Traitement et valorisation des tamis moléculaires contaminé par le mercure au niveau de section de démercurisation du complexe GP1/Z

Abstract

Ce travail de mémoire examine la gestion environnementale de la section de démercurisation des Gaz de Pétrole Liquéfiés (GPL) au sein du complexe industriel GP1/Z. Face aux risques majeurs de fragilisation par les métaux liquides (FML) des échangeurs cryogéniques en aluminium et aux exigences sanitaires strictes liées à la toxicité du mercure, un diagnostic du procédé a été mené, révélant une saturation et colmatation de l'ancien lit d'adsorbant en fin d'année 2025, caractérisée par une hausse de la perte de charge (Delta P = 0,008 MPa) et un faible rendement (~27 %). L'implémentation subséquente d'un adsorbant de nouvelle génération (CMG 273) a permis de restaurer une efficacité épuratoire optimale supérieure à 93 %, garantissant la conformité du GPL aux spécifications commerciales. Au-delà de ce redressement technique, la contribution centrale de cette recherche réside dans le développement d'un procédé éco-efficient sur site pour le traitement et valorisation des tamis moléculaires usagés, classés comme déchets dangereux. Conçue comme une alternative à la distillation thermique classique, cette approche combine une lixiviation sélective douce en conditions modérées (pH 8–10, 20–40 °C) avec une technique de stabilisation et solidification (S/S), permettant d'extraire le mercure, de le valoriser, et de confiner durablement les résidus sous forme de métacinabre (HgS) dans une matrice ciment/chaux conforme aux normes environnementales de Classe I. Mots-clés : Démercurisation ; Gaz de Pétrole Liquéfiés (GPL) ; Gestion environnementale ; Tamis moléculaires usagés ; Stabilisation et Solidification (S/S). Abstract This project examines the environmental management of the Liquefied Petroleum Gas (LPG) demercurization section within the GP1/Z industrial complex. Given the major risks of liquid metal embrittlement (LME) in aluminum cryogenic heat exchangers and the strict health requirements related to mercury toxicity, a process assessment was conducted, revealing saturation and clogging of the old adsorbent bed by the end of 2025, characterized by an increase in pressure drop (Delta P = 0.008 MPa) and low efficiency (~27%). The subsequent implementation of a next-generation adsorbent (CMG 273) restored optimal purification efficiency to over 93%, ensuring that the LPG complies with commercial specifications. Beyond this technical recovery, the central contribution of this research lies in the development of an eco-efficient on-site process for the treatment and recovery of spent molecular sieves, classified as hazardous waste. Designed as an alternative to conventional thermal distillation, this approach combines mild selective leaching under moderate conditions (pH 8–10, 20–40 °C) with a stabilization and solidification (S/S) technique, enabling the extraction and recovery of mercury and the long-term confinement of residues in the form of cinnabar (HgS) within a cement/lime matrix that complies with Class I environmental standards. Keywords: Mercury removal; Liquefied Petroleum Gas (LPG); Environmental management; Spent molecular sieves; Stabilization and solidification (S/S). ملخص .Z1/GP داخل المجمع الصناعي (GPL (تتناول هذه األطروحة اإلدارة البيئية لقسم إزالة الزئبق من غاز البترول المسال وفي مواجهة المخاطر الكبيرة المتمثلة في تآكل المبادالت التبريدية المصنوعة من األلومنيوم بفعل المعادن السائلة ، والمتطلبات الصحية الصارمة المرتبطة بسمية الزئبق، تم إجراء تشخيص للعملية، وكشف عن تشبع وانسداد (FML( 0,008 = P Delta (الطبقة القديمة من مادة االمتصاص في نهاية عام ،2025 وهو ما تميز بارتفاع في فقدان الضغط استعادة (273 CMG (وانخفاض في الكفاءة )~27 %(. وقد أتاح االستخدام الالحق لمادة ماصة من الجيل الجديد (MPa .مع المواصفات التجارية (LPG (كفاءة تنقية مثالية تزيد عن ،٪93 مما يضمن توافق الغاز النفطي المسال إلى جانب هذا التصحيح التقني، تكمن المساهمة األساسية لهذا البحث في تطوير عملية فعالة بيئيًا في الموقع لمعالجة وتدوير المناخل الجزيئية المستعملة، المصنفة كنفايات خطرة. ُصممت هذه الطريقة كبديل للتقطير الحراري التقليدي، وهي تجمع ، مما (S/S (مع تقنية التثبيت والتصلب (C° 40–، 1020–8 pH (بين عملية ترشيح انتقائي لطيف في ظروف معتدلة في مصفوفة من (HgS (يسمح باستخراج الزئبق، واستعادته، وحصر المخلفات بشكل دائم على شكل ميتاسينابر .األسمنت/الجير تتوافق مع المعايير البيئية للفئة األولى .لكلمات المفتاحية: إزالة الزئبق؛ غازات البترول المسالة؛ اإلدارة البيئية؛ المرشحات الجزيئية المستعملة؛ التثبيت والتصلب