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Récupération de composants à point d'ébullition élevé à partir d’eau usée

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Recovery of high boiling solvents from waste water
La combinaison de l’extraction et de la distillation permet une économie d’énergie lors de la récupération de matériaux recyclables à partir des eaux de process usées.

DÉTRUIRE OU RÉCUPÉRER ?

Comme les eaux industrielles contiennent souvent des composants à point d’ébullition élevé, elles ne peuvent être amenées dans une station d’épuration sans avoir été préalablement traitées et nettoyées. Étant donné que la destruction par calcination est une mauvaise variante non seulement du point de vue de l’écologie mais parce qu’elle entraîne également des coûts élevés en raison de la proportion importante d’eau, la solution à préférer est la récupération du phénol alliée au nettoyage de l’eau usée pour permettre son amenée dans la station d’épuration. En prenant l’exemple du phénol nous allons décrire le procédé QVF® souvent employé par De Dietrich Process Systems. La teneur en phénol habituellement requise pour le process se situe habituellement entre 2 et 12 %. En raison des faibles concentrations en phénol, le procédé de séparation par distillation au cours duquel la part d’eau devrait être évaporée est à écarter en raison du besoin important en énergie. L’extraction offre ici un avantage décisif. La méthylisobutylcétone (MIBK) utilisée comme agent d’extraction sépare le phénol de l’eau usée se trouvant dans la colonne d’extraction K1. L’agent d’extraction est de nouveau nettoyé dans la colonne de rectification K2 et ramené en pied de colonne d’extraction. Le phénol est produit dans la rectification suivante (colonne K2) en pied de colonne et peut être réutilisé dans la production. L’eau usée quittant l’extraction K1 est certes libérée du phénol mais elle contient encore des traces de l’agent d’extraction qui seront récupérées dans le stripper K3. Le composé MIBK-eau-azéotrope est produit en tête de colonne et sa séparation en phase légère MIBK et en phase aqueuse lourde se fait dans le séparateur B1. Comme la rectification K2 se fait sans eau, un chauffage indirect est prévu pendant que de la vapeur vive est introduite dans le stripper.

Fig. 1 : Colonne d’extraction à tamis QVF® et rectification DN450.

Fig. 2 : Schéma de fonctionnement récupération du phénol

AVANTAGES DU CONCEPT DE L’INSTALLATION

Grâce à la récupération de chaleur prévue via le flux d’eau usée et grâce au recours à des déphlegmateurs, le procédé dans son ensemble consomme moins d’énergie et satisfait aux exigences écologiques en vigueur à ce jour. Une teneur en phénol de l’eau usée inférieure à 5 ppm rend possible le déversement dans la station d’épuration biologique.  L’agent d’extraction circule et sa consommation n’est pas notable. Le phénol récupéré peut être réutilisé dans le process.

Fig. 3 : Vase de tête extraction

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POURQUOI RÉCUPÉRER LE PHÉNOL ?

De l’eau usée contenant du phénol est produite dans de nombreux domaines de la fabrication de matière plastique et de résine synthétique et lors de la production de phénols alkylés. Les masses d’eau usée à traiter se situent entre 0,5 m³/h et 10 m³/h et l’appareil d’extraction choisi pour cette opération dépend de la quantité d’eau usée et des produits associés. En présence de grandes quantités, l’extraction se fera de manière continue en passant à travers une série de mélangeurs-décanteurs étant donné que le matériel nécessaire revient alors moins cher que la colonne pulsée à tamis.

EXEMPLE D’INSTALLATION

L’installation montrée dans les illustrations traite un débit d’eau usée de 4 m³/h. Pour l’extraction, notre choix s’est porté dans ce cas sur une colonne pulsée à tamis DN400 avec 105 plateaux. La rectification DN500/DN450 avec garnissage structuré travaille à une pression de 0,3 bars absolus. L’eau usée libérée du phénol arrive légèrement surchauffée au travers d’un réservoir flash dans le stripper d’un diamètre nominal DN450. Les instruments de mesure et les dispositifs de régulation, la pompe à vide, les réservoirs et les réservoirs intermédiaires de même que le transport du produit original font partie de la livraison. Les difficultés particulières survenant à chaque nettoyage de l’eau usée proviennent des composants associés qui peuvent avoir un effet déterminant sur le process principal. Des particules en suspension, des crésols, de l’acétone, de l’aldéhyde formique ou du méthanol peuvent être contenus dans l’eau usée à traiter. Dans l’installation présentée, des particules en suspension s’accumulent en tête de colonne et doivent être continuellement enlevées.  Les crésols se cristallisant à basse température une obstruction de l’installation par des matières solides est à craindre si un chauffage d’accompagnement n’a pas été prévu ou si l’agencement de la tuyauterie n’est pas approprié. Les solvants légèrement volatils tels que l’acétone, le méthanol et l’aldéhyde formique également présents dans l’eau usée ont pu être extraits au moyen d’un stripper placé en amont. L’expérience acquise avec les installations existantes a montré que c’est précisément l’examen des composants auxiliaires dans notre centre technique qui contribue à optimiser la conception de l’installation.

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