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Procédé pour concentrer les impuretés contenues dans le CO2

IP.com Disclosure Number: IPCOM000216770D
Publication Date: 2012-Apr-18
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Procédé pour concentrer les impuretés contenues dans le CO2

Le CO2 récupéré des fumées de combustion pour enfouissement contient un certain nombre d’impuretés qui doivent être éliminées car elles empêchent le fonctionnement normal des procédés conduisant à la purification et la concentration du gaz. Parmi les procédés concernés en purification et concentration il y a les réactions catalytiques, la distillation cryogénique, l’adsorption.

Parmi les impuretés concernées il y a ce qu’il est convenu d’appeler les « métaux lourds » tel que Pb, Sb, V, Hg, Cd, Ni, Co et des non-métaux tels que As, Se, S. Ces impuretés sont sous une forme chimique pas toujours bien connue, telle que vapeur de l’élément (Hg), oxydes, chlorures, hydrures, forme organique (méthyle mercure ou arsine par exemple), carbonyle (Fe, Ni). La concentration et la forme chimique des impuretés dépendent de la matière première (pétrole, gaz, bitume, tourbe, lignite, anthracite) et des traitements (combustion à l’air ou à l’oxygène, conversion)

Les impuretés peuvent être piégées dans des adsorbants tels que les charbons actifs (CA) ou les gels de silice (GDS). Ces adsorbants possèdent la propriété de ne pas être dégradés de manière excessive par les contaminants arrêtés, au contraire des alumines activées ou des zéolithes. Ils peuvent être utilisés tels quels, ou bien servir de support à un réactif spécifique de l’impureté à éliminer (charbons imprégnés, par exemple). De manière générale, les adsorbants utilisables sont constitués d’une base (souvent carbonée, polymère ou siliceuse) qui présente la propriété de ne pas être trop sensible aux acides et aux bases, et ils possèdent un réseau de pores accessibles développé, amorphe ou cristallin. Dans certains cas, il est aussi utile que les  adsorbants résistent bien aux conditions oxydantes.

Malheureusement, la très basse concentration des impuretés et  leur volatilité conduit à un taux de chargement de l’adsorbant qui est faible, généralement de quelques % en poids. Les adsorbants imprégnés avec des réactifs conduisant à une chimisorption (par exemple le CA imprégné par un composé du soufre pour piéger le mercure) ne donnent pas non plus de hauts taux de chargement car le réactif d‘imprégnation ne peut pas être très concentré dans l’adsorbant à cause du bouchage de la porosité.

Une solution consiste à récupérer les impuretés adsorbées suivant ci-dessus de manière à les obtenir sous une forme plus concentrée que dans le gaz traité, puis à les refixer dans une autre charge d’adsorbant (identique au premier ou différent) avec un taux de chargement plus élevé, ou sous une autre forme solide. En effet, il est bien connu que la quantité adsorbée dépend de la concentration (ou de la pression partielle) de l’adsorbat, et que des composés en trace ne peuvent pas saturer l’adsorbant. L’adsorbant jo...