Traitement des COV par oxydation

Oxydation thermique et oxydation catalytique

L’oxydation thermique des COV a lieu dans des incinérateurs où la température est portée à environ 700°C – 900°C, nécessitant l’utilisation d’un brûleur avec un gaz d’appoint. L’utilisation d’un catalyseur, solide réactif qui diminue l’énergie d’activation, permet de mettre en œuvre l’oxydation des COV à des températures plus basses, aux alentours de 300°C. Cette seconde technique est appelée oxydation catalytique et permet de diminuer la quantité de gaz d’appoint consommée par le brûleur.

Paramètres opératoires clés

Les paramètres clés permettant une oxydation optimale sont les suivants :

Température

Elle doit être supérieure au point d’autoinflammation des COV en présence mais pas trop élevée, pour ne pas favoriser la production d’oxydes d’azote,

Temps de séjour

Celui-ci doit être suffisant pour qu’un maximum de polluants oxydables ait le temps de réagir,

Turbulence

Une forte turbulence assure une bonne homogénéité de la température,

Concentration en COV et autres polluants

Cette concentration est fixée par le procédé en amont de l’incinérateur mais il est important qu’elle soit le plus proche possible du seuil d’autothermie pour limiter la quantité de gaz d’appoint au brûleur,

Énergie d’activation

Cette variable dépendant du mélange à traiter représente l’énergie à fournir pour démarrer la réaction d’oxydation et peut être réduite par l’utilisation d’un catalyseur,

Teneur en oxygène

L’oxygène étant un réactif clé dans ce procédé, il est important d’avoir une teneur suffisante.

On appelle « règle des Trois T » la température, le temps de séjour et la turbulence, qui constituent les paramètres variables au fondement même des procédés de combustion.

Fonctionnement des incinérateurs

Pour l’oxydation thermique comme pour l’oxydation catalytique, l’incinérateur présente les éléments suivants :

• Une chambre de combustion avec ou sans lit catalytique, où a lieu de la réaction d’oxydation,
• Un brûleur alimenté par un gaz combustible permettant le maintient de la température d’oxydation,
• Un système d’échangeurs thermiques permettant l’utilisation de l’énergie produite par l’oxydation.

En effet, l’oxydation des COV est une réaction fortement exothermique produisant de la chaleur qu’il est essentiel de récupérer pour optimiser le procédé.

Deux modes de récupération d’énergie existent pour ces incinérateurs : le mode récupératif et le mode régénératif.

• Le procédé récupératif consiste à placer un ou plusieurs échangeur(s) en sortie d’échangeur primaire pour utiliser l’énergie sur le site industriel (production d’eau chaude, de vapeur ou d’autres utilités chaudes).
• Le procédé régénératif utilise un jeu de vannes afin de faire passer le flux gazeux sortant de l’incinérateur pauvre en COV en entrée d’incinérateur, de façon alternée avec le flux gazeux d’entrée concentré en COV.

Note : L’échangeur primaire est un dispositif indispensable aux incinérateurs. Celui-ci permet d’utiliser l’énergie produite par la combustion pour préchauffer l’effluent entrant..

Performances de l’oxydation

La destruction des COV par oxydation présente des performances d’abattement différentes en fonction de la combinaison de procédés utilisée : l’oxydation peut être thermique ou catalytique, et l’incinérateur peut être récupératif ou régénératif.