Le procédé VRC (Valorisation de résidus chlorés) a été développé par Rhône-Poulenc, Atochem et Vicarb depuis maintenant plus de 15 ans et de nombreuses unités ont été réalisées dans le monde (France : 3 ; URSS : 4 ; USA : 1 ; Maroc : 1 ; Espagne : 1) (voir figure 1).*
[Photo : Une installation d’élimination de résidus chlorés solides et liquides.]
Les résidus pouvant contenir jusqu’à 80 % de chlore sont ainsi complètement détruits, dont les pentachlorophénols, PCB, pyralènes, PCDD, PCDF, etc.
Nous voudrions résumer ici les principales caractéristiques de ce procédé qui en font le seul à présenter une excellente efficacité de destruction (99,9999 % minimum), à satisfaire entièrement aux règles de protection de l’environnement les plus strictes, à avoir une très haute fiabilité avec une maintenance très faible et enfin à être économiquement fiable.
Deux équipements originaux en constituent les points essentiels : le brûleur et le « quench ».
Le brûleur
Par sa conception, il permet une combustion complète de tout type de résidu, quel que soit son pouvoir calorifique. Nos expériences ont prouvé qu’une flamme à très haute densité d’énergie et à haute température autorisait des temps de séjour très courts et permettait une combustion complète avec une répartition du chlore formé en accord avec l’équilibre de Deacon. Les paramètres affectant cet équilibre sont ajustés et optimisés (température, excès d’air, humidité des gaz). 99 % du chlore contenu sont ainsi transformés en HCl.
L’atomisation et la combustion réalisées dans ce brûleur, qui ne demande pas de pression sur les liquides et qui utilise comme moyen d’atomisation de l’air à 0,4 bar, permettent une température locale de combustion de 1 600 °C environ dans un four à température moyenne de 1 300 °C. Cette conception, où l’on utilise la phase gazeuse pour atomiser et vaporiser le liquide, permet d’obtenir les avantages suivants :
- — combustion complète de toutes les particules ;
- — possibilité de brûler des résidus à très bas pouvoir calorifique sans dopage au fioul auxiliaire ;
- — flexibilité de 0 à 100 % ;
- — possibilité de traiter des résidus très visqueux et/ou chargés ;
- — aucun risque d’encrassement ni de bouchage ;
- — aucune pièce mécanique en mouvement, d’où une maintenance réduite ;
- — aucun risque de carbonisation des résidus ;
- — excès d’air minimum, permettant ainsi de diminuer la teneur en NO/NOx et en chlore libre.
Le quench
Réalisé en graphite massif, d’une fiabilité absolue, ce procédé original permet de refroidir les gaz de combustion de 1 300 °C à 60-80 °C directement en un temps très court, sans aucun problème de corrosion ni d’entretien. Sa température est contrôlée par une bou-
(*) Ce procédé est exclusivement commercialisé par la société Vicarb.
[Photo : Procédé Vicarb/Rhône Poulenc de combustion de résidus chlorés liquides.]
La solution HCl qui est pulvérisée dans une colonne de lavage et de purification des gaz installée juste après le Quench. Au cas où une revalorisation de l'HCl est souhaitée, les paramètres de fonctionnement du Quench sont ajustés afin de ne pas absorber dans cette colonne.
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À partir de ces deux éléments clés, des unités complètes ont été développées et améliorées avec différentes possibilités :
- — récupération d'HCl : on effectue une absorption isotherme multi-étage de l'HCl contenu dans les gaz, absorption effectuée dans des venturis en plastique. La concentration d'HCl produit dépend de la teneur en acide des gaz sortant du Quench et un échangeur en graphite, à chaque étage, par l'intermédiaire d'une boucle de recirculation, évacue les calories produites par l'absorption. Généralement, on produit une solution d'HCl 33 % qui peut être soit commercialisée, soit distillée ;
- — récupération de vapeur : dans le procédé VRC, les trois quarts de la chaleur de combustion des résidus peuvent être valorisés pour produire de la vapeur à 12-13 bars. Une chaudière est installée alors, entre le four et le Quench, d'où les gaz sortent à 300 °C environ.Vicarb a adopté un type spécial de chaudière sans réfractaires qui permet ainsi une diminution considérable des coûts de fonctionnement et de maintenance ;
- — neutralisation : malgré la haute efficacité du brûleur, du Quench et des absorbeurs, quelques molécules d'HCl et de chlore, toujours présentes dans les gaz de combustion, doivent être neutralisées avant rejet à l'atmosphère. Cette opération s'effectue à la soude, selon un procédé spécial où l'on minimise la consommation de soude malgré la présence d'importantes quantités de CO₂. Les hypochlorites formés à l'occasion sont décomposés dans la purge liquide de cette neutralisation et les gaz ainsi formés (CO₂ + Cl₂) recyclés au four.
Détails opérationnels concernant les résidus solides
Quand des résidus solides doivent être détruits, un four rotatif peut être prévu avant le four traditionnel à liquide qui est alors utilisé en chambre de post-combustion. Le temps de séjour dans le four rotatif est choisi pour obtenir une destruction complète des résidus chlorés ; les gaz produits suivent le même traitement que ci-dessus.
Caractéristiques du procédé
Le schéma du procédé de production d'HCl anhydre avec récupération de vapeur est donné sur la figure 2. Ses caractéristiques sont les suivantes :
- — différentes options peuvent être envisagées (pas de récupération de vapeur, d'HCl, etc.) ;
- — efficacité de destruction supérieure à 99,9999 % ;
- — sécurité : toutes les unités sont en dépression ; de plus, elles sont protégées par une instrumentation fiable ayant fait ses preuves ;
- — facteur de marche supérieur à 8 400 h/an ;
- — entretien : très faible.
