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Patent 2115987 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent: (11) CA 2115987
(54) English Title: WET ELECTROSTATIC PRECIPITATOR
(54) French Title: PRECIPITATEUR ELECTROSTATIQUE HUMIDE
Status: Deemed expired
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • B03C 3/16 (2006.01)
  • B03C 3/01 (2006.01)
  • B03C 3/014 (2006.01)
  • B03C 3/32 (2006.01)
  • B03C 3/88 (2006.01)
(72) Inventors :
  • EYRAUD, CHARLES (France)
(73) Owners :
  • ECOPROCESS (France)
(71) Applicants :
(74) Agent: NORTON ROSE FULBRIGHT CANADA LLP/S.E.N.C.R.L., S.R.L.
(74) Associate agent:
(45) Issued: 1998-11-03
(86) PCT Filing Date: 1992-08-20
(87) Open to Public Inspection: 1993-03-04
Examination requested: 1994-02-18
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR1992/000811
(87) International Publication Number: WO1993/003849
(85) National Entry: 1994-02-18

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
91/10616 France 1991-08-21

Abstracts

English Abstract

Gas scrubbing by liquid that is mechanically sprayed between electrode groups (5, 6, 7, 8), by run-off along the electrodes, and primarily by the liquid dispersed by electrostatic spraying towards asperities at the surface of the emitting electrodes. According to the invention, the concentration of scrubbing liquid between the auxiliary pipe (22) and the outflow pipe (31) is obtained either by recycling, at the spray booms of an electrode group such as (6), of the run-off liquid collected by the collection tank such as (17), or by reflux of liquid between successive collection tanks (18, 17, 16) through the pipes such as (30). A physical and/or chemical treatment line for the liquids and sludges, composed of units such as (32 and 31), is associated with the gas treatment line.


French Abstract



Le lavage du gaz à la fois par le liquide pulvérisé mécaniquement entre groupes d'électrodes (5, 6, 7, 8), par les
ruissellement le long des électrodes, enfin et surtout par le liquide dispersé par pulvérisation électrostatique à des aspérités
disposées à cet effet à la surface des électrodes émissives. Selon l'invention la concentration du liquide de lavage entre la
canalisation d'appoint (22) et de rejet (31) est obtenue d'une part par recyclage, aux rampes de pulvérisation d'un groupe d'électrode tel
que (6), du liquide de ruissellement recueilli par le bac d'accumulation tel que (17), d'autre part par reflux de liquide entre bacs
d'accumulation successifs (18, 17, 16) à travers des canalisations telles que (30). Une ligne de traitement physique et/ou chimique
des liquides et des boues, constituée d'unités telles que (32 et 31), est associée à la ligne de traitement du gaz.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.



REVENDICATIONS

1 - Procédé d'épuration d'effluents gazeux tels que
ceux rejetés par les industries chimiques ou métallurgiques,
les centrales énergétiques, les installations de traitement
thermique ou les incinérateurs de déchets industriels
agricoles ou domestiques, ou tels que ceux traités dans des
unités mobiles placées sur site industriel pour effectuer les
analyses et essais nécessaires en vue d'adapter à chaque cas
le procédé en question, selon lequel l'élimination des
constituants gazeux nocifs par lavage de l'effluent gazeux
est entièrement réalisé dans l'espace compris entre les
électrodes d'un électrofiltre humide sous certaines
conditions qui doivent être nécessairement réunies pour
assurer d'une part l'absorption rapide des polluants par des
réactifs liquides appropriés et d'autre part des rejets
minimum d'effluents liquides, caractérisé en ce que le
liquide de lavage généralement constitué par un milieu aqueux
contenant les réactifs chimiques à l'état de solution et/ou
de dispersions est amené aux électrodes par impact de
gouttelettes fournies par une pulvérisation primaire en vue
de former des ruissellements superficiels importants aussi
uniformément répartis que possible et aussitôt remis en
suspension dans le gaz par une pulvérisation secondaire de
nature électrostatique aux aspérités ménagées à cet effet sur
des électrodes émissives, la pulvérisation primaire étant
réalisée en général et comme on le sait mécaniquement au
moyen de buses placées le plus près possible d'un paquet
d'électrodes planes ou d'un faisceau d'électrodes
cylindriques pour favoriser la pénétration des gouttes dans
le champ des électrodes et leur interception par celles-ci,
cette pulvérisation primaire pouvant être complétée par une
pulvérisation électrostatique primaire formée à des aspérités
ménagées à cet effet au sommet d'électrodes collectrices qui
jouent alors localement le rôle d'électrodes émissives alors
que le sommet des électrodes émissives en regard jouent
localement le rôle d'électrodes collectrices, le siège du
transfert gaz/liquide des constituants nocifs gazeux étant





16
principalement la surface développée des gouttellettes
liquides qui constituent le brouillard secondaire uniforme et
qui sont précipitées à grande vitesse par le champ électrique
intense en direction des électrodes collectrices de même que
les particules initialement présentes dans le gaz, et
accessoirement la surface développée des ruissellements
liquides le long des électrodes, les liquides de
ruissellement issus de sections successives de
l'électrofiltre étant recueillis individuellement à la base
des électrodes et recyclés afin d'alimenter en continu les
pulvérisations successivement primaires et secondaires,
chaque section d'électrofiltre présentant ainsi une
dispersion stationnaire quasi homogène rapidement renouvelée
du liquide dans le gaz et constituant de ce fait un étage de
transfert, le liquide étant amené à refluer d'un étage à
l'autre à contre-courant du gaz en permetttant ainsi
d'obtenir simultanément une concentration plus grande de
l'effluent liquide facilitant son traitement physique et/ou
chimique, une épuration plus poussée du gaz en sortie
d'appareil, enfin une plus faible consommation de liquide
support et de réactifs chimiques, le temps de séjour du gaz
entre les électrodes pour un rendement d'épuration conforme
aux normes en vigueur n'étant plus calculé uniquement à
partir du temps de charge et du temps de vol des particules
suspendues dans le gaz comme c'est le cas pour les
électrofiltres classiques, mais en tenant compte également de
la vitesse d'absorption de chacun des constituants gazeux à
éliminer au sein de ce qu'il est convenu d'appeler un champ
de concentration plus ou moins spécifique d'une famille de
polluants, l'association des conditions ci-dessus précisées
conférant à l'espace compris entre les électrodes tous les
caractères d'un réacteur chimique électrique à étages
multiples et à contact intime d'un gaz et d'un liquide
circulant à contre-courant l'un de l'autre.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que le reflux du liquide à contre-courant du gaz est assuré
non seulement par circulation du liquide de bac en bac
successifs, mais aussi en partie par aspersion de l'extrémité


17
des électrodes planes ou du sommet des électrodes tubulaires
par un liquide qui n'est pas issu du bac de l'étage
correspondant mais du bac de l'étage contigu moins concentré
en substances polluantes.
3 - Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1
et 2, caractérisé en ce que la ligne de traitement du gaz
comporte un ou plusieurs champs de concentration entre
l'entrée et la sortie de l'électrofiltre, chacun d'eux étant
plus particulièrement affecté à l'élimination d'une famille
de polluants au moyen de réactifs plus ou moins spécifiques
de ceux-ci.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1
à 3, caractérisé en ce que le liquide de lavage est soutiré à
des bacs d'extraction pour être soumis à des traitements
chimiques et/ou des opérations de séparation au sein unités
formant une ligne de traitement des liquides en vue soit de
retirer certains constituants indésirables à l'étage où ils
présentent la plus forte concentration, soit de transformer
le rejet issu d'un bac d'extraction en produits admis dans
une décharge contrôlée ou en produits à recycler dans
l'industrie ou dans l'électrofiltre lui-même.
5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1
à 4, caractérisé en ce que le milieu liquide support des
réactifs chimiques présents à l'état de solutés et/ou de
solides divisés est avantageusement constitué soit par de
l'eau soit par une émulsion du type huile dans l'eau
associant les affinités de dissolution et/ou de capture
propre aux différentes phases liquides en présence les unes
oléophiles les autres hydrophiles.
6 - Dispositif pour l'exécution du procédé suivant
l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce
que l'électrofiltre est constitué soit de sections
successives (5, 6, 7, 8) d'électrodes planes disposées en
rues parallèles (12), soit de faisceaux d'électrodes
cylindriques successives formant dans un cas comme dans
l'autre un champ de concentration à reflux à plusieurs étages
(9, 10, 11) contenus dans une ou plusieurs enveloppes (44),
chaque section étant constitués d'électrodes collectrices




18
suspendues planes (3) ou cylindriques (4) serties sur un
plateau (34) et dans les deux cas au potentiel de la terre
(45), en regard d'électrodes émissives (1 ou 2) fixées à des
poutrelles (36) raccordées à une haute tension de préférence
négative et suspendues à des isolateurs (33) ou supportées
par des isolateurs (39) confinés chacun dans une enceinte
(38) balayée par un courant de gaz ou d'air sec introduit par
une arrivée d'air (37), des aspérités pointes et/ou arêtes
(35) régulièrement réparties sur les électrodes émissives et
ayant pour fonction de nébuliser électrostatiquement le
liquide résultant de l'interception d'une partie des gouttes
émises par des rampes (13) au potentiel de la terre disposées
sur le parcours du gaz et assurant une pulvérisation
mécanique primaire de liquide dirigée dans le sens du flux
gazeux (43) et/ou des rampes (14) placées au dessus des
électrodes et assurant une pulvérisation de même nature mais
dirigée de haut en bas, ces rampes étant alimentées par les
liquides de ruissellement recueillis au bas des électrodes
par des trémies d'étages (9, 10, 11) dans des bacs
d'accumulation successifs (16, 17, 18) puis recyclés aux
étages correspondants au moyen de pompes individuelles, un
ventilateur (21) imposant la circulation du gaz
avantageusement en dépression dans l'électrofiltre et entrant
par une arrivée (20) des rampes de pulvérisation (19)
saturant et refroidissant si nécessaire l'effluent gazeux
avant l'accès au premier groupe d'électrodes, un liquide de
lavage étant amené à circuler d'étage en étage à contre-courant
gaz-liquide par gravité ou au moyen de pompes par des
canalisations (30 et 27) depuis l'arrivée (22) au bac (18)
d'un liquide propre d'appoint jusqu'à l'extraction au bac
(16) d'un effluent liquide concentré ou d'une boue épaisse.
7 - Dispositif selon la revendicaion 6, caractérisé en
ce que l'apport de liquide aux électrodes émissives (1 ou 2)
par pulvérisation mécanique par les injecteurs de rampes
(13), peut être complété ou même remplacé par un apport de
liquide fourni par une pulvérisation électrostatique primaire
à des aspérites (42) occupant le sommet des électrodes
collectrices et alimentées en liquide (41) soit indirectement


19

par pulvérisation mécanique par les injecteurs de rampes (14)
et encore plus indirectement par une couronne de
pulvérisation électrostatique (40), soit directement par des
canalisations individuelles irriguant par simple écoulement
le sommet des électrods collectrices.
8 - Dispositif selon l'une ou l'autre des
revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le liquide de
lavage qui s'écoule d'étage en étage à contre-courant du flux
de gaz emprunte non seulement la voie directe de bac en bac
par des canalisations (30), mais également et partiellement
la voie indirecte allant d'un bac (18) de l'étage (11) à des
rampes d'aspersion complémentaires (15) disposées au sommet
et en extrémité aval du groupe d'électrodes planes de l'étage
contigu (10) d'un électrofiltre plan, ou à des rampes
complémentaires (14) disposées en sommet des électrodes d'un
électrofiltre cylindrique.
9 - Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 6 à 8 caractérisé en ce que les bacs
d'accumulation successifs (16, 17, 18) sont pourvus de
canalisations (23) pour l'introduction contrôlée des réactifs
chimiques appropriés si possible spécifiques de la nature des
polluants à éliminer aux étages correspondants, et que les
rampes d'aspersion (13) sont éventuellement pourvues de
piquages (24) pour l'introduction plus directe de ces
réactifs en vue de répondre en temps réel à des régimes non
stationnaires de débit et/ou de composition gazeuse.
- Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 6 à 9 caractérisé en ce que le liquide de
lavage d'un bac intermédiaire (17) est dérivé dans une unité
de traitement (26) destinée à le débarrasser de certaines
substances indésirables avant son retour par une première
canalisation (28) sans rupture du reflux qui reste assuré par
une seconde canalisation (27), les produits de cette
séparation étant extraits par des effluents (32) sous forme
de liquide à recycler dans l'épurateur, de solides à recycler
dans l'industrie ou à admettre à la décharge contrôlée, ou
encore de gaz polluant à traiter dans le même épurateur,
cette configuration restant celle d'un champ de concentration







à trois étages (11, 10 et 9) vis à vis des effluents éliminés
(31) après traitement dans l'unité (25), et à deux étages (11
et 10) vis à vis des effluents déjà éliminés (32).
11 - Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 6 à 10 caractérisé en ce que l'électrofiltre
est constitué d'un ou plusieurs champs de concentration et
d'un ou plusieurs étages indépendants en série dans la même
ligne de traitement de gaz, ce qui implique une rupture du
reflux liquide entre chacun de ces éléments au niveau du
dernier étage de concentration (10), le liquide d'appoint
nécessaire pour compenser par exemple la perte de liquide par
extraction au bac (16) de l'étage indépendant suivant (9) ne
provenant plus alors de l'étage précédent par la seconde
canalisation (27) mais d'une autre source, le débit de ce
liquide d'appoint étant relativement faible si une unité de
traitement (25) permet de recycler partiellement au bac (16)
par une troisième canalisation (29) le liquide épuré en
évacuant par ailleurs (31) les polluants concentrés.
12 - Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 6 à 11 caractérisé en ce que l'électrofiltre
comporte plusieurs champs électriques c'est à dire plusieurs
sources indépendantes de haute tension (46, 47, 48) chacune
d'elles alimentant un seul groupe d'électrodes (5 ou 6), ou
plusieurs groupes (7 et 8), en vue d'ajuster séparément les
tensions d'alimentation des étages successifs pour un
rendement optimal de chacun d'eux.
13 - Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 6 à 12, caractérisé en ce que l'électrofiltre
comporte en tête un étage de séchage des boues au moyen de la
chaleur sensible du gaz à épurer, et en faisant
éventuellement appel à l'action d'un réactif associé.
14 - Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 6 à 13, caractérisé en ce qu'un laveur non
électrique d'entrée ou de sortie assiste l'électrofiltre, de
sorte que le temps de séjour nécessaire à l'élimination d'un
polluant particulier, dispersé ou gazeux, puisse être
respecté pour un coût minimum de l'appareillage.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


~yO 93/0384g 1 2 11 S 9 ~ 7 PCr/FR92/00811




Préc~p~tateur électrostat~que hum1de.




ETAT ACTUEL DES CONNAISSANCES CONCERNANT I.ES EL~-K~ILTRES A
PULVERISATION DE LIQUIDE

MO~ES DE REALISATION D'UN BROUILLARD LlQUIDE ENTRE ELECTRODES

On peut épurer tres efficacement un gaz en dispersant un
réactlf liquide entre les electrodes diun ~lectrof~ltre.
Plusieurs métho~Ps ont ete employees, propos~es ou brevetées
pour realiser un brouillard liquide dans ce type de
contacteur entre trois milieux, respectivement gazeux liquide
~ 20 et solide:
1~) n~bulisation ~lectrostatique, aux asp~rit~s des
é~lectrodes haute tension, d'un liquide provenant diun
reservoir en charge hydraulique et electrigue (~revet
français n~ 1.406.086 du 05/06/1964)
2~) nébulisation ~ectrostatique, aux aspérit~s des
~lectrodes au potentiel de la terre, d'un liquide amené par
des ~analisations au sommet de ces ~lectrodes.
3~~ aspersion (primaire) au moyen de pulv~risateurs
mécaniques, pneumatiques ou sous pression hydraulique au
potentiel de la terre (U.S. patent n~ 2,874,802 du 02/24/1959
et brevet français n~ 73.18~84 du 22/05/73)
4a ) nébulisation électrostatique, aux aspérit~s des
électrodes haute tension, du ruissellement liquide alimenté
par aspercion primaire au moyen de pulverisateurs au
potentiel de la terre (brevet français n~ 74.17094 du
16/05/74)
5~) nébulisations électrostatiques "va et vient", aux
aspérités portées par les deux familles d'electrodes

W093/0~9 PCT/FR92/0081~
2115987 2 ~ i
respectivement ~ la haute tension et au potentiel de la terre
(U.S. patent n~ 3,785,118 du 01/15/1974). Cette disposition
dite ~en champ bi-ionise" favorise l'agglomération des
parti~ules en suspension, au detriment ~e leur sedimentation
e~lectrique. Elle n'est en genéral pas souhaitable car elle
favorise la remise en suspension des boues dans le gaz.

AVANTAGES DE LA DISPERSION D'UN LIQUIDE DANS ~N ELECTROFILTRE

Les avantages escomptés de la dispersion d'une solution,
d'une suspension aqueuse ou d'une émulsion entre les
electrodes d'un électrofiltre sont les suivants:
1~) lavage des électrodes collectrices quand le dépôt ne
peut être éliminé par des moyens mécaniques;
2~) diminution de la température des gaz traités, et par
~guent réduction de leur d~bit volumigue dans
l'électrofiltre;
3-) agglomération des poussieres par les gouttes
liquides soit par effet de choc soit par attraction
électrostatique mutuelle.
4~) absorption et traitement chimique de constituants
gazeux ~Guv~lt participer a la corrosion électrochimique des
structures métalliques;
5~) co~ ction ionique par le film liquide quand les
structures de l'électrofiltre ne sont pas conductrices
électroniques. C'est le cas par exemple lorsque 1'enveloppe
est une maÇo~nerie intérieurement recouverte d'un enduit et
que le~ électrodes sont des plaques ou des tubes en matériaux
polymères afin d'éviter la corrosion ~lectrochimique de
l'appareil;
6~) ~limination de gaz nocifs tels que: HCl, HF, S02,
NH3, NOX~ odeurs, etc.., l'él ctrofiltre humide faisant alors
fonction de réacteur di- ou triphasique.



2115987
.'~093/0~9 ~ PCT/FR92/00811



INC~v~IENTS

Les électrofiltres humides n~ont cepen~Ant rencontré
qu'un ~lc~s modére jus~u'a ce jour pour les raisons
suivantes:
1~) Ils réalisent le transfert des substances polluantes d'un
effluent gazeux a un effluent liquide, et de ce fait ne
résolvent un problème ~u'en en suscitant un autre;
2~) Leur prix élevé est dissuasif tant que les normes de
pollution restent peu contraignantes et la surveillance des
installations industrielles peu sevère;
3~) la consommation de ~iquide de lavage, de l'eau en-
général, est élevée et souvent incompatible avec lespogsibilités locales d'approvisionnement;
4~) la technologie des appareils proposés ne tient
compte ni de la spécificité de certains r~actifs utilisés en
aspersion, ni de la nécessaire dépollution de ~'efflu~nt
liquide.

LA NOUVELLE DONNE

La levé des préventions concernant les électrofilt~es-
laveurs est due aux faits nouveaux suivants:
1~) l'obligation faite a tout pollueur potentiel de se
conformer désormais ~ des normes europ~ennes beaucoup plus .
res~rictives, et par conséquent d'investir dans des appareils
plus performants;
2~) en conséquence l'opportunité pour les équipementiers
d'investir dans la recherche en w e de perfectio~ner les
techniques actuellement les plus prometteuses, s~ns etre
tenus par des contraintes ~inancières aussi sévères que par
le passé;
3~) les recherches, les investissements et les progres
actuels en matière de traitement des eaux, qui contribuent à
minimiser les inconvénients liés au transfert de pollution;

WO93/Q~U9 PCT/FR92/0081,~?
211~987 4
4-) le ~onrert de "contacteur a étages multiples et à
oontre courant entre un gaz et un brouillard liquide",
esploité dans le ~ e~t brevet SOU8 la forme d'un réacteur
éle_L o_Latique entre trois états respectivement liquide
S solide et gazeux, constitue une solution technologique
appropriée au probleme du traitement physico-chimique- des
~lie~ gazeux et liquides au sein d'un même procede.

CARACTERISTIQUES FONCTIO~N~r-r~S D'UN REA~-~UK EL~O~
SELON L'INVENTION

Un reacteur électrostatique selon 1'invention présente deux
particularites fonctionnelles:
a) Il assure la purification d'un gaz et simult~nement
la concentration du ou des liquides de transfert selon un
y.~dé de contact a étages multiples et à contre-courant
gaz-liquide (reflux liquide). Les transferts de polluants
g'effectuant au sein d'aérosols, le reflux est nére~irement
réalisé a partir du liquide contenu dans des bacs
d'accumulation qui recueillent par 1'intermediaire de trémies
le ruissellement des électrodes planes ou tubulaires de
l'~lectrofiltre-laveur et le recycle en partie dans les
champs d'aspersion correspQ~A~nts;
b) Il associe a la ligne de traitement du gaz une ligne
de traitement des liquides soutirés aux niveaux de ,bacs
d'accumulations particuliers dits "bacs d'extraction", en vue
d'une part d'~liminer totalement ou partiellement les
constituants indesirables par des techniques de s,éparation
appropriées, d'autre part de recycler au niveau d'~tages
partlculiers un liquide de procéd~ partiellement ou
totalement purifié, et éventuellement de renvoyer dans la
ligne de traitement du gaz des réactifs régen~res ou des
résidus liquides ou gazeux provenant du traitement des
liquides et des boues.
CARACTERISTIQnES STRUCTU~r-~S ET AVANTAGES D'UN REA~l~UK
EL~ ATIQUE SELON L'INVENTION

2 11 5 9 8 7 PCT/FR92/008ll


Les ~l~ments structuraux et opérationnels d'un réacteur
~le_~v~atique selon 1'invention sont: la ligne de
~raiteDent du gaz, le champ d'aspersion, le module, le champ
de tr~mie, le bac d'accumulation, le bac d'extract~on, le
champ de conc~ntration, le temps de séjour, le liquide de
transfert, le champ électrique, la ligne de traitement du
liquide. Ces mots auront dans le texte la définition qui leur
est donnée ci-apres.
La ~ligne de traitement du gaz" ou "ligne d'effets" est
formee de la succession des champs d'aspersion au niveau
desquels s'effectuent les transferts et les réactions entre
le gaz et le brouillard liquide, de l'entrée a la sortie de
l'appareil.
Un "champ d'aspersion" est l'espace occupé par un groupe
d'é~ectrodes arrose frontalement grâce a un rideau de
~iquide finement dispersé par des rampes de pulv~risateurs
r~partis dans un plan oerpendiculaire au flux yazeux. Il
CO~ d a un "effet" du transfert gaz-liquide.
G~n~ralement une aspersion complémentaire est r~alisée à la
partie supériéure d'un yL~e d'electrodes planes au moyen du
m~me liquide que celui d'aspersion frontale. Une aspersion
compl~mentaire est également possible au sommet d'un groupe
d'~lectrodes collectrices tubulaires, l'aspersion frontale
~tant réalisée dans ce cas à la base c'est à dire a l'entrée
des gaz. La composition du li~uide d'aspersion peut etre la
meme pour tous les cham~s d'aspersion s'écoulant dans le même
bac d'Acc~ lation. Elle peut être différente si un reactif-
chimique d'appoint est amené directement aux rampes
d'injection, ou si l'aspersion est r~alisée totalement ou
~0 partiellemen' au moyen d'un liquide provenant soit du bac
d'accumulation contigu, soit d'un bac d'extraction quelconque
apres purification. Le premier cas offre la possibilite
d'optimiser le traitement du gaz par un réactif particulier
au niveau'd'un seul champ d'aspersion, le deuxieme cas est
une contribution au reflux par une voie autre que celle du
transport direct de liquide d'un bac d'accumulation au
sui~ant, le troisieme cas présente l'avantage de diminuer
l'entraînem~nt par les gaz, d'un champ d'aspersion à l'autre,

~D93/0~9 PCTJFR92/0081~$
2115!~87 6
des polluants contenus dans des vésicules liquides trop
L~
La ~ultiplication des champs d'aspersion présente deux
avantages:
S a~ Le débit, la composition et la distribution spatiale
du brouillard primaire l_uv~-~t être adaptés, au niveau de
chaque champ d'aspersion, aux caractéristiques locales et
temporelles de la veine gazeuse (température, hygrométrie,
composition chimique des gaz, régime continu ou discontinu
d'~mission):
b) Il est possible de réaliser un film liquide continu à
la surface des électrodes collectrices et émissives, en
évitant d'une part un ruissellement excédentaire resp~s~bles
de court-circuits trop frëquents par filet liquide
lS ininterrompu entre le bas d'une electrode haute tension et
1'enveloppe, d'autre part des zones d'assechement
~Fr~-h1es du br~lage local des électrodes quand celles-ci
sont fabriquées en un matériau organique électriquement
isolant.
Le "module" est une section d'une ligne de traitement du
gaz. Il présente lui-meme tous les attributs d'un
electrofiltre-laveur à savoir une enveloppe contenant les
électrodes, les entrées et sorties de fluides et les
alimentations électriques. Un réacteur électrostatique selon
l'invention peut être constitué d'un seul module dans le cas
d'électrodes planes, il l'est n~c~ irament de plusieurs
dans le cas d'électrodes cylindri~ues, mais il comporte
n~e~irement dans tous les cas au moins un champ de
co~centration à reflux et à etages multiples. ~ans le cas
d'un appareil a g~ométrie plane un module peut comporter un
ou plusieurs champs de concentration à reflux. Dans le cas
d'un appareil à géom~trie cylindri~ue un champ de
concentration a reflux est formé necessairement de plusieurs
modules, rh~clln constituant un champ d'aspersion.
~a construction modulaire présente de nombreux avantages:
a) l'appareil qui répond aux prescriptions du cahier des
charges peut être avantageusement réalisé par association

2 1 1 S 9 8 7 Pcr/FRg2/008l 1


con~enable de modules standards, disposés en série et/ou en
p~rall~le.
b) les materiaux de construction de chaque module ~~uve..t
etre choisis en fonction des compositions locales plus ou
moins agressives du ga~ et du liquide le long de la ligne de
traite~ent des deux fluides.
c~ en ce qui cQ~re-rne les électrofiltres a géométrie plane,
la conception modulaire palie dans une certaine mesure au
renardage des gaz au sommet et à la base de l'enveloppe.
Un ~champ de trémies" est la sectian d'appareil
laguelle est affectée un bac d'accumulation qui recueille au
moyen d'une ou de plusieurs trémies les boues ou les
solutions ~o~oe~trées qui s'écoulent a la base d'un champ ou
de plusieurs champs d'aspersion. Le liquide recueilli est en
partie recyclé par aspersion dans le meme champ de trémies
moy~n-nt d'éventuelles adaptations de sa composition
chimique, en partie prélevé pour réaliser le reflux liquide
d'~tage en étage, et en partie soutiré aux bacs d'extraction
en w e d'eliminer les produits de transfert indésirables au
moyen de méthoAes de séparation appropriées (précipitation,
sédimentation, filtration, centrifugation, ajustement du pH,
réactions chimiques,...etc).
La multiplication des champs de trémiesi c'est a dire des
bacs d'accumulation, présente plusieurs avantages que nous
allons preciser:
a) La possibilité de soumettre le gaz a des traitements
successifs et en ligne par des liquides de compositions
diff~rentes, qui constitue l'une des originalités de
l'appareil, r~pond au souci de traiter le gaz le plus chargés
par les réactlfs les moins couteux, d'adapter la composition
du réactif liquide à la composition locale et temporelle du
gaz et de réserver aux derniers champs d'aspersion llemploi
de réactifs tres spécifiques du transfert de certains
poliuants gazeux résiduels;
b) La conc~ntration des polluant jusqu'a des bacs
d'extraction, obtenue en jouant a la fois sur deux mecanismes
d'une part le recyclage du liquide d'aspersion au niveau d'un
m~me champ de trémies d'autre part le reflux à multiples

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2115987 8
~tage~s réalisé par transport du liquide d'un bac
d'~ccu ulation au suivant,. qui constitue ~galement une
orig~Dalité de l'appareil, permet d'optimiser les traitements
spec~fiques des gaz et ceux des liquides en vue de
l'él~ination des produits indésirables sous la forme soit de
solides soit de solutions roncentrées valorisables. Le reflux
de liguide peut emprunter deux voies, celle du transport
direct d'un bac d'accumulation au suivant, ou celle qui
conslste à prelever du li~uide d'un bac d'accumulation pour
r~al~ser une aspersion.complémentaire partielle, continue ou
discontinue, s'ecoulant dans le bac d'accumulation contigu.
Le ~champ de ro~entration", qui se termine par un bac
d'e~ Lion, est la section d'appareil à laquelle est
devolue la concentration de cërtains polluants de transfert
par contact li~uide-gaz a reflux a étages multiples. Dans le
cas d'electrodes a géométrie plane il comprend donc plusieurs
cha~ps de trémies, c'est a dire plusieurs bacs d'accumulation
materiali~ant les étages. Dans le cas d'électrodes
collectrices cylindriques il comprend ~éc~s~irement
plu8ieurs modules et autant de bac d'accumulation. Le
réacteur électrostatique selon l'invention a nécessairement
au moins un champ de co~entration.
Un ~temps de séjour sequentiel" est le temps moyen que
met le gaz a parcourir une section particulière de la ligne
de traitement: champ d'aspersion, champ de trémies, champ de
ronc~tration ou ligne de traitement du gaz. Dans le cas du
dépoussiérage il ~arie proportionnellement a la "surface
volumique d'électrodes de la section correspondante", c'est à
dire de la surface d'~lectrodes cont~n~s d~ns cette section
par normaux mètres cubes de gaz traversant l'appareil en une
heure. En réalisation modulaire on peut le faire varier en
affectant plus ou moins de modules en serie ou en parallèle à
une s~enc~ particuliere de traitement. Si le temps de
séjour ~écesc~ire pour éliminer un polluant gazeux est plus
élevé que celui nécessaire a la précipitation électrostatique
des poussieres qui l'accompa~nent, un laveur (non
électrostatique) du gaz peut être placé en tête ou en queue
de l'~purateur électrique. On dispose ainsi du nombre de

2 1 1 5 9 8 7 PCT/FR92/00811


degre de liberté nécessaires pour ajuster les
caractéristiques de 1'épurateur en fonction des vitesses des
réactions chimiques en cause et des normes anti-pollution en
vigueur.
S Le composition du nliquide de transfert", ~ l'état soit
nébulisé soit de ruissellement recueilli dans ..des bacs
d'accumulation, varie le long de la ligne de traitement du
gaz du fait d'une part de la spécificité des réaction en
cause d'autre part de la concentration a ~tages multiples et
contre-courant gaz-liquide réalisée soit par transport direct
du liquide d'un bac d'accumulation au suivant soit par
aspersion partielle continue ou discontinue d'un groupe
d'electrodes au moyen du liquide issu du bac d'accumulation
de l'étage contigu ou issu d'une opération de soutirage et de
purification effectuée au ni~eau d'un bac d'extraction;
pen~nt la s~quence d'aspersion l'extr~mité du groupe
d'~lectrodes est correctem~nt lavée, mais une partie du
brouillard liquide et les polluants qu'il contient sont
entraines d'un étage au suivant par convection, effet
defavorable a une concentration poussée des boues et à une
~puration pouss~e du gaz; pen~nt la séquence d'arrêt de
l'aspersion les gouttes sont précipitées électrostatiquement
a l'étage ou elles sont produites et ne participent donc pas
au réentrainement d'impuretés véhiculées par la brouillard
liquide. La composition peut également varier d'un champ
d'aspersion a l'autre si des réactifs sont introduits
directement dans le~ r~mr~s d'arrosage en complement de ceux
introduits dans les bacs. La composition du "liquide
d'aspersion" est d~termin~e par la nature et les caracteres
cin~tiques des réactions de transfert qui sont affect~es a un
champ d'aspersion, un champ de trémie, ou un champ de
concentration. Il s'agit le plus généralement d'une eau
contenant des réactifs solubles, des solides réactifs ou
inertes a l'état dispersé, des cat~lyseurs, eventuellement
~5 des produits tensioactifs ioniques ou non ioniques ou encore
des substances oléophyles émulsionnées.
Un "champ ~lectrique", selon sa définition classique,
est l'espace occupé par un ou plusieurs groupes d'électrodes

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2115987 lo i
aliment~s par un meme générateur ~lectrique. La
mNltiplication des champs electriques pr~sente des avantages
bien ~g~nn~
a) Elle évite l'arret de la pr~cipitation des particules
simultanément dans toutes les sections de l'appareil.
L'interruption temporaire de la sédimentation, consécutive a
un a~orçage électri~ue local, ne concerne que les
~lectrodes alimentées par un même transformateur, c'est a
dire qu'un seul champ électrique.
b) Il est possible de régler la tension électrique aussi
pr~s que possible de la tension locale de claquage, afin
d'optimiser la vitesse de sédimentation des particules
solides ou liquides en suspension dans le gaz. Cette tension
disruptive est en effet fonc~ion de nombreux facteurs tels
que: densité de particules en suspension dans le gaz,
distribution de la taille de ces particules, composition
chimigue, température et homogénéité du gaz, anomalies de
centrage ou de parallélisme des électrodes, configuration des
arretes et des pointes émissives. Dans un réacteur
electrostatique triphasique la composition chimique du gaz
peut varier considérablement entre l'entrée et la sortie de
l'appareil. Dans le cas d'un champ électrique unique c'est la
section de la veine gazeuse qui présente la plus basse
tension de claquage qui impose cette tension a toutes les
autres sections au détriment du rendement global de
l'appareil. On sait par exemple qu'une forte teneur en S02
abaisse notablement la tension disruptive. Le (ou les)
premier champ d'aspersion aura donc pour fonction d'arrêter
la plus grande partie de SO2 au moyen d'un réactif approprié
mais 80US une tension ~lectrique relativement basse, alors
que les champs suivants supporteront des tensions plus
élevées adaptées a des efficacités locales optimales. Une
"rue" est l'espace compris entre deux électrodes collectrices
de part et d'autre d'une électrode émissive dans le cas d'un
~lectrofiltre a géométrie plane.
La "ligne de traitement des liquides" est celle des
op~rations physiques et chimiques effectuées sur les liquides
rQncentrés soutirés au niveau des bacs d'extraction en vue

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~093/Q~9 ll PCT/FR92/00811

d'une part d'eliminer des produits indésirables d'autre part
de re Qcler partiellement ou total~ment, en des points
convenablement choisis de la ligne de traitement du gaz, des
liquides de lavage ainsi totalement ou partiellement épures,
et e.~nLuellement des reactifs régenér~s.
ENON OE DES FIr~

Figure 1: est une vue en coupe verticale longitudinale d'un
electrofiltre humide à contre-courant liguide-gaz.
Figure 2: est une vue de dessus de l'électrofiltre
represente par la figure pr~ ente.

Figure 3: est une w e en 'coupe verticale d'un faisceau
d'électrodes tubulaires constituant l'un des étages d'un
electrofiltre humide à contre-courant liquide-gaz.

Figure 4: est une vue de dessus de l'étage représenté par la
figure pr c~APnte.
Pigure 55 est une w e en coupe verticale d'une électrode
collectrice cylindrique et de la contre-électrode émissive
co..~ A~nte, avec différents dispositifs d'aspersion.

Figure 6: est une w e en coupe verticale d'un champ
d'aspersion avec des rampes verticales et des rampes
horizontales d'aspersion, le ruissellement des électrodes
étant recueilli par deux tremies dans un bac d'accumulation
u~igue constituant 1'un des ~tages de concentration d'un
électrofiltre humide plan ~ contre-courant liquide-gaz.

FIGURES

A titre d'exemple non limitatif la figure l et la figure
2 représentent s~hématiquement et en coupe, respectivement
verticale et horizontale, un appareil à géométrie plane à
trois "champs électriques" 46, 47, et 48. Il est constitué
d'une enveloppe 44, quatre champs d'aspersion 5, 6, 7, ~,

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trois champs de trémie 9, 10, 11, les deux premiers 9 et 10
étant constitués rh~r~n d'un seul champ d'aspersion, le
troisi~me 11 de deux champs d'a~persion, 7 et 8 Tous les
ch~mps d'aspersion comportent trois "rues" telles que 12 et
sont a.,.~~s rh~r~n par des rampes verticales telles que 13
D'autres rampes telles que 19 assurent la saturation en
vapeur d'eau du gaz entrant dans l'appareil Ces rampes
d'aspersion 19 ~eu~.t avantageusement faire partie d'un
étage de tête affecté au séchage des boues par la chaleur
sensible du gaz pour obtenir finalement des produits solides
ou pateux Deux bacs d'accumulat~on 17 et 18 participent a un
champ de r~nrentration à deux etages dont le reflux passe par
la tubulure 30, le bac 17 étant un bac d'extraction de meme
que le bac 16 Des pieces 33 en céramique ou en silice
supportent ~es électrodes émissives et les isolent de la
terre 45 20 est l'arrivée du gaz 21 est l'e~tracteur de
gaz 22 est 1'arrivée du liquide recyclé apres sa
pur~fication dans la ligne de traitement des liquides, ou
celle du liquide d'appoint du proc~dé Les réactifs sont
i L-oduits dans les bacs d'accumulation en 23, et
éventuellement et pour certains d'entre eux directement dans
les rampes d'aspersion en 24 Les produits indésirables sont
éliminés dans la ligne de traitement des liquides constituée
des unités de séparation 25 et 26 opérant sur les soutirages
des bacs d'extraction 16 et 17 Dans l'exemple fourni les
bac 16 17 et 18 ~uv~ t ~ventuellement participer a la
conc~ntration ~ reflu~ de certains polluants non éliminés en
26 si le liguide incompletement purifié est transporté par la
canalisation 27 au bac d'accumulation 16 Dans ce cas les
trois champs de trémie représentent un champ de concentration
reflux pour ces polluants particuliers Les produits
indésirables sont extraits de la ligne de traitement des
liquides en 31, et 32, sous forme de précipités solides
éventuellement valorisables, de boues trés concentrées
destinées a la ~éch~rge, de solutions industriellement
recyclables, ou de liquide purifié totalement ou
partiellement recyclé dans la ligne de traitement du gaz par
des canalisations telles que 22, 28, 27 ou 29

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093/0~9 13 PCT/FR92/~811

A titre d'exemple non limitatif la figure 3 et la figure
4 repr~sentent sch~matiquement et en coupe, respectivement
verticale et horizontale, tout a la fois un module et un
champ d'aspersion 6. 13 est une rampe d'aspersion frontale.
Les trois bacs d'accumulation 16, 17, 18 participent a un
champ de conc~ntration a reflux constitué de trois modules
tels gue 6. Des électrodes cylindriques telles que 4 sont
fixées ~ un plateau 34. Les électrodes emissives telles que
2, qui portent des asperit~s telles que 35 ~ effet de champ
électrique, sont susp~n~ c a un treillis de poutrelles 36
supporté et isolé de la terre par des blocs de c~ra~ique ou
de silice fondue tels que 33. 37 est une arrivee d'air
balayant le boîtier de protection 38 de 1'isolant 33 qui est
d'autre part éventuellement-chauffé et ainsi protégé du
contact avec le gaz à traiter et de l'humidité. 20 et 21
représentent respectivement l'arrivée et le départ du gaz. 39
est la borne haute-tension.
A titre d'exemple non limitatif la figure 5, qui se
.~orte au cas d'une électrode collectrice cylindrique 4,
.~ te la rampe d'aspersion frontale 13 disposee ~ la
base du cylindre a l'entrée du gaz, et le dispositif
d'aspersion complémentaire permettant d'alimenter le sommet
de l'électrode émissive 2 en liquide de ruissellement. Ce
liquide est fourni soit par aspersion primaire realisée au
moyen de pulv~risateurs tels gue 14 et il est alors recueilli
en partie par une collerette conique 40 évasée vers le haut
et perforée au niveau de son raccordement avec l'électrode 2,
soit par n~bulisation électrostatique du liquide 41 ~,ovenant
de la meme aspersion primaire et recueilli par ruissellement
dans la collerette conique 42, évasée vers le naut et fix~e
par sa base au sommet de l'électrode collectrice.
A titre d'exemple non limitatif la figure 6, qui se
rapporte a des électrodes planes, représente le champ
d'aspersion unique d'un cha~r de trémies 10 (appartenant lui-
meme a un champ de ~onoentration à reflux d'au moins troisétages 16, 17, 18), dont les rampes de pulvérisation sont de
trois types: des rampes verticales 13 disposées frontalement
en avant du y~uu~e d'électrodes planes 6, des rampes

W093tO~9 14 PCT/FR92/008~
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horizontales 14, arrosant la première partie du groupe
d'électrodes 6 par le sommet, et aliment~es par le même
liquide recycl~ du bac d'accumulat~on 17, des rampes
horizontales 15 al-or~t, de façon continue ou discontinue,
la deu~i~me partie du groupe d'électrodes 6 également par le
som~et, mais alimentées par le liquide provenant du bac
d'accumulation 18. Ce troisi~me type de rampes, guand i1
e~iste, constitue l'une des voies du reflux liquide de
l'étage 11 a l'etage 9, l'autre voie du reflux étant celle de
la canalisation 30 gui ambne directement, par gravité ou au
moyen d'une pompe, le liquide du bac 18 au bac 16. 43 est le
sens du flux gazeux.
Le réacteur comporte un champ de tremies ou un module
fina.l destiné a l'analyse cumulative de traces de produits
nocifs, dont le dosage continu devient impossible en cas de
normes trop sévères
Le r~acteur constitue une unite mobile d'analyse
cumulative d'effluents gazeux industriels.

Representative Drawing
A single figure which represents the drawing illustrating the invention.
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Forecasted Issue Date 1998-11-03
(86) PCT Filing Date 1992-08-20
(87) PCT Publication Date 1993-03-04
(85) National Entry 1994-02-18
Examination Requested 1994-02-18
(45) Issued 1998-11-03
Deemed Expired 2005-08-22

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Registration of a document - section 124 $0.00 1994-09-30
Maintenance Fee - Application - New Act 3 1995-08-21 $50.00 1995-07-25
Maintenance Fee - Application - New Act 4 1996-08-20 $50.00 1996-07-26
Maintenance Fee - Application - New Act 5 1997-08-20 $150.00 1997-07-16
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Maintenance Fee - Application - New Act 6 1998-08-20 $75.00 1998-09-08
Maintenance Fee - Patent - New Act 7 1999-08-20 $75.00 1999-07-21
Maintenance Fee - Patent - New Act 8 2000-08-21 $75.00 2000-06-29
Maintenance Fee - Patent - New Act 9 2001-08-20 $350.00 2001-08-16
Maintenance Fee - Patent - New Act 10 2002-08-20 $200.00 2002-06-26
Maintenance Fee - Patent - New Act 11 2003-08-20 $200.00 2003-08-01
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Description 
Date
(yyyy-mm-dd) 
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Representative Drawing 1998-07-21 1 13
Claims 1997-11-05 6 337
Cover Page 1998-10-19 1 64
Representative Drawing 1998-10-19 1 22
Cover Page 1996-01-20 1 18
Abstract 1996-01-20 1 74
Claims 1996-01-20 6 370
Drawings 1996-01-20 4 114
Description 1996-01-20 14 755
Correspondence 1998-05-29 2 52
Correspondence 2002-10-03 2 37
Fees 1998-09-08 1 39
Fees 1998-09-08 1 44
Correspondence 2002-09-06 1 14
Fees 2002-08-20 1 48
National Entry Request 1994-02-18 4 181
National Entry Request 1994-03-16 2 101
International Preliminary Examination Report 1994-02-18 13 417
Prosecution Correspondence 1997-07-11 2 43
Examiner Requisition 1997-01-14 2 83
Prosecution Correspondence 1994-02-18 10 557
Fees 1996-07-26 1 69
Fees 1995-07-25 1 58
Fees 1994-02-18 1 45