FR2459942A1 - Procede de brulage de residus corrosifs et dispositif pour l'application dudit procede - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE BRULAGE DE RESIDUS CORROSIFS. IL SE CARACTERISE PAR LE FAIT QUE L'ON INTRODUIT A LA BASE DE LA FLAMME UN FLUX D'AIR TOURBILLONNAIRE, QUE L'ON RABAT LEDIT AIR DE MANIERE A LUI CONFERER LA FORME D'UN ECOULEMENT PUITS-TOURBILLON; ET QUE L'ON INTRODUIT A CO-COURANT AU MOINS UN FLUX D'AIR SUPPLEMENTAIRE AUTOUR DU MELANGE COMPRENANT LES RESIDUS ET L'AIR TOURBILLONNAIRE, AU NIVEAU DE L'AMONT DE LA ZONE DE COMBUSTION. DISPOSITIF POUR L'APPLICATION DUDIT PROCEDE CARACTERISE PAR LE FAIT QUE LA BASE 46 DE LA CHAMBRE DE COMBUSTION 5 PRESENTE DES OUVERTURES DE L'AIR TOURBILLONNAIRE MENAGEES DANS LA PLAQUE D'APPUI 43 ET AU MOINS UNE OUVERTURE 44 ETOU 45 D'UN FLUX, AU MOINS, D'AIR SUPPLEMENTAIRE, L'AIR D'INJECTION ET DE DISPERSION DES RESIDUS CORROSIFS ETANT ADMIS A TRAVERS L'INJECTEUR 21, ET LESDITES OUVERTURES ETANT DISPOSEES CONCENTRIQUEMENT PAR RAPPORT A L'AXE DE SYMETRIE DUDIT INJECTEUR, LES OUVERTURES POUR LE PASSAGE DE L'AIR TOURBILLONNAIRE ETANT, DE PLUS, ASSOCIEES A UNE BOITE DE MISE EN ROTATION 31 COMPORTANT DES AJUTAGES PERIPHERIQUES TANGENTIELS 32 ET A DES DEFLECTEURS TRONCONIQUES33 ET 34.

Description

PROCEDE DE BRULAGE DE RESIDUS CORROSIFS ET DISPOSITIF

POUR.L'APPLICATION DUDIT PROCEDE

La présente invention concerne un procédé de br -

lage de résidus corrosifs tels que ceux contenant des hydro-

carbures halogénés, notamment chlorés, ainsi qu'un disposi-

tif pour la mise en oeuvre dudit procédé.

La fabrication industrielle de composés organiques chlorés dont le tonnage augmente sans cesse dans le monde, engendre inévitablement d'abondantes quantités de résidus

contenant souvent du chlore. Ces résidus peuvent se pré-

senter soit à l'état de gaz comme par exemple dans le cas de la fabrication du chlorure de vinyle, ou de ses polymères ou copolymères, soit à l'état de liquide et/ou de solides goudronneux obtenus dans la fabrication d'hydrocarbures

chlorés aliphatiques, cycloaliphatiques et/ou aromatiques.

La composition de ces résidus chlorés varie suivant leur

origine. Certains résidus comprennent des résidus goudron-

neux chlorés dont au moins quelques uns des constituants renferment plus de 7 atomes de carbone par molécule. D'autres résidus chlorés comprennent des composés en C4 chlorés et/ou des composés en C6 chlorés. Ces résidus chlorés peuvent être accompagnés d'autres composés comprenant des constituants

en C1 à C4 chlorés.

Il est désormais interdit de déverser ces déchets

dans des cours d'eau ou dans la mer. Les décharges, provi-

soirement autorisées ne le sont que pour des quantités li-

mitées et sont sévèrement contrôlées. Les traitements gros-

siers actuellement encore tolérés qui consistent en une combustion simple en mer laissant échapper les émanations corrosives dans l'atmosphère, ne sont qu'un pis-aller o les résultats de la pollution inévitablement provoquée, qui ne sont normalement pas acceptables à proximité de centres urbains, ne sont guère visibles ici à court terme, à cause des dilutions. Cependant, il est loin d'être certain qu'à long terme, de tels traitements en mer ne constituent pas

une menace sérieuse pour l'environnement.

Un des moyens bien connus pour résoudre-le grave, problème de l'accumulation de ces résidus et de pollution de l'air et des eaux qui en seraient la conséquence, est de les brûler à hautes températures, supérieures à 600'C, par exemple 900-1450'C dans une chambre de combustion avec récupération simultanée d'acide chlorhydrique gazeux que

l'on peut mettre sous forme de solution aqueuse, et éven-

tuellement production de vapeur d'eau.

Le brûlage de ces résidus s'accompagne d'une com-

bustion vive se manifestant sous la forme de flammes, qui ne peut être obtenue de façon stable et continue que dans

des appareillages spécialement adaptés à cet effet.

On a déjà décrit différents appareillages adaptés à la combustion de produits possédant des propriétés bien définies telles que des hydrocarbures spécialement raffinés et destinés à l'obtention d'énergie thermique. En général,

de tels appareillages, ne tiennent pas compte des proprié-

tés particulières ou de l'absence de propriétés bien défi-

nies des résidus chlorés à traiter. Dans ces cas, la stabi-

lité de la combustion et, par conséquent de la flamme, est très difficile à assurer, les bouchages de brûleurs et de gicleurs de pulvérisation sont fréquents, notamment lorsque ces résidus sont visqueux, et les réglages difficiles à réaliser en vue d'obtenir une combustion totale donnant de l'acide chlorhydrique ne contenant qu'un minimum de chlore libreconjointement avec une production quasi nulle de

carbone. En outre, les problèmes de corrosion de ces appa-

reillages qui se posent et qui ne sont pas des moindres, en-

trainent des frais considérables d'entretien.

De plus, il est souvent très difficile d'éviter une

dégradation rapide des pièces d'un brûleur si l'on ne pro-

tège pas certains organes ou parois de l'appareillage par

un revêtement réfractaire et/ou antiacide, ou par des dis-

positifs spécifiques, par exemple d'injection d'un volume

important de gaz froid non combustible autour de la flamme.

Enfin, une difficulté non négligeable réside dans l'extrapolation du dispositif à un appareillage de très

grande taille par exemple capable de traiter 3 t/h de rési-

dus,en raison même des quantités très importantes de rési-

dus à traiter.

La présente invention a pour but de remédier aux in-

convénients précités et de permettre de disposer d'un pro-

cédé et d'un dispositif de brûlage ou de combustion complè-

te de résidus corrosifs liquides, pâteux, solides ou char-

gés en solides, voire gazeux donnant entière satisfaction au point de vue de la réglementation sur la protection de

l'environnement, et présentant de nombreux autres avanta-

ges, notamment: souplesse de fonctionnement, fiabilité du procédé, sécurité et efficacité pour le but essentiel poursuivi qui est la lutte contre la pollution, rendement

de récupération en acide halohydrique, de préférence chlo-

rhydrique, de l'ordre de 95 % sur l'halogène lorsque les ré-

sidus corrosifs à brûler contiennent de l'halogène. De plus, la récupération d'acide halohydrique issu de la combustion

permet l'amortissement relativement rapide d'une installa-

tion qui comporte une telle récupération.

Selon l'invention, le procédé de brûlage de résidus, corrosifs ou susceptibles de fournir des produits corrosifs,

notamment dos hydrocarbures halogénés, et ceux les renfer-

niant, est effectué dans une zone de combustion refroidie à

sa partie amont et dont la flamme est stabilisée, avec in-

troduction et dispersion axiales d'un mélange de résidus à brûler et d'air d'atomisation à la partie amont de ladite

zone de combustion,caractérisé par le fait que l'on intro-

duit à la base de la flamme un flux d'air tourbillonnaire, co-axial de révolution de la zone de combustion, que l'on rabat ledit air tourbillonnaire de manière à lui conférer la forme d'un éoDulement puitstourbillon que l'on prolonge jusque dans la zone de dispersion dudit mélange; et que

l'on introduit à concourant au moins un flux d'air supplé-

mentaire autour du mélange comprenant les résidus et l'air

tourbillonnaire, au niveau de l'amont de ladite zone de com-

bustion. Le flux d'air tourbillonnaire est ainsi généralement entouré du ou des flux d'air supplémentaire.Conformément à l'invention, ledit flux d'air supplémentaire peut,en effet, comporterou être constitué,selon le cas,d'un, de deux, de

trois ou davantage de flux distincts.

Une forme avantageuse de réalisation de l'invention consiste à établir une zone de pincement du flux d'air tour-

billonnaire,ce qui permet de provoquer des turbulences pro-

pices,dans le cas d'un résidu liquide ou pâteux,au parachè-

vement de la dispersion des gouttelettes déjà en dispersion.

Une autre forme avantageuse de réalisation de l'inven-

tion consiste à établir également au moins une zone de pin-

cement à travers laquelle on fait passer au moins un flux d'air supplémentaire.Cette zone de pincement a pour effet, entre autres, de parfaire le modelage de la flamme et de refroidir la zone o la flamme stabilisée a pris son assise,

en même temps qu'elle forme un apport complémentaire d'oxygè-

ne comburant.

Dans une forme particulière de réalisation de l'inven-

tion,on peut faire subir à l'air d'atomisation un passage à travers une zone de pincement. Cette zone de pincement a pour effet d'éviter un trop grand évasement de la flamme

afin de supprimer les épreuves thermiques trop sévères sur-

les organes du brûleur.

Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, tous les flux d'air se caractérisent par le fait qu'on les introduit concentriquement par rapport à l'axe de révolution

(ou de répétition, ou encore de symétrie) de la flamme, au-

tour du mélange comprenant les résidus.

Une forme spéciale de réalisation de l'invention con_ siste à ménager un espace annulaire de fuite à la base de la zone de combustion par o l'on fait circuler une lame d'air supplémentaire dans la zone de mise en contact du résidu à brûler avec l'oxygène comburant.Ceci a pour but

d'isoler thermiquement et de refroidir efficacement l'ensem-

ble du brûleur, ce qui permet d'éviter les déformations,

voilages, fléchissements, causés par une surchauffe des or-

ganes du brûleur qui se produirait immanquablement en l'ab-

sence de cette disposition.

Selon une forme préférée de réalisation de l'invention, on virole la zone o prend naissance la flamme, ce qui apur effet de faire prendre assise à la flamme qui est mise en rotation par l'air tourbillonnaire,et d'assurer ainsi sa

stabilité définitive.

Selon une autre forme préférée de réalisation de l'in- vention,on opère l'introduction d'au moins un des flux d'air d'atomisation,tourbillonnaire et/ou supplémentaire, dans

la zone de combustion, en réalisant une dépression réglable.

Cette dépression peut correspondre à une valeur de 1 à 40 mm de Hg endessous de la pression atmosphérique, ce qui permet l'aspiration des différents flux d'air introduits à la partie amont de la zone de combustion, à travers le brûleur. Il est toutefois possible d'introduire au moins un

desdits flux d'air sous une pression supérieure à la pres-

sion atmosphérique, par exemple l'air tourbillonnaire.En particulier lorsque les résidus sont sous forme liquide ou pâteux, il est opportun d'effectuer l'atomisation et la dispersion de la phase liquide par un air sous une pression

par exemple, de 2 à 10 bars absolus.

Dans une forme particulière de réalisation du procédé, la zone de combustion est verticale présentant une symétrie

de révolution.

Les résidus corrosifs ou susceptibles de fournir des produits corrosifs, comme les hydrocarbures halogénés et plus particulièrement les hydrocarbures chlorés, peuvent se

présenter à l'état liquide,chargé ou non de particules so-

lides, pâteux, solide ou gazeux. Dans le cas particulier de résidus industriels chlorés, liquides, pâteux ou solides,

le procédé de brûlage objet de l'invention,est particuliè-

rement bien adapté aux résidus qui renferment le plus sou-

vent plus de 40 %, voire plus de 75 % en poids de chlore,

alors que les résidus gazeux à la température ambiante ren-

ferment, hormis l'azote et l'oxygène qui peuvent s'y trouver en mélange, plus de 50 % en poids et le plus souvent entre et 73 % en poids de chlore. Mais il est bien entendu que le procédé de brûlage, objet de l'invention, est utilisable pour la combustion de produits corrosifs renfermant bien moins de 40 % en poids d'halogène, par exemple, de 5 à 35%

en poids d'halogène.

La présente invention a également pour objet un

dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé et com-

prend une chambre de mise en contact, de formation de la dispersion et de combustion, et des moyens de formation de

la dispersion des résidus corrosifs à br ler, ladite cham-

bre étant fermée à sa base par une plaque de fond sauf au moins une ouverture pour lesdits moyens de dispersion, caractérisé par le fait que ladite base de la chambre de combustion présente des ouvertures de l'air tourbillonnaire et d'un flux, au moins, d'air supplémentaire introduits dans ladite chambre de mise en contact et de combustion à

concourant de l'air d'injection et de dispersion des rési-

dus corrosifs admis à travers lesmcwes de b-nrmation dela dis-

persion, lesdites ouvertures étant disposées de manière concentrique par rapport à l'axe de symétrie des moyens de formation de la dispersion,les ouvertures pour le passage de l'air tourbillonnaire étant,de plus, associées à des moyens de mise en rotation dudit air pour pré-stabiliser

la flamme, et à des moyens de déflection de manière à rabat-

tre l'air tourbillonnaire sous la forme d'un écoulement puits-tourbillon modelant ainsi la forme de la flamme pour

éviter son évasement.

De son côté, l'air de dispersion amorce la forme de la flamme. Mais afin d'éviter un trop grand évasement de la

flamme, on dispose, selon une variante particulière de réa-

lisation de l'invention, des moyens de pincement de l'air d'atomisation. Ces moyens de pincement peuvent être munis de moyens de réglage du restreint ce qui permet d'ajuster la vitesse de l'air, donc l'effet de dispersion, ainsi que

l'effet de pincement de l'air d'atomisation.

Le dispositif de l'invention comporte, de préfé-

rence, des moyens de stabilisation définitive de la flamme qui est mise en rotation par l'air tourbillonnaire, lequel est rabattu par des moyens de déflection pour éviter un

trop grand évasement de la flamme. Ces moyens de stabilisa-

tion permettent à la flamme de prendre son assise et lui assure sa stabilité définitive.Lesdits moyens sont extérieurs aux moyens de déflection de l'air tourbillonnaire et aux

moyens de dispersion des résidus corrosifs soumis à la com-

bustion.

Selon une forme avantageuse de réalisation de l'inven-

tion,le dispositif comporte également des moyens de pince-

ment et de déflection du ou des flux d'air supplémentaire, Ces moyens de pincement et de déflection assujettissent le ou les flux d'air supplémentaire à les traverser,et l'effet

de pincement qui en résulte parachève le modelage de la flam-

me et refroidit les moyens de stabilisation de la flamme.

Dans une autre forme avantageuse de réalisation de l'invention,le dispositif comprend des moyens de pincement

du flux d'air tourbillonnaire.

En outre,le dispositif de l'invention peut comprendre une multiplicité d'ouvertures d'introduction du ou des flux d'air supplémentaire à la base de la chambre de combustion entourant et ayant le même axe de symétrie que les moyens de

formation de la dispersion des résidus corrosifs.

Selon une forme spéciale de réalisation du dispositif de l'invention, on adapte des moyens de réglage de l'espace

annulaire de fuite à la base de la chambre de combustion ain-

si que des moyens de réglage des ouvertures d'introduction du ou des flux d'air supplémentaire,afin de pouvoir obturer

au moins partiellement cet espace annulaire et/ou les ouver-

tures d'introduction d'air supplémentaire,ce qui permet de régler un plus ou moins grand excès d'air dans la chambre

de combustion.

En outre, selon une forme particulièrement avantageuse

du dispositif de l'invention,on associe à la chambre de com-

bustion des moyens de dépression tels que Venturis ou ven-

tilateurs.

Les moyens de stabilisation de la flammeet de pince-

ment et de déflection du flux ou des flux d'air supplémen-

taire présentent un même axe de symétrie qui est celui de

révolution de la flamme.

Dans une forme particulière du dispositif de l'inven-

tion, la chambre de combustion desdits résidus corrosifs

est verticale, présentant une symétrie de révolution.

On décritci-après,à titre d'exemple illustratif, mais

nullement limitatif,une forme préférée du dispositif parti-

culièrement adapté au brûlage de résidus chlorés liquides, ou pâteux, avec ou sans particules solides en suspension, comportant des moyens de récupération d'acide chlorhydrique à. la sortie dudit dispositif,mais non représentés sur les

figures en annexe.

La figure 1 représente une vue en coupe, de l'ensemble du brûleur adapté à. la chambre de combustion; La figure 2 représente en coupe une forme de moyens de formation de la dispersion des résidus à brûler (injecteur central); La figure 3 représente en coupe une forme de moyens d'amenée du flux d'air tourbillonnaire et de déflection (boite de mise en rotation de l'air); La fissure 4 représente en coupe une forme de moyens de stabilisation de la flamme et de pincement du flux d'air

supplémentaire associés à la plaque d'appui du brûleur si-

tuée à la base de la chambre de combustion (anneau de cen-

trage et air de stabilisation).

La figure 5 représente également en coupe une vue syn-

thétique des figures 2 à 4 des éléments en place du brûleur.

Dans la figure 1, l'ensemble brûleur (1) est rendu soli-

daire d'une plaque d'appui (2) de forme circulaire, laquelle vient se fixer au moyen de boulons (3) sur la sole plane (4) d'un four ou chambre de combustion cylindrique (5) relié à la partie de l'unité en aval, non représentée. La sortie (6)

des gaz de combustion est située latéralement dans la par-

tie haute de la chambre de combustion (5). Le sommet du four est équipé d'un couvercle (7) basculant, ayant deux fonctions

dont l'une est l'ouverture du couvercle au moment des ar-

rêts pour refroidir le four, et l'autre est la déviation à l'atmosphère du flux thermique en cas de défaillance dans la

partie de l'unité en aval.

L'ensemble de l'unité est maintenu en dépression régla-

ble, de préférence entre 3 et 20 mm de Hg en dessous de la pression atmosphérique. C'est la dépression ainsi créée dans le four qui permet l'aspiration des différents flux d'air à travers l'ensemble brûleur. Ces flux jouent un rôle de comburant, de dispersion des gouttelettes de combustible, de modelage de la flamme,et de refroidissement de l'ensem-

ble brûleur.

Dans les figures 2 et 5,1'injecteur(21) représente des moyens de dispersion qui comportent: - un tube central(22) véhiculant les résidus à brûler; - un espace annulaire concentrique entre les tubes (22) et (23) permettant d'acheminer le combustible d'appoint lorsqu'il est nécessaire et un second espace annulaire(24) qui est affecté

l'air d'atomisation ou de pulvérisation des résidus cor-

rosifs et qui esten général,soumis à une pression de 2 à

4 bars relatifs.

Les conduits(22),(23) et (24) débouchent sur le même

plan o la flamme prend naissance à la combustion. Un dou-

ble chanfrein circulaire(25) permet de donner un effet de pincement à l'air d'atomisation.Cela permet d'éviter un trop grand évasement de la flamme afin de supprimer les

épreuves thermiques trop sévères sur l'anneau de stabilisa-

tion de la flamme décrit ci-après dans la figure(4). Un pas de vis(26) permet de positionner la coiffe terminale (27) de l'injecteur(21) de façon à régler l'espace(28) entre les deux chanfreins(25), ce qui permet d'ajuster la vitesse de

l'air,donc l'effet d'atomisation ainsi que l'effort de pin-

cement. L'injecteur(21) peut coulisser à l'intérieur de son guide tubulaire(29), ce qui donne toute latitude pour un bon

réglage en hauteur par rapport à l'ensemble brûleur.

Dans les figures 3 et 5, la boite (31) de forme cy-

lindrique comporte 4 ajutages périphériques tangentiels(32)

par lesquels l'air extérieur est aspiré,ce qui assure la mi-

se en rotation à l'intérieur de la boite cylindrique(31).Le flux d'air tourbillonnaire est alors pris en charge par 2

troncs de cône déflecteurs(33) et (34),en série,représenta-

tifs des moyens de déflection de l'air tourbillonnaire,ce qui l'amène à la naissance de la flamme à proximité du plan

réglable du débouché de l'injecteur(21) des figures 2 et 5.

L'air tourbillonnaire joue un rôle multiple. Ainsi, il provoque des turbulences permettant de parachever la

dispersion des gouttelettes atomisées par l'air d'atomisa-

tion; il amène la plus grande partie de l'oxygène combu- rant nécessaire; il modèle la forme de la flamme pour éviter son évasement et parachève l'effet amorcé par l'air d'atomisation dans l'injecteur; et il préstabilise la

flamme par une mise en rotation.

Il est possible de régler l'intensité dés effets ci-dessus décrits, en étranglant plus ou moins par des obturateurs ou rideaux, non représentés, adaptés aux 4

tuyères tangentielles d'aspiration (32).

Dans les figures 4 et 5, la pièce cylindrique (41) représente un anneau de centrage sur lequel la flamme, mise en rotation par l'air tourbillonnaire prend son assise ce qui assure la stabilité définitive de la flamme. Un tronc de cône de stabilisation (42) coiffant l'anneau et créant un pincement autour de celui-ci, permet d'amener

sur les bords de cet anneau un flux d'air supplémentaire.

Ce flux d'air supplémentaire a pour fonction: - de modeler, une dernière fois, la flamme par effet de pincement; - d'apporter un complément d'oxygène comburant - de refroidir en permanence la partie supérieure de

l'anneau de centrage, ce qui évite les contraintes thermi-

ques excessives.

L'anneau de centrage (41) et le tronc de cône de stabilisation (42) sont fixés sur la plaque d'appui (43) laquelle est percée de deux séries concentriques de trous

(44) et (45) respectivement au nombre de six et quatre.

La série de six trous (44) située le plus près du centre sert à l'alimentation en air de l'espace entre l'anneau

(41) et le tronc de cône (42) qui vient d'être décrit.

La série de quatre trous (45) la plus externe, permet de régler un plus ou moins grand excès d'air dans la chambre

de combustion. Ces trous peuvent être partiellement ou to-

talement obturés par des rideaux obturateurs non représen-

tés. La plaque d'appui (43) est fixée par des boulons non représentés (voir élément (4) de la figurei.) sur le fond plat (46) de la chambre de combustion en ménageant un espace annulaire de fuite (47), de hauteur définie au

moyen de cales plots (48). Ceci crée une lame d'air cir-

culant grâce à la dépression régnant dans la chambre de combustion, particulièrement efficace pour l'isolement thermique et le refroidissement de l'ensemble brûleur, ce

qui permet d'éviter les déformations, voilages, fléchis-

sements causés par une surchauffe du matériel, généralement en métal, qui se produirait immanquablement en l'absence de

ce dispositif.

L'acide chlorhydrique gazeux sortant de la chambre de combustion est soumis à un refroidissement brusque à l'aide d'un dispositif décrit dans le brevet français no

2 086 574 du 2 Avril 1970 intitulé "Chambres de refroidis-

sement rapide pour gaz chauds", puis à une absorption par une solution aqueuse chlorhydrique. La solution d'acide ainsi concentrée est soutirée et peut être soit renvoyée au stockage, après avoir été concentrée ou non en HCl, soit

être neutralisée et évacuée à l'égout.

Le procédé et le dispositif qui viennent d'être décrits permettent: - une atomisation très poussée des produits à brûler, de façon à favoriser une vaporisation rapide des gouttelettes ainsi obtenues, vaporisation indispensable à une bonne combustion; - une arrivée d'une quantité d'air suffisante dans la zone de la flamme d'une part, à sa périphérie d'autre part; - une stabilité de la flamme - une souplesse de fonctionnement, car le brûleur

de l'invention peut être réglé dans un très grand interval-

le de valeurs de débits par exemple du simple à la valeur quadruple, et des démarrages à froid sans difficulté;

- le brûlage de plusieurs combustibles simultané-

ment, tels que fuels légers, lourds ou gaz naturel, lorsque les résidus à incinérer sont trop peu énergétiques, ce qui permet de relever la température de la flamme au niveau convenable; - une simplicité de construction avec absence de pièces mobiles (dont l'usure nécessiterait un entretien

excessif), ce qui assure une grande robustesse au dispo-

sitif; - une absence de corrosion: la nature même des résidus halogénés à brûler provoque l'apparition dans la zone de flamme de grandes quantités de gaz halohydrique qui dans les conditions opératoires normales ntest pas

corrosif. La corrosion peut survenir dans le cas d'appari-

tion de coulures de résidus mal vaporisés. La conception géométrique du brûleur de l'invention permet d'éliminer le risque de telles coulures. Cette absence de corrosion de l'ensemble brGleur rend superflu l'emploi de métaux ou d'alliages spéciaux tels que tantale et Inconel. L'acier réfractaire peut très bien convenir:

- une économie de consommation d'énergie que repré-

sente les fluides moteurs annexes tels qu'air et vapeur.

L'exemple de dispositif décrit ci-dessus peut être

très facilement adapté au brûlage de résidus à l'état soli-

de ou gazeux. Dans le cas de résidus solides préalablement pulvérisés, et acheminés par transport pneumatique par le tube (22) (figure 2), il n'est plus nécessaire d'utiliser de l'air de pulvérisation et le second espace annulaire (24) de la figure 2 est alors simplement obturé. De même, on obture la série de trous (45) des figures 4 et 5, ce qui arrête l'arrivée d'un excès

d'air.

Dans le cas d'un résidu gazeux à traiter, on ob-

ture comme pour les résidus solides, le second espace an-

nulaire (24) de la figure 2. Par contre, les trous

(45) des figures 4 et 5 ne sont pas obturés.

Afin de mieux faire comprendre le fonctionnement du

procédé et du dispositif de l'invention, les exemples sui-

vants sont donnés à. titre illustratif et non limitatif.

Exemple 1

* On se propose de détruire par combustion totale un effluent gazeux toxique, en provenance d'un atelier de

production de poly(chlorure de vinyle), et dont la compo-

sition est la suivante: - chlorure de vinyle 28,9 % en poids - azote 67,3 'l en poids - oxygène 3,8 % en poids Soit, en formule brute C2H13C1 052N1%42

L'effluent gazeux est rejeté par l'atelier produc-

teur de poly(chlorure de vinyle) à des débits essentielle-

ment variables. Au moyen d'un gazomètre de capacité 250 m3,

on régularise ce débit à la valeur constante de 488,7 kg/h.

Un brûleur situé à la base d'une chambre de combus-

tion selon le principe illustir dans la figure en annexe, reçoit l'effluent considéré dans le tube central (22) de son injecteur ( figure 2), tandis que l'on envoie, dans l'espace annulaire entre les tubes (22) et (23), un combustible d'appoint constitué par du gaz propane à 98 %

à un débit de 5 Nm3/h.

On maintient dans toute l'enceinte de la chambre de combustion, une dépression de 6,6 mm de Hg par rapport

à la pression atmosphérique, au moyen d'un ventilateur si-

tué en queue de l'installation en aval de la chambre de combustion, donc grâce à des volets de réglage se trouvant

à l'entrée de ce ventilateur.

De cette manière un fort courant d'air est aspiré à travers les 4 ajutages périphériques tangentiels (32) (figures.3 et 5), ce qui lui communique un mouvement de rotation (air tourbillonnaire) dont la rapidité est accrue par le passage successif dans les deux troncs de cônes

(33) et (34), de façon à réaliser un écoulement puits-tour-

billon. Le débit de ce courant d'air induit est réglé à

Nm3/h.

Toujours au moyen de la dépression régnant dans la

chambre de combustion, un flux d'air-supplémentaire à co-

courant est aspiré à travers les orifices circulaires (45) (figures 4. et 5),à un débit de 300 Nm3/h. De la même façon, un autre flux d'airsupplémentaire est aspiré à travers l'espace annulaire de fuite (47) avec un débit également

de 180 Nm 3/h.

On constate l'établissement d'une flamme claire

et parfaitement stable, suffisante pour créer dans la cham-

bre de combustion une température de 11000C. Compte-tenu de certains recyclages internes à l'unité, les -fumées au sortir de la chambre ont la composition suivante - 2 2,6 % en poids - N2 71,85 % en poids - C 2 14,5 %en poids - c12 0,05 % en poids - H10 6,4 % en poids - H20 4,6 % en-poids Ces fumées sont trempées brutalement au moyen d'un

dispositif approprié, puis envoyées dans un train d'absor-

beurs o, mises en contact avec de l'eau déminéralisée,

elles abandonnent leur HCI, puis à travers une tour de neu-

tralisation à la soude. On obtient ainsi une solution chlo-

rhydrique titrant 32 % d'HCl en poids, parfaitement limpide,

tandis que les fumées rejetées à l'atmosphère ne contien-

nent aucune trace décelable de carbone ou de chlore libre, ni de composé organique quelconque

La plaque de fond supportant le brûleur se main-

tient, du fait du refroidissement apporté par l'air annu-

laire de fuite, à une température de 600C.

Exemple 2

On désire effectuer la destruction par combustion

totale de résidus solides composés d'un mélange de stéréo-

isomères d'hexachlorocyclohexane. Ce mélange est le résidu de l'extraction du lindane (isomère gamma), et se présente sous forme d'une poudre blanche composée de particules de microns environ de diamètre moyen. Un tel mélange,

appelé "stérile" du fait que contrairement à l'isomère-

gamma actif dans la lutte contre les insectes, il ne pré-

sente aucune action intéressante dans ae domaine, mais pré-

sente des propriétés toxiques reconnues.

Ce résidu pulvérulent est transporté pneumatique-

ment à raison de 350 kg/h au moyen de 140 Nm3/h d'air légèrement surpressé (0,1 bar au-dessus de la pression

atmosphérique). Ceci est envoyé dans l'ensemble brdleur-

chambre de combustion illustré dans la figure par le tube central (22) (figure 2). Un débit de 65 kg/h de fuel d'appoint liquide (fuel-oil domestique) est alimenté conjointement dans le

brûleur par le tube concentrique (23).

Sur le circuit des fumées, en aval de la chambre de combustion, et après leur refroidissement brutal, se trouvent une tour de lavage et deux absorbeurs à eau en forme de Venturi (non-représantés) qui créent chacun une dépression dans l'unité, en sorte que la dépression totale à l'intérieur de la chambre de combustion est de 8,8 mm de

Hg. Cette dépression crée un très fort courant d'air in-

duit par aspiration à travers les ajutages périphériques tangentiels (32) (figures 3 et 5), ce qui lui communique un mouvement de rotation dont la rapidité est accrue par le passage successif dans les deux troncs de cônes (33) et

(34), de façon à réaliser un écoulement puits-tourbillon.

Le débit de ce courant d'air induit s'établit à 2800 Nm3/h.

Toujours au moyen de la dépression régnant dans la chambre de combustion, un flux d'air supplémentaire est aspiré à travers l'espace annulaire de fuite (47) (figures

4 et 5), avec un débit de 1500 Nm3/h. Ceci permet de main-

tenir l'ensemble brûleur/plaque support (43) à une tempéra-

ture de l'ordre de 35 C, assurant ainsi une excellente

tenue mécanique de cet ensemble.

Une flamme stable et de couleur jaune-orangée s'é-

tablit, qui crée dans la chambre de combustion une temp6-

rature de 1220 C. Compte-tenu de certains recyclages in-

ternes, les fumées, au sortir de la chambre de combustion ont la composition suivante: 02 14,1 % en poids N2 74,1 % en poids CO2 5,6 % en poids C12 0,1 % en poids HC1 4,6 % en poids H20 1,5 % en poids Le passage de ces fumées dans les deux absorbeurs cités précédemment puis dans une tour de neutralisation à la soude permet d'obtenir une solution chlorhydrique titrant 5 % d'HCl, parfaitement limpide, tandis que les fumées rejetées à l'atmosphère ne contiennent aucune trace

décelable de carbone ou de chlore libre, ni de composé or-

ganique quelconque.

Exemple 3

Les résidus à détruire sont liquides à la tempéra-

ture ambiante et se composent de: 1,3-dichloropxopane 30% en poids 1,2,2trichloropropane 31 % en poids Perchloréthylène 39 % en poids L'installation complète se compose: - d'un ensemble brûleur (Fig.2, 3, 4, et 3) - d'une chambre de combustion (Fig.1) - d'un dispositif de trempe) d'un train de 3 absorbeurs non représentés sur type Venturi et d'une tour les figures de neutralisation La dépression créée dans la chambre de combustion

grâce aux trois Venturis en série est de 7,3 mm de Hg.

Ceci permet de créer un très fort courant d'air induit

par aspiration à travers les ajutages périphériques tan-

gentiels (32) (figures 3 et 5), ce qui lui communique un mouvement de rotation dont la rapidité est accrue par le passage successif dans les deux troncs de cônes (33) et (34). Le débit de ce courant d'air induit s'établit à 700 Nm3/h. La vive rotation de cet air au débouché de

l'injecteur crée un phénomène connu sous le nom de"puits-

tourbillon"générateur d'une dépression suffisante pour as-

pirer 625 kg/h de résidus à brûler par le tube injecteur central (22) (figure 2), sans qu'aucun moyen de

pompage ne soit nécessaire pour ces liquides. Une atomisa-

tion très poussée des résidus liquides est obtenue par ce moyen. Cette atomisation est parachevée par l'insufflation de 30 Nm3/h d'air de pulvérisation à 4 bars absolus admis dans l'espace annulaire (28) entre le tube (23) et la

coiffe réglable (27) (figure.2).

La dépression créée dans la chambre de combustion au moyen du dispositif en aval décrit plus haut, est génératrice de trois flux d'air supplémentaire: - un flux d'air supplémentaire d'un débit de Nm 3/h, aspiré à travers les six trous (44) (figures 4

et 5) qui permet de parachever la combustion, tout en pin-

çant la flamme et en refroidissant les bords supérieurs de l'anneau (41) et le tronc de cône (42); - un deuxième flux d'air supplémentaire d'un débit

de 330 Nm3/h aspiré à travers les quatre trous (45) assu-

rant un excès d'air suffisant dans la chambre pour éviter tout risque de mauvaise combustion en cas de fluctuation du débit et/ou de la composition des résidus; - un troisième flux d'air supplémentaire d'un débit de 470 Nm 3/h, aspiré à travers l'espace annulaire de fuite (47). La température de l'ensemble brûleur/plaque support

(43) est ainsi maintenue au voisinage de 420C.

Une flamme stable et de couleur jaune-orangée clair

s'établit, qui crée dans la chambre de combustion une tem-

pérature de 11800C. Compte-tenu de certains recyclages in-

ternes à l'unité, les fumées, au sortir de la chambre de combustion, ont la composition suivante: 02 3,0 % en poids N2 52,7 % en poids C02 16,3 % en poids c12 0,2 % en poids H10 18,2 % en poids H20 9,6 % en poids Ces fumées sont trempées brutalement au moyen d'un

dispositif approprié, et ensuite sont passées successive-

ment dans les trois absorbeurs cités précédemment, puis dans une tour de neutralisation à la soude, ce qui permet d'obtenir une solution chlorhydrique titrant 35 % d'HCI, parfaitement limpide, tandis que les fumées rejetées à

l'atmosphère ne contiennent aucune trace décelable de car-

bone ou de chlore libre, ni de composé organique quelcon-

que.

Exemple 4

Dans une installation en tous points semblable dans son principe, à celle décrite dins l'exemple 3; on brûle kg/h de résidus constitués par un mélange de: - hexachlorobenzène - hexachlorobutadiène - hexachloréthane trichloréthylène - dichloropropane correspondant à une formule brute globale C2 Ho0 845C13,935 Ces résidus sont amenés dans le br leur par le tube central (22) de l'injecteur (figure 2) tandis que kg/h de fuel lourd sont alimentés par le tube (23), de façon à apporter suffisamment de calories pour maintenir la température de la chambre de combustion à 1160 C. La dépression dans la chambre est maintenue à environ 5,9 mm

de Hg.

Le courant d'air tourbillonnaire aspiré à travers

les ajutages (32) (figures 3 et 5) est de 240 Nm3/h.

L'air d'atomisation insufflé par l'espace annulaire

(28) (figure 2) a un débit de 10 Nm3/h.

Le flux d'air supplémentaire aspiré à travers les

six troux (44) (figures 4 et 5) a un débit de 30 Nm3/h.

Le deuxième flux d'air supplémentaire aspiré à

travers les quatre trous (45) a un débit de 180 Nm3/h.

Le troisième flux d'air supplémentaire aspiré à travers l'espace annulaire (47) (figures.4 et 5) a un débit

de 120 Nm3/h, de telle sorte que la température de l'ensem-

ble brûleur/plaque support (43) est de 60 C environ. Compte

tenu de certains recyclages internes à l'unité, la compo-

sition des fumées au sortir de la chambre de combustion est la suivante: 02 5,9 % en poids N2 62,5 % en poids C02 16,4 % en poids c12 0,4 % en poids HC1 11,9 % en poids H20 2,9 % en poids Après traitement de ces fumées comme dans l'exem- ple 3, on obtient une solution chlorhydrique limpide

titrant 32 % en poids d'HCl.

Les phénomènes constatés au niveau de la flamme et des fumées rejetées à l'atmosphère sont similaires à

ceux décrits dans l'exemple 3.

Exemple 5

Dans une installation en tous points semblable dans son principe à celle de l'exemple 3, on brûle 487 kg/h de résidus liquides chlorés de formule brute globale:

C2,587 H4,452 C11,764 %,11

Ces résidus sont amenés dans le brûleur par le tube central (22) de l'injecteur (figure. 2). La température de la chambre de combustion est de 1240 C, et

la dépression qui y règne est de 5,5 mm de Hg.

Le courant d'air induit tourbillonnaire aspiré à travers les ajutages (32) (figures 3 et 5) est de 1030 Nm3/h. L'air d'atomisation insufflé par l'espace annulaire

(28) (figure 2) a un débit de 25 Nm3/h.

Le flux d'air supplémentaire aspiré à travers les

six trous (44) (figures 4 et 5) a un débit de 570 Nm3/h.

Le deuxième flux d'air supplémentaire aspiré à

travers les quatre trous (45) a un débit de 460 N m3/h.

Le troisième flux d'air supplémentaire aspiré à travers l'espace annulaire (47) a un débit de 570 Nm3/h, de telle sorte que la température de l'ensemble brûleur/

plaque support (43) est de 30 C environ.

Compte-tenu de certains recyclages internes à l'u-

nité, la com.position des fumées au sortir de la chambre de combustion est la suivante: - 02 - N - C82 C12 6,9 % en poids ,7 % en poids 12,7 % en poids 0,07 % en poids HCl 9 % en poids H20 10,3 % en poids Après traitement des fumées comme décrit dans l'exemple 3, on obtient une solution chlorhydrique limpide titrant 28 % en poids d'HCl. Les phénomènes observés au niveau de la flamme et des fumées rejetées à l'atmosphère

sont similaires à ceux décrits dans l'exemple 3.

Exemple 6

Dans une installation en tous points identiques à celle de l'exemple 3, on brûle conjointement: - 1395 kg/h d'un résidu de type (A), ayant pour formule brute globale C2 H2 C12, et - 500 kg/h d'un résidu de type (B), contenant: hexachlorobenzène, hexachlorobutadiène, hexachloréthane

et perchloréthylène.

La formule brute globale du mélange des deux flux de résidus (A + B) est: C2 H2,26 C12,03 Le résidu de type (B) est un liquide très visqueux qui doit être manipulé à 180 C (point de cristallisation C). Il est amené au brûleur par le tube central (22)

de l'injecteur (figure 2).

Le résidu de type (A) est un liquide assez fluide à température ambiante et ne nécessite pas de précaution spéciale. Il est amené au brûleur par un tube coaxial au

tube (22) (non représenté sur les figures).

kg/h de fuel d'appoint sont alimentés par le tube (23) de façon à apporter suffisamment de calories pour maintenir la température de la chambre de combustion à 11900C. La dépression qui règne dans cette chambre est

de 8,1 mm de Hg.

Le courant d'air induit tourbillonnaire aspiré à travers les ajutages (32) (figures 3 et 5), est de

3200 Nm3/h.

L'air d'atomisation insufflé par l'espace annu-

laire (28) (figure- 2) a un débit de 40 Nm3/h.

Le flux d'air supplémentaire aspiré à travers les

six trous (44) (figures 4 et.5> a un débit de 1600 Nm3/h.

Le deuxième flux d'air supplémentaire aspiré à

travers les quatre trous (45) a un débit de 800 Nm3/h.

Le troisième flux d'air supplémentaire aspiré à travers l'espace annulaire de fuite (47) a un débit de

1200 Ni3A/h, de telle sorte que la température de l'ensem-

ble brûleur plaque support (43) est de 350C environ.

Compte-tenu de certains recyclages internes à l'unité, la composition des fumées au sortir de la chambre de combustion est la suivante: 02 3,1 0 en poids N2 52,3 % en poids C 2 17,1 % en poids Cl2 0,2 % en poids HCi 17,7 % en poids H20 9,6 % en poids Après traitement de ces fumées comme décrit dans l'exemple 3, on obtient une solution chlorhydrique limpide titrant 33 % en poids d'HCl. Les phénomènes observés au niveau de la flamme et des fumées rejetées à l'atmosphère

sont similaires à ceux décrits dans l'exemple 3.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Procédé de brûlage de résidus corrosifs ou susceptibles de fournir des produits corrosifs, notamment des hydrocarbures halogénés et ceux les renfermant, dans lequel on effectue dans une zone de combustion refroidie à sa partie amont et dont la flamme est stabilisée avec introduction et dispersion axiales d'un mélange de résidus à brûler et d'air d'atomisation à la partie amont de ladite

zone de combustion, caractérisé par le fait que l'on intro-

duit à la base de la flamme un flux d'air tourbillonnaire co-axial de révolution de la zone de combustion, que l'on rabat ledit air tourbillonnaire de manière à lui conférer

la forme d'un écoulement puits-tourbillon que l'on prolon-

ge jusqoe dans la zone de dispersion dudit mélange; et que l'on introduit à co-courant au moins un flux d'air supplémentaire autour du mélange comprenant les résidus et l'air tourbillonnaire, au niveau de l'amont de ladite zone

de combustion.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on établit au moins une zone de pincement à travers laquelle on fait passer au moins un flux d'air supplémentaire.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caracté-

risé par le fait que le flux d'air supplémentaire peut com-

porter ou être constitué d'un, de deux, de trois ou davan-

tage de flux distincts.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1,2 ou 3, caractérisé par le fait que l'on introduit tous les

flux d'air concentriquement par rapport à l'axe de révolu-

tion (ou de répétition ou, encore, de symétrie) de la flamme,

autour du mélange comprenant les résidus.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 4, caractérisé par le fait que le flux d'air tourbilon-

a5naire est entouré du ou des flux d'air supplémentaire.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 5, caractérisé par le fait que l'on établit une zone de

pincement du flux d'air tourbillonnaire.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on établit une zone de pincement de l'air

d'atomisation des résidus à brûler.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisé par le fait que l'on virole la zone o

prend naissance la flamme.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 8, caractérisé par le fait que l'on ménage un espace annulaire de fuite à la base de la zone de combustion par o l'on fait circuler un flux d'air supplémentaire en forme de lame, dans la zone de mise es contact du résidu

à brûler avec l'oxygène comburant.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 9, caractérisé par le fait qu'on opère l'intro-

duction des flux d'airs dtatomisation, tourbillonnaire et supplémentaire dans la zone de combustion, en réalisant

une dépression réglable.

Il. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de brûlage de résidus corrosifs selon l'une quelconque des

revendications 1 à 10, qui comprend une chambre de mise en

contact, de formation de la dispersion, et de combustion, et des moyens de formation de la dispersion desdits résidus, ladite chambre étant fermée à sa base par une plaque de fond sauf au moins une ouverture pour lesdits moyens de formation de la dispersion, caractérisé par le fait que ladite base de la chambre de combustion présente des ouvertures de

l'air tourbillonnaire et d'un flux,au mpins, d'air supplémen-

taire introduits dans ladite chambre de mise en contact et

de combustion à concourant de l'air d'injection et de dis-

persion des résidus corrosifs admis à travers les moyens de formation de la dispersion, lesdites ouvertures étant disposées de manière concentrique par rapport à l'axe de symétrie de ces moyens de dispersion, les ouvertures pour le passage de l'air tourbillonnaire étant, de plus, associées à des moyens de mise en rotation et à des moyens

de déflection dudit air tourbillonnaire.

12. Dispositif selon la revendication 11, caracté-

risé par le fait qu' on dispose des moyens de pincement de l'air d'atomisation munis de moyens de réglage du restreint.

13. Dispositif selon la revendication 11, caracté-

risé par le fait qu'il comporte des moyens de stabilisation

définitive de la flamme.

14. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications Il à 13, caractérisé par le fait qu'il comporte également des moyens de pincement et de déflection du ou

des flux d'air supplémentaire.

15. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications Il à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend

des moyens de pincement de l'air tourbillonnaire.

16. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications Il à 15, caractérisé par le fait qu'il comprend une multiplicité d'ouvertures d'introduction du ou des

flux d'air supplémentaire à la base de la chambre de com-

bustion entourant et ayant le même axe de symétrie que les

moyens de formation de la dispersion des résidus corrosifs.

17. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications Il à 16, caractérisé par le fait que l'on adapte des moyens de réglage de l'espace annulaire à la base de la chambre de combustion ainsi que des moyens de réglage

des ouvertures d'introduction du ou des flux d'air supplé-

mentaire afin de pouvoir obturer au moins partiellement cet

espace annulaire et/ou ces ouvertures.

18. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications 13 à 17, caractérisé par le fait que les moyenE de stabilisation définitive de la flamme sont extérieurs aux moyens de déflection de l'air tourbillonnaire et aux

moyens de formation (b la dispersion des résidus à brûler.

19. Dispositif selon l'une quelconque des reven-

dications Il à 18, caractérisé par le fait que l'on associe à la chambre de combustion des moyens de dépression tels

que Venturis ou ventilateurs.

20. Dispositif selon l'une quelconque des revendica-

tions 11 à 19, caractérisé par le fait que la chambre de

combustion desdits résidus corrosifs est verticale, pré-

sentant une symétrie de révolution.