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Purification d'air par adsorption sur zeolite

IP.com Disclosure Number: IPCOM000012753D
Publication Date: 2003-May-27
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Purification d'air par adsorption sur zéolite

Avant de pouvoir être utilisés dans un procédé industriel, certains gaz nécessitent d’être débarrassés au préalable des impuretés qu’ils contiennent. Ainsi, l'air contient des éléments � point d'ébullition élevé, comme le dioxyde de carbone et l'eau, qui formeront de la glace s’ils ne sont pas éliminés avant l'entrée de l'air dans l'échangeur principal d’une unité de séparation d'air.

Par ailleurs, l’air contient également des impuretés secondaires comme les oxydes d’azotes et des hydrocarbures qui peuvent être concentrées par la colonne de distillation et les vaporiseurs-condenseurs au point de provoquer des dépôts solides sur les parois métalliques ou bien de concentrer des hydrocarbures sous forme liquide dans des « zones mortes ».

Une solution pour éviter tout risque de détérioration de l’équipement est d’éliminer les hydrocarbures et les oxydes d’azote, comme le N2O, susceptibles d’être dans l’air.

Les zéolites échangées au calcium et au baryum peuvent être utilisées comme adsorbant pour l’élimination d’une ou plusieurs de ces impuretés secondaires et/ou du CO2.

L’élimination est effectuée par mise en œuvre d’un procédé TSA (Temperature Swing Adsorption) ou PSA (Pressure Swing Adsorption), de préférence TSA.

L’adsorption est menée � température proche de l’ambiante (0 � 50°C) et � une pression comprise entre 1 et 50 bar, de préférence entre 5 et 40 bar.

Dans le cas d’un procédé TSA, la désorption est menée entre 70 et 350°C, de préférence entre 90 et 200°C.

Elles peuvent être fabriquées avec ou sans liant. Les zéolithes sans liant ont bien sûr une capacité d’adsorption plus élevée car elles ne contiennent que de la phase active.

Une� zéolithe sans liant est typiquement obtenue par agglomération de poudre de zéolithe pure avec un liant convertissable en zéolithe, par exemple un kaolin ou un gel de silice. Le liant peut être converti en la même zéolithe que la poudre initiale ou en une zéolithe ayant des propriétés d’adsorption similaires ou complémentaires, par exemple la poudre initiale peut être une zéolithe X et le liant être converti en zéolithe A, ou inversement.

La cinétique d’adsorption peut être différente entre zéolites avec et sans liant, mais le procédé d’agglomération peut compenser l’effet de la conversion du liant ; par exemple, si la conversion du liant diminue la porosité, alors l’agglomération sera conduite en augmentant la porosité du produit avant conversion, et vice versa.

L’échange d’ions est préférentiellement effectué en un seul échange au calcium et un seul échange au baryum, de préférence en un seul échange simultané au calcium et au baryum. Le taux d’échange obtenu est, selon le cas envisagé, de 5 � 50% de baryum et de 5 � 50% de calcium (% par rapport � la totalité des cations échangeables).

Le taux d'éch...