FR2884441A1 - Dispositif d'epuration des gaz par adsorption - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'épuration des gaz par adsorption du type comprenant au moins une enceinte (1, 4) de réaction contenant un dispositif (2) de chauffage et un matériau (3) d'adsorption des polluants, ce matériau (3) d'adsorption, traversé par un flux de fluide, présentant deux modes de fonctionnement en fonction de sa température, l'un, dit d'épuration du flux de fluide, au cours duquel pour une plage de température déterminée, il se charge en polluants, l'autre, dit de régénération, au cours duquel pour une température supérieure, il se débarrasse de ses polluants dans le flux de fluide.Ce dispositif est caractérisé en ce que le dispositif (2) de chauffage est une résistance électrique auto-régulante à bas point de Curie dite résistance PTC (coefficient de température positif), cette résistance étant disposée dans le matériau (3) d'adsorption.

Description

Dispositif d'épuration des gaz par adsorption

La présente invention concerne un dispositif d'épuration des gaz par adsorption du type comprenant au moins une enceinte de réaction contenant un dispositif de chauffage et un matériau d'adsorption des polluants, ce matériau d'adsorption, traversé par un flux de fluide, présentant deux modes de fonctionnement en fonction de sa température, l'un, dit d'épuration du flux de fluide, au cours duquel, pour une plage de température déterminée, il se charge en polluants, l'autre, dit de régénération, au cours duquel pour une température supérieure, il se débarrasse de ses polluants dans le flux de fluide.

De multiples activités industrielles ou artisanales font appel à l'utilisation de solvants plus ou moins volatils. II peut s'agir de l'industrie chimique qui effectue des synthèses à l'intérieur de réacteurs contenant des produits comme le dioxane, le méthanol, l'éthanol, par exemple. II peut également s'agir du dégraissage où il peut être fait appel à des solvants chlorés comme le perchloréthylène, ou encore d'applications de peintures ou de résines lesquelles sont en présence de solvants volatils.

Dans toutes ces activités, il est nécessaire à un moment donné de mettre les 25 produits en contact avec l'atmosphère extérieure. II en résulte alors l'envoi à l'atmosphère de vapeurs de solvants.

Ces composés ont des effets néfastes pour la santé et l'environnement. Ainsi la présence de composés organiques volatils (COV) dans l'air, en présence d'oxydes d'azote, sous l'action du rayonnement solaire peut conduire à la formation d'ozone.

Pour combattre ces émissions il est habituellement fait appel à des unités de traitement qui s'interposent entre le procédé industriel ou la cuve de stockage qui émet des rejets et la mise à l'air. Les principes utilisés dans ces unités de traitement sont divers: lavage, oxydation thermique, oxydation catalytique, adsorption, épuration biologique, ou autre.

s Le lavage présente l'inconvénient d'obliger à traiter ensuite le produit de lavage. Les procédés d'épuration biologiques sont volumineux. L'oxydation thermique et catalytique est applicable à des composés qui sont exempts de chlore car, en présence de ce dernier, il est formé de l'acide chlorhydrique qui est corrosif et dont l'élimination passe par un lavage des effluents. i0

Dans les procédés d'épuration par adsorption, celle-ci s'effectue généralement sur des produits poreux dont la taille des pores est souvent proche de la taille des molécules à piéger. II peut s'agir de charbons actifs, de zéolithes, par exemple.

Le principe de ces derniers procédés consiste à faire passer le gaz à épurer, contenant des polluants sous forme vapeur au travers d'un lit d'adsorbant. Celui-ci se charge progressivement en polluants, et éventuellement en vapeur d'eau, jusqu'à saturation. Le lit d'adsorbant peut alors être remplacé ou régénéré sur place.

Dans les procédés de traitement d'air par adsorption, la régénération peut s'effectuer de différentes manières. Les principes les plus fréquents sont mentionnés ci-après: É Le lit adsorbant est chauffé et balayé à l'air. Le flux gazeux qui entraîne le polluant passe alors dans une zone d'oxydation qui convertit le polluant en gaz carbonique et vapeur d'eau, et produit la chaleur requise pour la désorption.

É Le lit adsorbant reçoit de la vapeur qui chauffe le produit et entraîne le 30 polluant, lequel se retrouve mélangé à l'eau lorsque celle-ci condense, avant d'être éventuellement séparé de celle-ci.

É Le lit adsorbant est mis sous vide par une pompe à vide. Le polluant est alors extrait de l'adsorbant à pression réduite et condensé ensuite par compression.

Lorsque la régénération s'effectue par un chauffage du lit en régénération par effet Joule, le polluant adsorbé est entraîné par passage d'un faible courant gazeux qui passe ensuite sur un échangeur puis la zone froide d'un groupe froid afin d'en descendre la température à une valeur suffisamment faible pour assurer la condensation du produit désorbé lequel peut être alors récupéré et éliminé ou réutilisé.

Cependant, le chauffage par effet Joule des lits d'adsorbant est problématique io car il faut éviter d'atteindre les limites d'inflammabilité des matériaux d'adsorption. En outre, l'adsorbant étant le plus souvent granulaire sa conductibilité thermique est faible. L'emploi de résistances classiques nécessite alors une régulation de température et un débit de gaz important. En effet les résistances classiques ont une température de peau supérieure à la is température du milieu qu'elles réchauffent. Les résistances électriques peuvent donc initier l'inflammation du milieu adsorbant.

Dans l'état de la technique, il est décrit l'utilisation de tissus de charbons actifs en tant qu'éléments pouvant servir directement de résistance électrique.

Malheureusement, la masse spécifique de ces produits est faible et, pour adsorber une quantité suffisante de polluant, il faut en utiliser des surfaces importantes.

Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif d'épuration 25 des gaz par adsorption dont le matériau d'adsorption est apte à fonctionner en mode régénération sans risque d'inflammation dudit matériau.

Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif d'épuration des gaz par adsorption dont la conception permet de diminuer la dimension des 30 enceintes de réaction.

Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif d'épuration des gaz du type précité dont la conception permet de réduire son inertie, en particulier au niveau de l'échangeur de chaleur, pour faciliter le passage d'un mode de fonctionnement à un autre desdites enceintes.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'épuration des gaz par adsorption du type comprenant au moins une enceinte de réaction contenant un dispositif de chauffage et un matériau d'adsorption des polluants, ce matériau d'adsorption, traversé par un flux de fluide, présentant, en fonction de sa température, deux modes de fonctionnement, l'un, dit d'épuration du flux de fluide, au cours duquel pour une plage de température déterminée, il se charge en polluants, l'autre, dit de régénération, au cours duquel pour une température io supérieure, il se débarrasse de ses polluants dans le flux de fluide, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage est une résistance électrique auto-régulante à bas point de Curie dite résistance PTC (coefficient de température positif), cette résistance étant disposée dans le matériau d'adsorption.

Du fait du mode de réalisation du dispositif de chauffage, ce dernier peut être placé directement dans le produit adsorbant sans risque d'inflammation dudit matériau d'adsorption. En effet, le dispositif de chauffage est réalisé en un matériau dont la température de Curie Tc est inférieure à la température d'auto-inflammation de l'adsorbant. La résistance de ce dispositif de chauffage se présente donc comme un élément dont la résistivité décroît légèrement depuis la température ambiante jusqu'à la température de Curie puis croît brutalement au-delà. Lorsque la résistance est alimentée électriquement, la puissance électrique est égale à U2 / R où U est la tension et R la résistance. La brusque montée de R provoque une réduction de la puissance et assure ainsi une régulation naturelle de la température voisine de Tc. Une telle résistance électrique est donc dite auto-régulante.

L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente, de manière schématique, une installation conforme à l'invention; la figure 2 représente, de manière schématique, une installation Io conforme à l'invention dans laquelle la circulation des flux de fluide a été modifiée au niveau d'une partie des conduites du circuit par rapport à la figure 1 pour permettre le passage de chaque enceinte d'un mode de fonctionnement en épuration, ou respectivement en régénération, à un s mode de fonctionnement en régénération, ou respectivement en épuration; la figure 3 représente une vue en perspective du corps de l'échangeur de chaleur; la figure 4 représente une vue en perspective d'un exemple de tôle emboutie utilisée dans le corps de l'échangeur; la figure 5A représente une vue en coupe d'une vanne apte à être 15 utilisée dans une installation conforme à l'invention; la figure 5B représente une vue de dessus de l'une des pièces de la vanne représentée à la figure 5A; la figure 6A représente une vue en coupe de la vanne dans une autre position et la figure 6B représente une vue de dessus de l'une des pièces de la figure 6A.

Comme mentionné ci-dessus, la présente invention concerne un dispositif d'épuration des gaz par adsorption. Ce dispositif comprend au moins une enceinte de réaction représentée en 1 aux figures. Cette enceinte de réaction contient un dispositif de chauffage, représenté en 2 aux figures, et un matériau d'adsorption des polluants, représenté en 3 aux figures.

Le principe de fonctionnement d'une telle enceinte de réaction est le suivant. Le matériau 3 d'adsorption est traversé par un flux de fluide et présente deux modes de fonctionnement en fonction de sa température. s

Au cours d'un premier mode de fonctionnement du matériau, dit d'épuration du flux de fluide, le matériau 3 d'adsorption se charge en polluants pour une plage de température prédéterminée.

Dans un second mode de fonctionnement, dit de régénération, il se débarrasse de ses polluants dans le flux de fluide, ce mode de régénération prenant place pour une température du matériau d'adsorption supérieure à celle du matériau du mode d'épuration.

Le matériau 3 d'adsorption se présente généralement sous forme d'un lit ou d'une couche de matériau. II peut être constitué de grains. Ces grains sphériques, cylindriques ou de toute autre forme présentent une dimension généralement comprise entre 1 et 25 mm.

Ces grains peuvent être constitués de charbon actif. Ils peuvent également être constitués de tamis moléculaires. Par exemple, il peut s'agir de zéolithe hydrophobe capable d'adsorber les composés organiques volatils. Les zéolithes sont des structures cristallines à base de silicoaluminates ayant des pores de la taille des molécules adsorbées. Le caractère hydrophobe permet d'éviter d'adsorber une quantité trop importante de vapeur d'eau toujours présente dans l'air à traiter et de saturer inutilement l'adsorbant par ce composé anodin.

Lorsque les COV (composés organiques volatils) ont été adsorbés par ces matériaux, en portant ces derniers à une température suffisante, il s'établit un équilibre entre la pression de vapeur présente dans le gaz avoisinant l'adsorbant et la fraction de COV présente dans le solide adsorbant. II est ainsi possible de régénérer l'adsorbant par balayage de gaz.

Tout autre adsorbant minéral ou organique susceptible de libérer, à une température inférieure à la limite d'auto-inflammation, les COV adsorbés peut être employé.

De manière caractéristique à l'invention, le dispositif de chauffage, qui est intégré dans le lit ou la couche formé par le matériau d'adsorption de manière à obtenir une efficacité maximale de chauffage, est une résistance électrique auto-régulante à bas point de Curie dite résistance PTC (coefficient de température positif). Par bas point de Curie, on entend une résistance dont la température de Curie du matériau constitutif de la résistance est inférieure à la température d'auto- inflammation du matériau d'adsorption lorsque celui-ci est chargé de COV. Sur cette base, la température de Curie de la résistance est généralement choisie inférieure à 300 C, de préférence inférieure à 250 C.

Cette résistance électrique est le plus souvent formée d'éléments constitués de céramique polycristalline, par exemple rendue conductrice par dopage, à base de titanate de baryum BaTiO3. Le positionnement du dispositif de chauffage à l'intérieur du volume formé par le lit ou la couche de matériau d'adsorption garantit une efficacité maximale du chauffage.

Les céramiques sont connues pour avoir des résistances élevées. En dopant celles-ci de certains éléments on obtient des semi-conducteurs. Par exemple, une partie des ions baryum et titanate peut être remplacée par des ions de valence supérieure. La céramique est ainsi rendue conductrice. La matière de la résistance est composée d'une multitude de cristaux. Entre les grains se forme une résistance qui est neutralisée à basse température. Toutefois cette résistance croit exponentiellement à partir d'une certaine valeur située près de la température de Curie Tc.

La résistance PTC se présente donc comme un élément dont la résistivité décroît légèrement depuis la température ambiante jusqu'à Tc puis croit brutalement au-delà. Lorsqu'elle est alimentée électriquement, la puissance électrique est égale à U2/R, où U est la tension et R la résistance. La brusque montée de R provoque une réduction de la puissance et assure ainsi une régulation naturelle de la température voisine de Tc.

Les résistances sont fabriquées à partir de mélanges de carbonate de baryum, d'oxyde de titane et autres matériaux qui sont comprimés pour obtenir des formes souhaitées. La composition est adaptée à la valeur de Tc désirée.

D'autres compositions sont possibles.

Dans un exemple de réalisation particulier de l'invention, la résistance PTC a par exemple la forme d'une grille et est placée à l'intérieur du lit de grains d'adsorbant. Elle peut également avoir la forme d'un "cluster" constitué d'un ensemble de cylindres régulièrement répartis à l'intérieur du lit d'adsorbant. Tout autre solution répartissant régulièrement l'apport de chaleur au sein du volume d'adsorbant est envisageable.

io D'autres avantages de l'utilisation à titre de dispositif de chauffage d'une résistance électrique auto-régulante seront décrits ci-après.

Deux modes de réalisation du dispositif d'épuration peuvent être envisagés.

Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'épuration a un fonctionnement discontinu et ne présente qu'une seule enceinte de réaction qui fonctionne alternativement en mode d'épuration et en mode régénération. La régénération peut s'effectuer pendant l'arrêt du dispositif d'épuration lorsque ce dernier présente des périodes d'arrêt suffisantes.

Toutefois, en général, un tel dispositif d'épuration comprend au moins deux enceintes 1, 4 de réaction positionnées chacune sur un circuit de circulation de fluide et fonctionnant simultanément l'une en régénération, l'autre en épuration, un échangeur 5 de chaleur étant positionné sur le circuit de circulation de fluide en boucle de l'enceinte en régénération. Un exemple d'une telle installation est représenté aux figures 1 et 2.

Dans cette installation, les circuits de circulation de fluide sur lesquels les enceintes sont positionnées sont équipés d'une vanne 10 commune mettant alternativement chacun des circuits en communication avec une prise 11 d'air pollué destinée à alimenter en flux de fluide le circuit sur lequel l'enceinte en mode épuration est positionnée. Le circuit de flux de fluide sur lequel l'enceinte en régénération est positionnée est quant à lui un circuit en boucle équipé d'un piquage permettant l'évacuation des polluants condensés.

Ainsi, dans l'exemple représenté à la figure 1, la circulation du flux de fluide à l'intérieur dudit dispositif s'effectue comme suit. Le gaz pollué, par exemple de l'air chargé en vapeur de solvants, arrive, dans le circuit sur lequel l'enceinte en mode épuration est positionnée, par l'entrée que constitue la prise 11 d'air, cette prise d'air étant éventuellement munie d'un filtre. Par une conduite, représentée en A et B et équipée d'une vanne 10 d'inversion, le flux de fluide est amené en entrée de l'enceinte de réaction représentée en 1 aux figures.

Cette enceinte contient un matériau 3 d'adsorption froid et un dispositif 2 de chauffage qui est inactif, l'enceinte de réaction étant dite en mode d'épuration.

io Le fluide qui circule à travers ladite enceinte se débarrasse de ses polluants au contact du matériau 3 d'adsorption qu'il traverse et ressort de l'enceinte épuré par une conduite C, la vanne 10 d'inversion et une conduite D pour être évacué dans l'atmosphère. La circulation du flux de fluide à l'intérieur de ce premier circuit peut s'effectuer à l'aide d'un ventilateur 12. Le circuit de circulation du is flux de fluide sur lequel l'enceinte en régénération est positionnée va à présent être décrit. Ce circuit de fluide de l'enceinte en mode régénération est un circuit en boucle sur lequel l'enceinte 4, l'échangeur 5 de chaleur et le dispositif 15a, 15b, 15c de refroidissement sont positionnés en série. Le flux de fluide qui a perdu les polluants rentre généralement à un débit inférieur à l'intérieur de l'échangeur 5 par l'intermédiaire d'une entrée, représentée en 6 aux figures, qui est dite entrée de fluide non chargé dudit échangeur. II ressort en 9, dite sortie de fluide non chargé de l'échangeur, pour parvenir par une conduite F, la vanne d'inversion et une conduite G à la base d'une enceinte de réaction représentée en 4 aux figures. Dans cette enceinte 4, dans laquelle le dispositif 2 de chauffage a été activé, cette enceinte étant placée en mode dite de régénération, le flux de fluide se charge en polluants issus du matériau 3 d'adsorption lorsqu'il traverse ce dernier. En effet, le flux de fluide s'échauffe sur la résistance 2 et échauffe le lit d'adsorbant qui perd alors sa charge de polluants entraînée par le flux de fluide. A la sortie de l'enceinte de réaction, le flux de fluide est amené par une conduite H, la vanne d'inversion et une conduite I jusqu'à l'entrée 7, dite entrée de fluide chargé de l'échangeur de chaleur. Le flux de fluide chargé en polluants circule à l'intérieur dudit échangeur avant d'être expulsé de ce dernier à travers une sortie 8 dite sortie de fluide chargé et parvient par l'intermédiaire d'une conduite J à un dispositif 2884441 i0 de refroidissement représenté en 15a à 15c aux figures. Dans ce dispositif de refroidissement, les polluants sont condensés avant de pouvoir être éliminés et collectés dans un réservoir de collecte des condensats représenté en 14 aux figures. A nouveau, un ventilateur représenté en 13 aide à la circulation du flux s de fluide dans ce circuit qui peut être considéré comme un circuit en boucle fermée, un piquage en direction du réservoir de collecte permettant l'évacuation des condensats formés par les polluants.

Après un certain nombre d'heures de fonctionnement, il est nécessaire de io régénérer le matériau d'adsorption de l'enceinte de réaction fonctionnant en épuration, ce matériau étant saturé. Il suffit alors d'inverser le fonctionnement des dispositifs de chauffage positionnés dans les enceintes et d'actionner la vanne 10 positionnée sur un certain nombre de conduites du circuit notamment pour inverser le sens de circulation de fluide à l'intérieur desdites enceintes, et amener l'une des enceintes qui fonctionnait jusqu'à présent en mode épuration à fonctionner en mode régénération tandis que l'autre enceinte, qui fonctionnait en mode régénération, est amenée à fonctionner en mode épuration. Ainsi, lors de l'actionnement de la vanne 10, la conduite A connectée à la conduite B est désormais connectée à la conduite H tandis que I connectée à H est désormais connectée à B. En parallèle, la conduite F connectée dans un premier temps à G est connectée à c tandis que D connectée dans un premier temps à c est connectée dans un second temps à G. Sur la base d'un tel fonctionnement général, le dispositif d'épuration, objet de l'invention, présente un certain nombre de caractéristiques qui rendent avantageux ce dispositif par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. Ainsi, l'échangeur de chaleur présente des entrées 6, 7 de circuit positionnées en des emplacements opposés du corps de l'échangeur pour permettre une circulation à contre-courant des flux dans l'échangeur. Cette conception de l'échangeur permet de réduire l'inertie thermique de l'échangeur, ce qui permet d'obtenir des temps de mise en route particulièrement faibles lors du passage d'un mode de fonctionnement à un autre. En effet, lorsque le basculement de la vanne 10 s'opère pour passer d"un mode de fonctionnement à un autre de chacune desdites enceintes, si l'installation est remise immédiatement en fonctionnement, l'enceinte, dont le dispositif de chauffage avait été activé en mode régénération, présente un matériau d'adsorption encore chaud qui ne peut adsorber les polluants avant son refroidissement. II faut donc couper le dispositif de chauffage et laisser la température descendre dans l'échangeur.

Ce temps peut être long si l'échangeur présente une inertie thermique importante. Le fait de réaliser l'échangeur de chaleur sous forme d'un échangeur à contre courant permet de réduire de manière considérable l'inertie thermique d'un tel échangeur. De préférence, cet échangeur est réalisé au moyen d'un matériau très léger par exemple en utilisant un feuillard plissé collé qui permet en outre de réduire l'encombrement de l'ensemble. Cet échangeur se présente généralement sous forme d'un caisson parallélépipédique à parois minces comportant des ouvertures. Ce caisson est rempli intérieurement par un élément en feuillard plissé du type de celui représenté à la figure 3. Ce feuillard est collé ou brasé sur les deux parois du caisson qui ne comportent pas d'ouverture et reçoit de la colle ou de la brasure pour permettre l'immobilisation du feuillard à l'intérieur du corps. Ce feuillard peut être réalisé en aluminium, en acier, en cuivre ou en tout autre métal pouvant être obtenu sous forme de feuilles d'épaisseur inférieure à 0,5 mm. Lorsque ce feuillard est réalisé à partir de feuilles métalliques très fines d'épaisseur inférieure à 0,1 mm, sa rigidité est assurée par l'insertion dans les plis de tôle fendue emboutie encore appelée caillebotis. Ces tôles évitent l'écrasement du feuillard plissé sans obstruer les entrées et sorties de fluide au niveau des orifices représentés en 6, 7, 8 et 9 aux figures.

La figure 4 illustre un exemple de tôle corrugée ou emboutie pouvant être employée. Bien évidemment, toute autre tôle peut également être envisagée.

Dans les exemples représentés, l'échangeur 5 de chaleur comporte donc au moins deux entrées 6, 7 de flux de fluide et deux sorties 8, 9 de flux de fluide, l'enceinte en régénération étant positionnée entre une sortie 9, dite sortie de fluide non chargé de l'échangeur 5, une entrée, dite entrée 7 de fluide chargé de l'échangeur 5, le flux de fluide circulant de la sortie vers l'entrée en se chargeant en polluants, tandis que l'entrée 6, dite entrée de fluide non chargé, et la sortie 8, dite sortie de fluide chargé de l'échangeur 5, sont raccordées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un dispositif de refroidissement assurant par condensation des polluants une épuration du fluide avant réintroduction dans l'échangeur 5.

s L'échangeur de chaleur comporte une sortie du flux de fluide issu de l'enceinte en régénération, dite sortie 8 de fluide chargé, raccordée à un dispositif de refroidissement pour extraire par condensation les polluants issus de la régénération du matériau d'adsorption. De préférence, ce dispositif de refroidissement est un module à effet Peltier. L'utilisation d'un module à effet Peltier permet de supprimer l'utilisation d'un groupe froid avec un compresseur et un moteur associé. Le module à effet Peltier présente l'avantage de faciliter la régulation de température, en particulier dans les périodes de refroidissement où peut apparaître du givrage.

1s Un module à effet Peltier est représenté par les éléments 15a, 15b, 15c sur les figures 1 et 2. 15a est l'élément sensible à insérer entre la chambre 15b et la chambre 15c. Le gaz qui sort en 8 de l'échangeur de chaleur passe en 15b et se refroidit. L'élément 15a est alimenté électriquement pour produire du froid en 15b. Sa chaleur est transférée en 15c où elle est évacuée par le gaz épuré qui provient du conduit D. Les condensats de polluants sont dirigés par gravité vers un récipient collecteur représenté en 14 aux figures. La zone chaude 15c du module à effet Peltier est refroidie au contact du flux de fluide épuré issu de l'enceinte en phase d'épuration.

Comme mentionné ci-dessus, il est prévu, sur les conduites de circulation de circuit de fluide sur lesquelles les enceintes sont positionnées, une vanne commune mettant alternativement chaque enceinte en communication soit en mode épuration, avec une prise d'air pollué destinée à alimenter ledit circuit de fluide, soit en mode régénération, avec la sortie de fluide non chargé de l'échangeur de chaleur pour permettre le passage d'un mode de fonctionnement à un autre de chaque enceinte, notamment par inversion du sens de circulation du flux de fluide à l'intérieur desdites enceintes.

Cette vanne 10 peut être réalisée de différentes façons. Les figures 5A et 5B représentent un exemple de la vanne lorsqu'elle est dans une position conforme au circuit représenté à la figure 1. L'inversion des flux s'effectue au moyen de la pièce 10A représentée en coupe et vue de dessus sur les figures 5B et 6B. Cette pièce 10A peut être placée entre des joints auto-lubrifiants résistant à une température élevée. Les figures 6A et 6B montrent la vanne dans la position correspondant au circuit de la figure 2. Bien évidemment, d'autres agencements de la vanne peuvent être envisagés. Cette vanne est donc positionnée de manière à agir sur les conduites représentées en A, B, H, F, D, G, C, I dans les figures. Elle permet ainsi aisément d'inverser le sens de circulation des flux de fluide à l'intérieur desdites enceintes et d'alimenter alternativement chaque enceinte à partir de la prise d'air pollué représentée en 11 aux figures.

Dans l'exemple représenté aux figures, le dispositif est réalisé avec deux lits d'adsorption rectangulaires ayant une section intérieure de 250 mm x 250 mm. Ces lits sont thermiquement isolés. II sont remplis de grains de zéolithe de type Y déaluminée réalisés sous forme de cylindres creux de diamètre 3 mm et longueur 6 mm. La hauteur du lit est 350 mm. A la base de ce lit, est insérée une résistance réalisée sous forme de grille de hauteur importante ayant un point de Curie de 150 C. Cette grille est recouverte par les grains de zéolithes. Sa puissance à 150 C est de 690 W mais au démarrage, un circuit électronique en limite l'intensité.

L'échangeur 2 est réalisé au moyen d'une feuille d'aluminium pliée d'épaisseur 0,1 mm. L'espace entre les plis est de 4 mm et est rempli de tôles alvéolées. L'échangeur occupe une section de 100 mm x 100 mm et une longueur de 1 m. II est isolé. Il est raccordé à un module à effet Peltier de 120 W. En adsorption, le lit de l'enceinte 1 reçoit un débit de 100 m3/h d'air contenant 30 de la vapeur de toluène avec une concentration moyenne de 1g/m3.

Au bout de 10 heures la vanne d'inversion de flux est basculée. La résistance de l'enceinte 1 est alors alimentée. Puis le module à effet Peltier 15a, 15b, 15c. Sa température est régulée à 2 C pour éviter legivrage. Le ventilateur 13 n'est pas mis en fonctionnement. La zéolithe située à proximité des résistances atteint 120 C au bout 15 minutes. Le ventilateur est alors mis en fonctionnement à un débit de 10 m3/h. Le lit continue à chauffer et la condensation d'eau et de toluène s'effectue en bas de l'échangeur. Les s condensats sont évacués par 14 qui est reliée à un bidon étanche.

Au bout d'une heure, le débit du ventilateur est diminué à quelques m3/h. Un capteur indique alors l'absence de condensats. L'alimentation de la résistance électrique est coupée. La régulation de température du module à effet Peltier lo est annulée. Celui-ci chute en température. Le capteur enregistre de nouveau des condensats. Puis, après arrêt de ces derniers, le débit d'air du ventilateur 13 est augmenté pour refroidir progressivement le lit de zéolithe de l'enceinte 1.

Il est recueilli dans le bidon 14 environ 800 g de toluène qui surnage sur 200 g 15 d'eau.

Dans la conception retenue ci-dessus, il en résulte un grand nombre d'avantages. Comme le dispositif de chauffage est disposé à l'intérieur de la couche ou du lit formé par le matériau d'adsorption, il en résulte une augmentation des transferts thermiques, ceci sans risque de point chaud. Cela permet de réduire le débit de gaz de régénération. De ce fait, la concentration en polluant dans les conduites de fluide issues de l'enceinte de régénération est plus importante et la condensation facilitée. Il est alors possible de placer lesdits absorbants de façon particulièrement compacte, ce qui permet de réduire les longueurs des conduits et la taille de la vanne.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif (1) d'épuration des gaz par adsorption, du type comprenant au moins une enceinte de réaction contenant un dispositif (2) de chauffage et un s matériau (3) d'adsorption des polluants, ce matériau (3) d'adsorption, traversé par un flux de fluide, présentant, en fonction de sa température, deux modes de fonctionnement, l'un, dit d'épuration du flux de fluide, au cours duquel pour une plage de température déterminée, il se charge en polluants, l'autre, dit de régénération, au cours duquel pour une température supérieure, il se lo débarrasse de ses polluants dans le flux de fluide, caractérisé en ce que le dispositif (2) de chauffage est une résistance électrique auto-régulante à bas point de Curie dite résistance PTC (coefficient de température positif), cette résistance étant disposée dans le matériau (3) d'adsorption.

2. Dispositif d'épuration selon la revendication 1, du type comprenant au moins deux enceintes (1, 4) de réaction positionnées chacune sur un circuit de circulation de fluide et fonctionnant simultanément l'une en régénération, l'autre en épuration, un échangeur (5) de chaleur étant positionné sur le circuit de circulation de fluide en boucle de l'enceinte en régénération, caractérisé en ce que l'échangeur (5) de chaleur présente des entrées (6, 7) de circuit positionnées en des emplacements opposés du corps de l'échangeur pour permettre une circulation à contre-courant des flux dans l'échangeur.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur (5) de chaleur comporte une sortie (8) du flux de fluide issu de l'enceinte en régénération, dite sortie (8) de fluide chargé, raccordée à un dispositif (15a, 15b, 15c) de refroidissement pour extraire par condensation les polluants issus de la régénération du matériau (3) d'adsorption, le dispositif (15a, 15b, 15c) de refroidissement étant un module à effet Peltier.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone chaude (15c) du module à effet Peltier est refroidie au contact du flux de fluide épuré issu de l'enceinte en phase d'épuration.

5. Dispositif selon la revendication 2, s caractérisé en ce que l'échangeur (5) de chaleur comporte au moins deux entrées (6, 7) de flux de fluide et deux sorties (8, 9) de flux de fluide, l'enceinte en régénération étant positionnée entre une sortie (9), dite sortie de fluide non chargé de l'échangeur (5), une entrée, dite entrée (7) de fluide chargé de l'échangeur (5), le flux de fluide circulant de la sortie vers l'entrée en se lo chargeant en polluants, tandis que l'entrée (6), dite entrée de fluide non chargé, et la sortie (8), dite sortie de fluide chargé de l'échangeur (5), sont raccordées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un dispositif de refroidissement assurant par condensation des polluants une épuration du fluide avant réintroduction dans l'échangeur (5).

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu, sur les conduites (A, B, C, D, F, G, H, I) de circulation du flux de fluide des circuits de fluide sur lesquels les enceintes (1, 4) sont positionnées, une vanne (10) commune aux deux circuits pour permettre le passage d'un mode de fonctionnement à un autre de chaque enceinte (1, 4), cette vanne (10) mettant alternativement chaque enceinte (1, 4) en communication soit en mode épuration, avec une prise (11) d'air pollué destinée à alimenter le circuit en flux de fluide, soit en mode régénération, avec la sortie (9) de fluide non chargé de l'échangeur (5) de chaleur.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le circuit de fluide de l'enceinte en mode régénération est un circuit en boucle sur lequel l'enceinte (1, 4), l'échangeur (5) de chaleur et le dispositif (15a, 15b, 15c) de refroidissement sont positionnés en série.

8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance électrique est une céramique polycristalline rendue conductrice par dopage.