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Article

1 - GÉNÉRALITÉS

2 - PROCÉDÉS DE SÉPARATION PAR ADSORPTION MODULÉE EN PRESSION

3 - PROCÉDÉS DE SÉPARATION PAR ADSORPTION MODULÉE EN TEMPÉRATURE

4 - PROCÉDÉS DE SÉPARATION PAR CHROMATOGRAPHIE

5 - PROCÉDÉS DE SÉPARATION À LIT MOBILE OU LIT MOBILE SIMULÉ

6 - AUTRES PROCÉDÉS D’ADSORPTION

Article de référence | Réf : J2731 v1

Autres procédés d’adsorption
Adsorption - Procédés et applications

Auteur(s) : Lian-Ming SUN, Francis MEUNIER, Gino BARON

Relu et validé le 01 déc. 2022

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Sommaire

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RÉSUMÉ

Cet article aborde les aspects pratiques des principaux procédés d’adsorption. Souples, utilisables en séparation pour le fractionnement ou la purification d’un mélange gazeux, les procédés d’adsorption fonctionnent pour la plupart en discontinue avec une phase d’adsorption suivie d’une phase de régénération des adsorbants. Cette phase a lieu souvent in situ et en dynamique, par modulation de la pression totale, de la température ou des concentrations. En pratique, il est assez fréquent d’utiliser une combinaison de plusieurs méthodes de régénération dans un même procédé d’adsorption.

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Auteur(s)

  • Lian-Ming SUN : Expert Groupe, Direction Ingénierie – Air Liquide - Docteur de l’Université Pierre et Marie Curie

  • Francis MEUNIER : Professeur au CNAM, Titulaire de la Chaire Froid et Climatisation, Directeur de l’IFFI

  • Gino BARON : Professeur au Département de Génie Chimique de la Vrije Universiteit Brussel (VUB), Belgique

INTRODUCTION

Les procédés d’adsorption sont souples. Ils sont utilisables aussi bien pour le fractionnement d’un mélange gazeux ou liquide lorsque celui-ci comporte une fraction importante de constituants adsorbables (typiquement > 10 %) que pour la purification d’un mélange ne contenant que quelques pour-cent de constituants adsorbables.

La séparation par un procédé d’adsorption est, par nature, discontinue avec une phase d’adsorption suivie d’une phase de régénération destinée à restaurer les capacités d’adsorption des adsorbants.

En de rares occasions, les adsorbants sont régénérés hors site ou simplement remplacés avant leur saturation, lorsque plusieurs des facteurs suivants sont réunis : adsorbants très bon marché, adsorbants très difficiles à régénérer, ou présence d’impuretés nécessitant une destruction (des dioxines, par exemple).

Dans la majorité des procédés d’adsorption, les adsorbants sont régénérés in situ en dynamique par modulation de la température, de la pression totale ou des concentrations. Le fonctionnement de ces procédés est souvent cyclique, avec l’emploi de plusieurs adsorbeurs fixes (éventuellement accompagnés par une ou plusieurs capacités de stockage) ou d’un adsorbeur tournant pour assurer une production continue. Certains procédés fonctionnent cependant en continu, avec un contact à contre-courant entre le fluide et les adsorbants, utilisant parfois des lits mobiles ou fluidisés, mais le plus souvent des systèmes à lit mobile simulé.

L’adsorption peut être utilisée également pour des applications autres que la séparation, telles que les machines thermiques, le piégeage ou le stockage de gaz, qui sont basées uniquement sur la capacité des adsorbants à retenir des gaz et non sur l’adsorption sélective.

Dans ce dossier, nous allons aborder les aspects plus pratiques des principaux procédés d’adsorption. Pour les aspects plus théoriques de l’adsorption le lecteur se reportera au dossier Adsorption- Aspects théoriques.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j2731


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6. Autres procédés d’adsorption

Dans les applications précédentes, ce sont les possibilités d’adsorption sélective qui ont été utilisées. La simple capacité d’adsorption et de stockage de fluides est aussi utilisée principalement dans d’autres applications : le stockage (par exemple de gaz naturel pour le transport automobile), la production de froid, la déshumidification et la filtration de confort.

6.1 Stockage du gaz naturel

L’utilisation du gaz naturel pour alimenter les moteurs des véhicules est limitée par le problème du stockage du gaz pendant les déplacements. La solution classique consiste à stocker le gaz sous pression (200 bar). Une solution alternative serait de stocker le gaz dans un adsorbeur contenant un adsorbant à forte capacité d’adsorption de méthane. Pour cette application, le charbon actif, qui est l’adsorbant privilégié, est chargé avec le gaz naturel sous une pression de 35 bar. Ensuite, le gaz naturel stocké dans une bouteille remplie de charbon actif, peut être restitué à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique pour alimenter un moteur à combustion interne. Ce procédé de stockage est en compétition avec le stockage du gaz naturel sous pression (200 bar). Pour que cette application débouche, des progrès technologiques sont nécessaires sur le matériau d’une part pour augmenter la capacité de stockage (d’environ 30 %) et d’autre part pour prévenir le vieillissement du charbon actif par les traces d’hydrocarbures lourds contenues dans le gaz naturel.

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6.2 Production du froid

Les procédés de production du froid par adsorption sont des procédés modulés en température. Des procédés hermétiques et des procédés à roue sont utilisés.

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6.2.1 Systèmes hermétiques

Dans ce cas, un adsorbeur est utilisé comme compresseur thermique afin d’utiliser un cycle à compression thermique de vapeur en lieu et place d’un cycle à compression mécanique de vapeur.

Comme pour les systèmes...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SUN (L.-M.), MEUNIER (F.) -   Adsorption. Aspects théoriques.  -  J 2 370 Techniques de l’Ingénieur (2003).

  • (2) - CHEREMISINOFF (N.P.), CHEREMISINOFF (P.N.) -   Carbon adsorption for pollution control.  -  PTR Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ (1993).

  • (3) - COONEY (D.O.) -   Adsorption Design for Wastewater Treatment.  -  CRC Press, Boca Raton (1999).

  • (4) - CRITENDEN (B.), THOMAS (W.J.) -   Adsorption Technology and Design.  -  Butterworth Heinemann, Oxford (1998).

  • (5) - DABROWSKI (A.) -   Adsorption and its Applications in Industry and Environmental Protection.  -  Elsevier, Amsterdam (1999).

  • (6) - FAUST (S.D.), ALY (O.M.) -   Adsorption processes for water treatment.  -  Butterworth, Boston (1987).

  • ...

1 Fournisseurs

Listes non exhaustives

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2 Sites Internet d’information générale

Liste non exhaustive

http://ias.vub.ac.beInternational Adsorption Society

http://www.iza-online.orgInternational Zeolite Association

http://www.lcgceurope.comJournal de chromatographie

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