagisse avec ledit comburant lorsque ledit mélange combustible est porté
à ladite température T1 pour fournir ladite deuxième quantité d'énergie Q2 et que la seconde portion dudit combustible réagisse avec ladite composition oxydante.
à ladite température T1 pour fournir ladite deuxième quantité d'énergie Q2 et que la seconde portion dudit combustible réagisse avec ladite composition oxydante.
5. Procédé de démarrage d'une installation selon la reven-dication 4, caractérisé en ce que ledit combustible et ledit comburant sont susceptibles de libérer une quantité d'énergie supérieure à 3 Méga Joules par mole de molécules de combustible.
6. Procédé de démarrage d'une installation selon la reven-dication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit combustible présente une énergie d'activation inférieure à 1 Kilo Joules par mole de molécules dudit combustible.
7. Procédé de démarrage d'une installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que ledit comburant est constitué de peroxyde d'hydrogène.
8. Procédé de démarrage d'une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit combustible comprend du glucose,
9. Procédé de démarrage d'une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite deuxième quantité d'énergie Q2 que ledit mélange combustible est susceptible de fournir, représente entre 40 et 80% de la somme de Q1 et Q2.
10. Procédé de démarrage d'une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'on injecte ledit mélange combustible à l'entrée (12) dudit corps tubulaire (10).
11. Ensemble de démarrage d'une installation, destinée à l'oxydation de corps organiques contenus dans un effluent aqueux en mettant en ~uvre le procédé de la revendication 1, ladite installation comportant un corps tubulaire (10) à
l'entrée (12) duquel ledit effluent aqueux est susceptible d'être injecté à une pression P1 correspondant au moins à la pression critique dudit effluent aqueux, ledit corps tubulaire (10) présentant une première zone (16) prolongeant ladite entrée (12), une seconde zone (18) dans laquelle une composition oxydante est susceptible d'être injectée, et une sortie (14), caractérisé en ce qu'il comprend:
- des moyens (36, 34) pour fournir, dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), une première quantité d'énergie thermique Q1, susceptible de porter la température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire (10), d'une température initiale à
une température intermédiaire supérieure T1 ; et - un réservoir (40) contenant un mélange combustible tel que défini dans la revendication 1, associé à des moyens (38) pour injecter dans ledit corps tubulaire (10), à ladite pression P1, entre ladite entrée (12) et ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), une quantité déterminée dudit mélange combustible, dont au moins une première partie est susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité d'énergie thermique Q2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2 de façon que l'injection de ladite composition oxydante dans ladite seconde zone (18) produise au moins la réaction d'une deuxième partie dudit mélange combustible, fournissant une troisième quantité d'énergie Q3 à ladite sortie (14) dudit corps tubulaire (10), une fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 étant susceptible d'être appliquée dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10) pour porter la température du fluide qui le traverse, au moins de ladite température initiale à ladite température intermédiaire T1.
l'entrée (12) duquel ledit effluent aqueux est susceptible d'être injecté à une pression P1 correspondant au moins à la pression critique dudit effluent aqueux, ledit corps tubulaire (10) présentant une première zone (16) prolongeant ladite entrée (12), une seconde zone (18) dans laquelle une composition oxydante est susceptible d'être injectée, et une sortie (14), caractérisé en ce qu'il comprend:
- des moyens (36, 34) pour fournir, dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), une première quantité d'énergie thermique Q1, susceptible de porter la température du fluide qui traverse ledit corps tubulaire (10), d'une température initiale à
une température intermédiaire supérieure T1 ; et - un réservoir (40) contenant un mélange combustible tel que défini dans la revendication 1, associé à des moyens (38) pour injecter dans ledit corps tubulaire (10), à ladite pression P1, entre ladite entrée (12) et ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10), une quantité déterminée dudit mélange combustible, dont au moins une première partie est susceptible de réagir à ladite température intermédiaire T1 pour fournir une deuxième quantité d'énergie thermique Q2, portant la température dudit fluide à une température de réaction T2 de façon que l'injection de ladite composition oxydante dans ladite seconde zone (18) produise au moins la réaction d'une deuxième partie dudit mélange combustible, fournissant une troisième quantité d'énergie Q3 à ladite sortie (14) dudit corps tubulaire (10), une fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 étant susceptible d'être appliquée dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10) pour porter la température du fluide qui le traverse, au moins de ladite température initiale à ladite température intermédiaire T1.
12. Ensemble de démarrage d'une installation selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens pour injecter une quantité déterminé de mélange combustible comportent des moyens de régulation du débit dudit mélange combustible.
13. Ensemble de démarrage d'une installation selon la revendication 11 au 12, caractérisé en ce que lesdits moyens pour fournir ladite première quantité d'énergie thermique Q1 audit effluent aqueux comportent un générateur thermoélectrique (36) solidaire dudit corps tubulaire (10).
14. Ensemble de démarrage d'une installation selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend un échangeur thermique (30) pour prélever ladite fraction de ladite troisième quantité d'énergie Q3 et l'appliquer dans ladite première zone (16) dudit corps tubulaire (10).
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