BE334020A - - Google Patents

Description

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  "Procède et installation pour éliminer des gaz l'hydrogène
Sulfuré.. 



   Le procédé qui fait l'objet de la présente inven- tion   appartient   la catégorie connue des procédés servant à éliminer des gaz l'hydrogène sulfuré,- dans lesquels une sus- pensicn aqueuse contenant des hydroxydes ou des carbonates ferreux et ferriques et circulant en circuit fermé, est uti- lisée dans une   première   phase pour le lavage des gaz, en vue de fixer le soufre de ces gaz au moyen des composés de fer du liquide de lavage, et est ensuite oxydée et ainsi régénérée dans une seconde phase par traitement au moyen de l'oxygène de l'air, de façon que ce liquide puisse être utilisé de 
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  ouvea3¯¯dan&--îarpremière phase pour le lavage des gaz. 

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   L'un des buts de la présente invention est d'ob- tenir sous une forme fortement concentrée, c'est-à-dire avec une teneur relativement faible en composés de fer, le soufre élémentaire qui est fermé au cours du traitement et qui se trouve à l'état de mélange de soufre et de composés solides du fer. 



   Un autre but de l'invention est, dans le cas d'em- ploi de liquides de lavage contenant un alcali, auquel cas une partie du soufre passe sous la forme de thiosulfate alcalin, d'obtenir des solutions fortement concentrées de ce thiosulfate alcalin. 



   Les caractéristiques essentielles de l'inventicn, au moyen desquelles les buts indiqués ci-dessus sont réali- sée, consistent en ce que la suspension servant de liquide de lavage possède une concentration très minime en fer, au maximum 2% Fe, et circule en circuit fermé pendant un temps suffisamment long entre la phase de lavage du gaz et la phase de régénération, des mesures étant prises pour remplacer le fer et l'alcali au fur et à mesure de leur consommation au cours du traitement. 



   Le procédé de la présente invention va être expli- qué à, l'aide du dessin qui représente une vue en élévation schématique d'une forme de réalisation particulièrement ap- propriée de l'installation pour la mise en pratique du pro-   cédé.   



   Le gaz à traiter contenant de l'hydrogène sulfuré, par exemple du baz de distillation de houille prcvenant de fours à   cake,   de cornues à gaz d'éclairage, de   gazogènes,     etc.,   et pouvant avantageusement mais sans que cela soit indispensable, avoir été   soumis   à un traitement préalable pour l'élimination de composés de cyanogène, mais devant en 

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 tous cas être exempt de goudron, entre à la température or- dinaire par la conduite-'l dans un laveur vertical 2 pourvu d'un remplissage en clayonnage ou analogue, et quitte ce dernier par la conduite 3.

   Lorsque l'opération est en marche régulière et à l'état normal, on envoie dans ce laveur 2, en sens Inverse du gaz et par le haut, au moyen du disposi- tif répartiteur 4, un liquide de lavage qui est constitué par une suspension aqueuse d'hydroxydes ou de carbonates ferreux et ferriques et qui peut contenir en outre   en@solu-   tion des sels ferreux ou ferriques et entraîner aussi en sus- pension ou à l'état dissous des produits résultant du traite- ment. La teneur du liquide de lavage en composes du fer est choisie de telle façon qu'il présente une concentration de 2% de fer (Fe) au maximum.

   Lorsque le gaz à traiter contient initialement de l'ammoniaque comme c'est le cas dans les exemples mentionnés, il est toujours possible de le soumet- tre, avant son entrée dans le   laveur, a.   des traitements préa- lables tels que sa teneur initiale en ammoniaque lui soit conservée entièrement ou partiellement. Dans ce cas, le li- quide de lavage absorbe également dans le laveur 2 de l'am- moniaque du gaz et devient ainsi alcalin.

   Toutefois, même sans cette hypothèse quant à la constitution du gaz, lorsque l'alcalinité du liquide de lavage est désirée dans des buts qui seront expliqués dans la suite, on peut toujours, avec d'aussi bons résultats, ajouter spécialement au liquide de lavage l'alcali nécessaire, par exemple sous   la'forme   d'une solution de carbonate de sodium ou d'hydroxyde   de sodium   ou, lorsque l'ammoniaque doit servir d'alcali,sous la forme', d'eau ammoniacale concentrée. 



   Par suite de l'action}dans le laveur 2 des compo- sés d'oxydes ferreux et ferriques de la suspension sur le 

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 gaz contenant l'hydrogène sulfuré, le soufre du gaz se com- bine au fer de la manière bien connue de tout chimiste et il est entraîné sous cette forme avec le liquide de lavage hors du laveur 2 et passe par le tuyau 5 du fond de celui-ci dans un récipient collecteur 6. Le liquide est repris de ce dernier par une pompe 8 au moyen d'une conduite d'aspira- tion 7 et refoulé par une conduite 9, par le bas, dans une tour relativement élevée 10. Au fond de cette tour 10 se trouve un tuyau perforé 11 par lequel de l'air comprimé est introduit. L'air ainsi introduit s'élève en répartition fine travers la colonne de liquide remplissant complètement la .tour et produit l'oxydation des composés du fer et du soufre. 



  Les produits de cette oxydation sont, comme on le sait, du soufre élémentaire qui reste en suspension dans le li- quide et des hydroxydes ou des carbonates de fer qui ont été réoxydés à l'état   d'hydroxydes   ou de carbonates ferri- ques   etqui,   sous cette forme, conviennent pour produire à nouveau le lavage et la fixation de soufre dans le laveur 2, de sorte que le liquide de lavage est ainsi "régénéré". 



  Lorsqu'il y a dans le liquide de lavage un alcali, par exemple de l'ammoniaque libre, il se forme également dans la tour d'oxydation 10, à partir du soufre élémentaire qui s'y trouve, un thiosulfate alcalin, c'est-à-dire dans le cas de l'ammoniaque du thiosulfate d'ammonium en solution, en d'autres termes, une partie du soufre passe à l'état dissous dans le liquide de lavage. Le liquide de lavage oxydé et régénéré passe avec le reste de l'air d'oxydation de la partie supérieure de la tour d'oxydation 10, par une tuyau- terie suffisamment large'12, dans un récipient de séparation 13.

   Ce mélange de liquide, de matières en suspension et d'air 
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 q i passe recr.stitué une masse en partie mousseuse et 

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 en partie   semi-liquide   qui doit alors subir une séparation par le repos dans le .récipient de séparation 13. Les consti- tuants liquides avec les composés ferriques régénérés se trouvant sous la forme de suspension et une partie du soufre élémentaire tombent au fond et sont envoyés par la conduite 14 au dispositif de répartition 4 au sommet du laveur 2. Le circuit de circulation du liquide de lavage par le laveur 2, la tour d'oxydation 10 et le récipient de séparation 13 est de cette manière fermé.

   Le reste du soufre élémentaire qui est précipité dans le liquide de lavage à l'intérieur de la tour 10 et transporté dans le récipient de séparation 13, mais qui n'est pas revenu au laveur 2 constitue une écume mobile flottant à la surface du courant de liquide. Cette écume formée principalement de soufre finement divisé auquel est mélangée une partie des composés solides du fer s'écoule du récipient de séparation 13 par une large conduite 15 dans un récipient de dépôt particulier 16. Le récipient de dépôt 16 reçoit de préférence, comme le montre le dessin, une forme en pointe vers le bas, analogue à un entonnoir, et présente en son point le plus bas une tubulure de vidange 17 pou- vant être fermée. De cette tubulure 17 part une conduite 18, également munie d'un organe:d'obturation, se rendant au ré- cipient collecteur 6.

   Par cette conduite 18, les petites quantités de liquide qui se rassemblent à la partie infé- rieure du récipient 16 peuvent être renvoyées au récipient collecteur 6 avant que l'écume déposée en 16 et la masse de soufre et de composés de fer mélangée de liquide soient éva-   cuées   par   17. Ce   mélange parvient dans un appareil centri- fuge 19 dans lequel le reste du liquide est éliminé par es- sorage, ce liquide   expulsé   est transporté par une conduite 20 dans la conduite 18   déjà -mentionnée   et de là dans le ré- 

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 cipient collecteur 6.

   Dans l'appareil centrifuge 19 il reste le soufre élémentaire obtenu, mélangé   à   une partie des composés de fer (hydroxydes, carbonates), ces derniers étant ainsi retirés du cycle, et l'ensemble forme le soufre brut qui est envoyé   a.   son point d'utilisation ultérieure et éventuellement à une épuration. 



   L'air d'oxydation restant qui est séparé dans le récipient de séparation 13 est évacué par la conduite 21 et réuni   à.   l'air s'échappant du récipient de   dépôt   16 par la conduite 22, et comme cet air entraîne un peu d'ammoniaque par suite du contact avec le liquide de lavage ammoniacal dans la tour d'oxydation 10, il est envoyé dans un récipient à acide 23 pour combiner et récupérer l'ammoniaque. L'air débarrassé de l'ammoniaque est envoyé à l'air libre par le tuyau de départ 24 et s'en va. 



   Le fer extrait avec le soufre brut doit naturel-   lementtre   remplacé. Il est   introduit ,1e   plus simplement dans l'opération sous forme d'une solution d'un sel ferreux' ou ferrique, par exemple de vitriol de fer (Fe SO4 +   7 aq.)   Pour la préparation de cette solution, on se sert du récipient 25.qui est raccordé au récipient collecteur 6 par une condui- te 26 pouvant être obturée. Lorsque l'opération est réalisée au moyen d'un liquide de lavage alcalin, il suffit de faire passer directement la solution du sel de fer de 25 en 6, car alors le sel de fer dissous est   transformé,   sous l'action de l'alcali en présence, en hydroxyde ou en carbonate solide en suspension.

   Lorsque   l'opération.est   réalisée en l'absence d'alcali, la transformation en   hydroxyde   cu en carbonate du sel de fer ajouté et dissous doit se faire déjà. dans le   récipient -25   par -l'addition d'une quantité appropriée d'alcali. 

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   Au commencement de l'opération, le liquide de la,va- ge en circulation ne contient, en dehors de l'alcali éventuel ( par exemple de l'ammoniaque provenant du gaz à traiter qu'une certaine quantité d'hydroxyde ou de carbonate fer- reux en suspension, mais pas encore de soufre. Au cours de l'opération, du soufre est extrait du gaz par lavage, fixé par les composés de fer et mis en liberté, par suite de l'oxydation subséquente, à l'état de soufre élémentai- re en suspension, et en partie aussi à l'état de thiosulfate alcalin en solution. De ce soufre élémentaire que le liquide de lavage entraîne avec lui mécaniquement, une partie seule- ment est séparée par un seul passage dans le récipient de séparation 13 ; le reste du soufre revient avec le liquide de lavage dans le circuit de circulation de celui-ci.

   Il est évident que de cette manière, par la répétition fréquente du circuit) il se produit un enrichissement toujours crois- sant du liquide de lavage en soufre élémentaire. La teneur du liquide de lavage en composés de fer est au contraire constamment maintenue à la basse concentration indiquée, On peut de cette manière, moyennant un emploi suffisamment long ou suffisamment fréquent du liquide delavage en cir- culation répétée entre la phase de lavage du gaz dans le laveur 2 et la phase d'oxydation et de régénération dans la tour 10, obtenir finalement ce résultat que la teneur du liquide de lavage circulant ensoufre élémentaire en sus- pension vaut plusieurs fois, par exemple environ cinq fois ou plus, la teneur en fer existant également dans; le liquide de lavage, ce fer se trouvant lui aussi sous forme de compo- sés en suspension.

   On arrive ainsi à produire dans le réci- pient de séparation 13 et le récipient de dépôt 16 un soufre brut qui contient des quantités relativement minimes de com- 

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 postés de fer solides ajoutés.On réduit en outre de cette manière la consommation de fer nécessitée par l'opération. 



  Cet effet n'est possible que parce que, depuis le début, on travaille avec une faible concentraticn en fer dans le li- quide de lavage en circulation. Il en résulte que même lorsque la quantité de soufre vaut un multiple de la quantité de fer contenue dans le liquide, l'accumulation de matières en sus- pension, dans ce liquide reste malgré cela dans des limites non nuisibles, ne troublent pas le fonctionnement. Ce n'est que lorsque ces conditions sont   remp lies   que la circulation répétée du liquide de lavage peut en même temps être effec- tuée aussi longtemps et aussi fréquemment qu'il est nécessai- re, suivant les explications qui précèdent, pour obtenir comme produit un soufre brut à forte teneur en soufre, per- mettant donc   naturellement   le traitement subséquent d'une manière très économique. 



   Lorsque l'opération est conduite au moyen d'un liquide alcalin il est en même temps possible, grâce aux mesures indiquées, en particulier moyennant l'emploi répété pendant un temps suffisamment long et assez fréquemment du liquide de lavage en circuit fermé, d'obtenir des solutions fortement concentrées de thiosulfate alcalin, c'est-à-dire de récupérer sous cette forme dissoute une partie considé- rable du soufre à éliminer. On combine naturellement ici, outre ce soufre, de l'alcali qui est ainsi consommé et doit être remplacé dans une mesure appropriée. Dans le cas du traitement de gaz contenant de l'ammoniaque, cette   consom-   mation d'alcali se compense, sans qu'on doive rien faire, au moyen de l'ammoniaque libre du gaz qui arrive constamment. 



  Dans tous les autres cas, il serait nécessaire d'introduire spécialement de l'alcali, comme cela a déjà été mentionné plus 

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La production de solutions fortement concentrées, dans l'exemple décrit la production de thiosulfate d'ammonium présente également des avantages   considérables.pour   le trai- teillent ultérieur. On dispose par exemple de certains procédés chimiques (voir les brevets allemands 295859 et 415587) pour transformer ces solutions de thiosulfate d'ammonium en soufre pur de qualité supérieure, d'une part, et en une solution re- lativement concentrée de sulfate   d'ammonium)   d'autre part.

   De cette solution de sulfate d'ammaniwn, on peut par évaporation obtenir sans grande dépense du sulfate d'ammonium   à   l'état de sel solide, l'acide sulfurique de ce sulfate provenant, tout au moins pour une partie considérable, du soufre du gaz et étant donc procuré sans dépense pour cette partie. 



   Comme le thiosulfate est présent en solution, il faut dans ce cas, en vue de sa séparation et de son traite- ment) retirer par moments de l'opération une partie du li- quide de lavage en circulation, ou bien éventuellement le retirer complètement en une fois et le renouveler. Dans ce dernier cas, on pourrait récupérer facilement aussi en une ' fois tout le soufre accumulé dans le liquide de lavage., par exemple par filtration. Le traitement pour l'obtention de thiosulfate est donc aussi avantageux sous bien des rapports pour la production de soufre élémentaire.- -:- REVENDICATIONS -:- 
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Claims (1)

1.- Procède cyclique pour éliminer des'gaz l'hy- drogène sulfuré, dans lequel une suspension aqueuse contenant des hydroxydes ou des carbonates ferreux et ferriques 'es.t employée pour le lavage des gaz et régénérée ensuite par traitement au moyen d!air, caractérisé en ce que la sus- <Desc/Clms Page number 10> pension contient au maximum 2 % de fer et circule en cir- cuit fermé jusqu'à. ce que le soufre élémentaire accumulé dans le liquide vaille en.quantité plusieurs fois, par exem- ple environ cinq fois ou plus la quantité de fer en sus- pension.

2. - Procédé pour éliminer des gaz l'hydrogène sul- furé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide de lavage destiné à être employé en circuit fermé est rendu alcalin par une teneur en ammoniaque existant dans le gaz, la teneur initiale du gaz en ammoniaque, avant son entrée dans l'opération, étant à cet effet conservée totale- ment ou partiellement.

3.- Procédé cyclique pour éliminer des gaz l'hydro- gène sulfuré, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide de lavage est employé en circuit fermé jus- qu'à ce qu'il se soit formé une solution fortement concentrée de thiosulfate d'ammonium.

4. - Procédé cyclique pour éliminer des gaz l'hydro- gène sulfurai} suivant la revendication 1, ou 2, ou 3, carac- térisé en ce que le fer à consommer dans le procédé est in- troduit dans le liquide de lavage en circulation, sous forme de solution d'un sel ferreux ou ferrique.

5.- Installation pour la réalisation du procédé cyclique pour éliminer des gaz l'hydrogène sulfuré, suivant les revendications 1 à 4, caractérisée par la disposition, en succession, d'un laveur pour le lavage des gaz; d'une tour d'oxydation relativement élevée dans laquelle la sus- pension s'écoulant du laveur-est refoulée par le bas et dans laquelle de l'air d'oxydation est introduit en même temps, et d'un récipient de séparation et d'enlèvement de l'écume raccordé à l'extrémité supérieure de la tour d'oxydation et destiné à recevoir la suspension contenant du fer et du soufre.