condensats haute pression

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traitement

La définition du traitement des condensats dépend :

  • de la qualité des condensats ;
  • des normes imposées par les constructeurs ;
  • des exigences des exploitants.

Plusieurs solutions peuvent être proposées ; elles allient la filtration et la déminéralisation. Elles ont donc comme composants essentiels : des filtres, des échangeurs d’ions, seuls ou en combinaison.

Remarque : dans certains cas, les échangeurs d’ions peuvent être avantageusement remplacés par une électrodésionisation.

filtration sur cartouches jetables ou éléments rétrolavables

Ces filtres retiennent les impuretés en suspension en particulier les oxydes métalliques dont la taille est supérieure à leur seuil de filtration nominal en général quelques micromètres (5 à 20).

déminéralisation à très grande vitesse de filtration (80‑120 m · h–1) directement sur lit mélangé cation-anion (photo 3)

Le lit mélangé n’est pas protégé par des unités de traitement amont et doit assurer seul l’élimination des diverses pollutions, c’est-à-dire, non seulement les sels dissous (entrée d’eau brute accidentelle au niveau du condenseur) mais aussi les MES (produits de corrosion, oxydes de fer principalement, voire cation métal­lique Cu, Ni, Zn) et, parfois, de très légères traces d’hydrocarbures. Leur rendement de filtration est variable : 50 à 90 % suivant la taille des particules et le régime de marche.

Pour résister à la perte de charge due à la fois à la vitesse élevée et au colmatage, les échangeurs d’ions doivent être particulièrement résistants : les résines macroporeuses et les « tough gel »sont les plus utili­sées (voir processus élémentaires du génie physico-chimique en traitement de l'eau).

Centrale électrique Alberta -  Poste déminéralisation condensat skid carboxylique-sulfoniqueImage sécurisée
Photo 3. Centrale électrique D’Alberta (Canada). Débit : 2 540 m3· h–1. Poste de déminéralisation de condensat par lits mélangés sur skid carboxylique-sulfonique

Le plus souvent, ces résines sont lavées et régénérées dans un système extérieur aux colonnes de traitement ; les transferts de résine se font par entraînement à l’eau (figure 7). Ainsi est évitée toute possibi­lité d’introduction accidentelle, en chaudière, d’acide ou de soude lors d’une régénération.

condensats régénération externeImage sécurisée
Figure 7. Poste de traitement de condensats avec régénération externe. Schéma de fonctionnement

Les constructeurs de réacteurs nucléaires à eau sous pression ont des exigences très sévères sur la teneur en sodium des eaux du circuit (par exemple Na < 0,2 ppb). Si la séparation des résines cationique et anioni­que d’un lit mélangé n’est pas totale avant la régénération, les cations « piégés » dans la résine anionique (séparation jamais parfaite) passeront sous forme Na lors de la régénération et relargueront cet ion lors du cycle de travail du lit mélangé… empêchant ainsi l’obtention des qualités recherchées.

La salinité étant très faible, les cycles sont très longs. Les pollutions secondaires, même de concentration minime, s’accumulent en quantité suffisante pour perturber le classement des résines après transfert dans la colonne externe de régénération.

Aussi, des procédés ont été proposés, soit pour réduire les fuites ioniques dues à la « cross-contamina­tion » (résines mal régénérées par suite d’une mauvaise séparation avant régénération), soit pour améliorer leur séparation. Ils font appel :

  • à des réactifs supplémentaires en quantités importantes (ammoniaque, chaux-procédé Calex, soude) ; à des transferts de résines nombreux et relativement complexes ;
  • au système tricouche avec résine inerte séparant les résines cationiques et anioniques en phase de régé­nération… procédé le plus usuellement utilisé par SUEZ (photo 4).
Centrale nucléaire Doël III - Tricouches traitement condensatsImage sécurisée
Photo 4. Centrale nucléaire de Doël III (Belgique). Débit : 5 600 m3· h–1. Tricouches (triobed) pour traitement de condensats

déminéralisation à très grande vitesse comportant un échangeur de cations suivi d’un lit mélangé

Lorsque l’eau condensée est conditionnée avec des quantités notables de cations volatils (ammoniaque, morpholine ou cyclohexylamine) et que les entrées de salinité dues aux fuites d’eau brute sont négligeables, le lit mélangé est déséquilibré. Il y a en effet beaucoup plus de cations à retenir que d’anions autres que OH.

Il est alors intéressant de faire précéder le lit mélangé d’un échangeur de cations qui élimine les ions NH4+ ou les amines et permet d’allonger considérablement le cycle de fonctionnement. L’échangeur de cations exerce en même temps un effet filtrant sur les produits de corrosion, matières en suspension et éventuelle­ment traces d’huiles permettant ainside ne faire travailler le lit mélangé qu’en déminéralisation et donc avec des cycles très longs.

Afin de réduire l’investissement et l’encombrement lié à ce schéma, SUEZ a réalisé dans la même colonne de traitement un LM surmonté d’une couche de CF (figure 8).

Colonne CF-LM régénération externeImage sécurisée
Figure 8. Colonne de traitement CF-LM à régénération externe

filtration et déminéralisation associées dans un seul appareil par utilisation de microrésines sur les filtres à précouche

D’un investissement réduit, ce dispositif répond bien au besoin de filtration fine et déminéralisation mais il est très coûteux d’exploitation, les résines en poudre étant chères, et devant souvent être remplacées alors qu’elles n’ont que peu travaillé.

conditionnement

Le conditionnement chimique des condensats HP est réalisable à partir d’ammoniaque, de morpholine ou de cyclohexylamine.