Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Réglementation oblige, la purification des gaz est devenue incontournable pour tout industriel employant au moins un gaz dans son procédé de production. Le procédé par PSA compte au nombre des technologies utilisées à ce jour pour purifier les gaz, chaque technologie possédant ses spécificités et performances. La détermination des critères de dimensionnement d’une unité PSA impose la connaissance entre autres des paramètres de calcul, de l’influence des niveaux de pression, des principes de dimensionnement des adsorbeurs et des principes de conception d’un schéma de vannes. À ce jour, la purification des gaz par PSA a largement démontré ses avantages, tant en coût qu’en énergie spécifique de séparation.
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Due to regulation requirements, gas purification has become essential for any industrialist using at least one gas in their production process. The PSA process is included in the currently used technologies of gas purification, each of them offering its own characteristics and performances. The determination of the design criteria of a PSA unit requires, amongst other factors, a sound knowledge of calculation parameters, the influence of pressure levels, design principles of absorbers and valve diagrams. To date, the PSA gas purification has clearly demonstrated its advantages, in terms of cost and specific separation energy.
Auteur(s)
-
Guillaume de SOUZA : Ingénieur ENSTA (École nationale supérieure de techniques avancées – Paris) - Licence et Mastère en Mécanique de l'Université Pierre et Marie Curie – Paris - Entrepreneur et consultant - Expert en procédés d'adsorption à modulation de pression
INTRODUCTION
Ce dossier, relatif à la « Purification des gaz par le procédé PSA (Pressure Swing Adsorption) – Dimensionnement et perspectives » [J 3 607], est une suite logique du dossier « Purification des gaz par le procédé PSA (Pressure Swing Adsorption) – Fondamentaux et cycles en pression » [J 3 606].
Également, suite spécifique du dossier « Adsorption – Procédés et applications » [J 2 731], ce dossier a pour objectif d'apporter au lecteur des informations complémentaires concrètes nécessaires à une bonne compréhension des spécificités et critères de dimensionnement d'une unité PSA, ainsi que des perspectives de développements technologiques et applicatifs de ces systèmes.
Ainsi, après lecture, le lecteur sera à même d'évaluer les performances associées à l'emploi de la technologie de purification par PSA, ainsi que de donner un dimensionnement préliminaire de PSA via une connaissance :
-
des paramètres de calcul de ses performances ;
-
de l'influence des niveaux de pression du cycle PSA sur ses performances ;
-
de la méthodologie du « tout linéaire » de calcul d'un PSA ;
-
des principes de dimensionnement des adsorbeurs ;
-
des principes de conception et de dimensionnement d'un schéma de vannes.
Une illustration de certains de ces fondamentaux est également proposée à travers des exemples de mise en œuvre d'unités VSA (Vaccum Swing Adsorption) et PSA de purification d'oxygène, d'azote et d'hydrogène. Enfin, certaines évolutions en cours et prévisibles de la technologie PSA sont présentées.
Les connaissances fondamentales relatives aux choix des adsorbants et à la construction de cycles PSA étant supposées acquises après la lecture du dossier [J 3 606], on s'intéresse maintenant aux aspects plus « économiques » du procédé à travers son niveau de performance et son dimensionnement, éléments fondateurs de l'intérêt économique de l'emploi d'un PSA.
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Notions de rendement de séparation et de productivité12. Perspectives et conclusions
Les procédés de purification par adsorption ont prouvé, au cours des années, leur efficacité, ainsi que leur fiabilité de mise en œuvre. Ils ont également été bien souvent choisis pour leur faible coût d'exploitation, ainsi que pour leur souplesse d'utilisation. Des recherches sont donc poursuivies afin d'étendre leur utilisation en remplacement de solutions existantes ou pour de nouvelles applications visant à réduire les émissions de gaz polluants ou de gaz à effet de serre.
12.1 Recherches en cours pour de nouvelles applications des PSA
12.1.1 Purification du dioxyde de carbone
La capture ou récupération du CO2 gazeux s'est développée de plus en plus dans l'industrie, par exemple pour réduire les émissions à l'atmosphère de gaz à effet de serre ou pour recycler des flux après décarbonatation. Ainsi, que ce soit pour respecter des accords internationaux et/ou pour optimiser des procédés industriels, comme par exemple des procédés à réduction directe (DRI Direct Reduced Iron) ou à fusion réduction en sidérurgie, ou encore pour produire du CO2 liquide, gazeux ou supercritique, à différentes puretés, utilisable par exemple dans le domaine alimentaire, dans des réactions de carbonatation, pour son stockage en sous-sol ou pour récupérer un fluide secondaire comme du gaz naturel ou du pétrole, il est nécessaire de disposer de technologies capables de séparer et de purifier le CO2 issu d'unités industrielles fixes. Parmi les méthodes envisagées apparaissent les procédés d'adsorption permettant une adsorption sélective du CO2 du fait de sa bonne adsorptivité et de son faible diamètre de collission. Ainsi, il est possible d'envisager l'emploi de PSA, de VPSA ou de VSA CO2 pour la récupération du CO2 avec une préférence pour les procédés intégrant une étape de rinçage et/ou de décompression sous vide afin de concentrer le CO2 avant sa désorption. L'emploi d'une pompe à vide et/ou d'un compresseur de recyclage s'avère donc être en général nécessaire. Les adsorbants pouvant être employés sont nombreux et dépendent des autres gaz présents...
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Perspectives et conclusions
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - YANG (R.T.) - Gas separation by adsorption processes. - Butterworths, Boston (1987).
-
(2) - BIRD (R.B.), STEWART (W.E.), LIGHTFOOT (E.N.) - Transport phenomena. - John Wiley & sons (1960).
-
(3) - FUDERED (A.) - Two-feed pressure swing adsorption process. - US 4333744 (1981).
-
(4) - DE SOUZA (G.), TROMEUR (P.) - Procédé et installation d'enrichissement d'un mélange gazeux combustible en au moins un de ses composants. - EP 1485189 (2002).
-
(5) - DE SOUZA (G.), HAULLE (F.X.) - Procédé de purification d'un gaz par CPSA à deux paliers de régénération et unité de purification permettant la mise en œuvre de ce procédé. - FR 2916363, 33 p. (2007).
-
(6) - GEMMINGEN (U.) - Pressure Swing Adsorption Processes – Design and Simulation. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
http://www.industrie.gouv.fr/portail/pratique/index_reglementation.html
Réglementation gaz
Réglementation des appareils sous pression
Réglementation des appareils à pression
Réglementation relative aux canalisations
Réglementation ATEX (Atmosphères explosives)
Réglementation instruments de mesure et métrologie
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs (liste non exhaustive)
Grands gaziers http://www.airliquide.com http://www.linde-gas.fr http://www.airproducts.com http://www.praxair.com
Équipementiers http://www.uop.com http://nitrocraft.free.fr http://www.carbotech.info http://www.questair.com http://www.mahler-ags.com...
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