Étude de la condensation de composés organiques volatils en présence d'un gaz d'inertage

Study of the condensation of volatile organic compound with an incondensable gas

• Auteur / Autrice : Nora At Khen
• Direction : André Bontemps
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des tranferts et fluides
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Résumé

Le traitement des COY est un défi nouveau dans le domaine de la pollution de l'air. L'enjeu actuel réside dans la mise au point et dans l'optimisation de techniques d'épuration en aval du procédé. L'étude menée s'oriente suivant deux axes principaux : le développement d'une expertise sur des installations industrielles de traitement d'effluents existantes et la recherche en amont avec pour objectif de caractériser l'échange en condensation pour de tels mélanges de fluides dans différents types d'échangeurs. Après un état de l'art des différentes techniques d'abattement des effluents gazeux chargés en COY, une étude expérimentale est menée sur un échangeur vertical à tubes lisses et à tubes à ailettes longitudinales avec un mélange d'isopropanol et d'azote. Une modélisation de l'écoulement par la méthode des volumes finis en utilisant les modèles classiques de la théorie du film et de la méthode de la courbe de condensation est effectuée avec le logiciel MATLAB. Cette modélisation donne des résultats satisfaisants à faible flux avec les deux méthodes et à plus fort flux avec la méthode du film. Néanmoins, on observe, quelques soient les conditions expérimentales, l'existence de brouillard de condensat au sein du mélange gazeux : ce brouillard formé de fines vésicules liquides systématiquement entrainées constitue une cause majeure du non respect des normes de rejets en COY lors du traitement des effluents par condensation. A partir des résultats obtenus lors de cette étude, nous proposons différentes voies pour résoudre cette difficulté.

VOC controlling is a new challenge in the field of air pollution. The challenge nowadays lays in designing equipement and optimizing cleaning techniques upstream the processes. The study is carried out following two main directions: the development of a expertise on existing VOC abatement industrial facilities and an upstream search for caracterizing the heat and mass transfer in condensation for such gaseous mixtures in various types of exchangers. After a state of the art of the differents abatement techniques, tests are carried out on a vertical condenser equipped with smooth or longitudinally finned tubes. The mixture studied is composed of isopropyl alcohol and at least 80% nitrogen. The flow is modeled by the method of finite volumes using the classical film and equilibrium theories, using MATLAB. The model shows good results at low fluxes with the two methods and at higher fluxes with the film theory. Nevertheless, one observes, whatever the experimental conditions, the presence of fog in the bulk of the condensing gaseous mixture Those mist of liquid droplets are always carried with the flow downstream the condenser. This is the reason why the statutory regulations on VOC emission are often not respected with condensation process. From the results obtained , we propose different solutions to enhance the process performance.