BE348526A - - Google Patents

Description

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    Epuration   de gaz et de mélange gazeux. 



   Dans un grand nombre de réactions catalytiques en milieu gazeux, la présence de quantités minimes de gaz et de vapeurs, tels que l'oxyde de carbone, l'hydrogène sulfure, l'hydrogène arsénié, la vapeur d'eau,   etc..   est   extrêmement   préjudiciable. L'effet nuisible peut même aller   jusqu.à   em- pêcher complètement des réactions qui sans cela s'accomplis- sent rapidement et sans complication. Ce fait étant connu, on a proposé pour les diverses réactions catalytiques des pro- cédes d'épuration spéciaux plus ou moins efficaces. 

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   Or. on a trouvé d'après la présente invention qu'on peut débarrasser les gaz de quantités   minimes   de pareils cons- tituants agissant contre poisons catalytiques, en les dirigeant sur des masses poreuses à grande surface, dites substances actives ou activées, imprégnées de métaux alcalins ou alcali- no-terreux ou de composés particulièrement aptes à réagir, notaient de composes exempts d'oxygène de ces éléments, par exemple de leurs   amidures,   seuls ou en mélanges. 



   Entrent en ligne de compte comme substances poreu- ses à grande surface par   exempta'le   charbon actif, le gel de silice, l'oxyde d'aluminium,   etc.*   On peut les charger de métaux cités en les imprégnant de solutions ammoniacales des métaux alcalins ou alcalino-terreux et en éliminant ensuite l'ammonia- que. On peut aussilimbibe les substances très poreuses de so-   lution@ecollofdales   des métaux dant il s'agit, par exemple de sodium dans le xylène ou dans l'éther, et éliminer le solvant par l'une des méthodes usuelles. 



   Il est dans bien des cas particulièrement avantageux d'employer des masses d'épuration renfermant des métaux sous une forma qui présente une grande surface, de préférence à   l'état   très poreux (par exemple comme métal spongieux) ou très divisé, et sur lesquels sont répartis des métaux alcalins ou alcalino-terreux ou des composéspartioulièrement aptes à réagir, notamment des composés exempts   d'oxygène   de ces éléments.

   Pour accroître la surface des métaux servant de supports et aussi pour éviter leur frittage éventuel a tem- pérature élevée, on peut leur ajouter des oxydes peu réduc-   tibles   ou les substances poreuses à grande surface citées plus haut ou leur fait prendre naissance sur ou dans ces ma-   tières.   Les métaux etc. doivent être choisis tels que les gaz a. épurer soient seulement débarrassés   aes   constituants nui- sibles, mais ne soient eux-mêmes pas altérés ou ne le soient que peu. si l'on veut par exemple épurer des mélanges d'azote -- 

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 et d'hydrogène, il est avantageux d'utiliser   cornue   métaux- supports le fer, le   manganèse,   le copalt ou le nickel, seuls ou en mélange entre eux ou avec d'autres substances. 



   On peut imprégner les métaux-supports de métaux alcalins ou alcalino-terreux, etc, par exemple suivant la pro- cède décrit ci-dessus, ou bien on peut les mélanger avec des composés des métaux alcalins ou   alcalino-terreux   qui soient décomposables à chaud et traiter ces mélanges à température élevée, éventuellement en présence   d'hydrogène   ou de gaz qui en renferment.   Mais   on peut aussi prendre pour point de dé- part des composés qui contiennent à.

   la fois les métaux servant de support et les métaux alcalins ou   aloalino-terreux   et   chauf-   fer ces   composés   dans un courant   d'hydrogène,   éventuellement avec addition de faibles proportions de vapeur   d'eau   et avan-   tageusement   sous pression à température élevée, par exemple de façon que se forme d'abord le support métallique, sur le- quel vient se déposer ensuite le métal alcalin ou alcalino- terreux par chauffage plus intense dans le courant d'hydrogène. 



  Il est dans bien des cas recommandable de   soumettre     encore   les masses à un traitement subséquent par le gaz   ammoniac,   qui transforme les métaux alcalins ou alcaline-ferreux en leurs   amidures     extrêmement   efficaces. Les méthodes   d'imprégnation   décrites en dernier lieu peuvent aussi   s'appliquer   de façon analogue à l'imprégnation des autres substances poreuses non métalliques à grande surface citées ci-dessus. 



   Lorsque les gaz à epurer renferment des proportions importantes de poisons catalytiques, il est avantageux de procéder: à une épuration préalable par les procédés d'épuration usuels et ae n'éliminer que les dernières traces d'impuretés au moyen des masses d'épuration récrites. 



  Vu l'action énergique de ces masses d'épuration, il 

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 suffit dans la plupart des cas d'Opérer à la tempreature ambian- te, On peut toutefois aussi utiliser le procédé à des tempé- ratures plus basses ou plus élevées, selon les masses    .épura-   tion empleyées et selon les constituants nuisibles à éliminer. 



   Le procédé peut s'exécuter sous pression réduite, à la pression atmosphérique ou sous pression élevée. 



   On peut éliminer d'après ce procédé par exemple les substances suivantes : les métalloïdes nuisibles comme tels ou dans leurs composés: oxygène, soufre, phosphore, arsenic, ha- logène, etc; oxyde de carbone, anhydride carbonique, eau, oxy- sulfure de carbone, hydrogène sulfuré, hydrogène arsénié, hy- drogène phosphoré, acides halogènehydriques, etc, puis les métaux qui forment avec les métaux alcalins ou alcalino-ter- reux des solutions ou des alliages, par exemple le mercure, mais aussi les composés   cyanogènes,   les composés carbonyliques, notamment du fer et du nickel, etc.

   On peut débarrasser de la sorte de traces d'impuretés nuisibles par exemple les mélanges d'azote et d'hydrogène pour la synthèse de l'ammoniaque, les hydrocarbures gazeux, les gaz nobles, l'ammoniaque, l'hyorogè- ne destiné à l'hydrogénation catalytique, etc. 



   L'épuration de mélanges d'azote et d'hydregène pour la synthèse de   1'ammoniaque   qui renferment des impuretés quel- conques est particulièrement efficace si on lave les gaz, avant de les mettre en contact avec le catalyseur à la pression ordinaire ou sous pression plus élevée, par   l'ammoniaque   liqui- de et qu'en les dirige ensuite sur L'une des masses   d'épura-   tion à grande surface décrites ci-dessus, le gaz étant surtout dépouillé des dernières traces d'oxygène à l'état libre ou combiné.

   On peut avantageusement faire passer le mélange ga- zeux, avant de le laver par l'ammoniaque liquide, à tempéra- ture élevée, par exemple de 600-605 , et de préférence sous forte pression, sur des catalyseurs peu sensibles aux impuretés 

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 et utiliser éventuellement l'ammoniaque liquide   produire   par réfrigération intense des gaz provenant de cette réaction au lavage des gaz, puis diriger ceux-ci, après le lavage sur les masses d'épuration à grande surface décrites. si l'on opè- re, comme cela.

   se fait le plus souvent, avec circulation per- manente des gaz, on peut soittraitre le gaz frais de la manière qui vient   d'être   décrite et l'ajouter ensuite au gaz an cir- culation, soit l'incorporer à ce aernier à 1,'état non épuré et soumettre le mélange de gaz en circulation et ae gaz frais au traitement décrit, c'est-à-dire intercaler dans le cycle de circulation le lavage des gaz par l'ammoniaque liquide et leur passage sur les masses d'épuration à grande surface. 



   On a déjà. proposé d'effectuer l'épuration des mé- langes gazeux des binés à la production synthétique de   l'ammo-   niaque en les traitant par aes solutions de métaux alcalins ou   alcalino-terreux   dans l'ammoniaque   liquiae   ou dans les   amidures   alcalins fondus. L'emploi de solutions des   métaux   alcalins ou alcalino-terreux dans l'ammoniaque liquide a l'in- convénient qu'il faut opérer à des températures où l'épura- tion elle-même s'effectue lentement. L'emploi de solutions des métaux alcalins ou alcaloino-terreux dans l'amidure alcalin fondu comporte d'autre part des dangers notables.

   Les procé- dés cites ne sont donc pas satisfaisants, mais on   s'en   est néanmoins servi   jusqu .101.     prce   que   l'emploi   de sodium et d'amidure de sodium seuls ne permet pas de réaliser une épura- tion parfaite des gaz, notamment de les débarrasser complè- tement de l'oxygène. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. Exemple.1 Dlriger de l'azote souillé d'oxygène, sous une pression ae 0,001 à O,OU atmosphère, sur une masse d'epura- tion très active préparée en imbibant au charbon actif d'une <Desc/Clms Page number 6> solution de sodium métallique dans l'ammoniague anhydre li- quide, On ne peut plus déceler d oxygenr dans le gaz qui a traversé la masse d'épuration.

   Exemple.2.

   Diriger vers 20. et sous I atmosphère de pression de l'azote renfermant environ 1% d'hydrogène sulfuré sur la masse d'épuration décrite à l'exemple 1. On ne peut plus dé- celer d'hydrogène surlfuré dans le gaz épuré.

   Exemple.3.

   Diriger à la pression atmosphérique et à la tempé- rature ambiante, de l'hydrogène renfermant 0,1% d'oxyde de carbone sur la masse d'épuration décrite à l'exemple 1,qui peut avoir servi déjà plusieurs fois à des usages analogues, On ne peut plus déceler a.oxyde de carbone dans le gaz épuré.

   Exemple.4.

   Diriger à la pression ordinaire et à la températu- re ampiante, de l'hydrogène renfermant 0,5% de gaz chlorhydri- que sur la masse d'épuration décrite à .exemple 1. Le gaz sortant ne contient plus de composé chloré.

   E x e m p l e. 5.

   Décomposer du fer carbonyle vers 300 , puis prépa- rer au fer spongieux aux dépens du fer très divisé obtenu, en le chauffant à des températures situées entre 200 et 800 selon le degré de porosité désiré. On imbibe ensuite ce fer spongieux d'une solution ae cyanure de sodium,* et on le chauf- fe progressivement jusqu'à 550-600. dans un courant d'hydro- gène..En dirigeant vers 500 sur -La masse d'epuration très <Desc/Clms Page number 7> EMI7.1 active ainsi obtenue de l'hydrogène refiiermani environ 0,19 d'hydrogène su1i'urê,m cbtie!1t de l1yà:Ctg(:>!lQ a#oment e.J{,'3itlpt à. iyàoegén e u.iturr , Exemple.6.

   Chauffer du ferrocyanure de potassium et d'aluminium EMI7.2 d'abord 4 50ü dans une atmosphère a'hydrQ6ène humide, puis â 600 à 700. au sein ûyhy.roè.ne pratlquemenl Ueuo 81 1.on dirige vers 450 . sous 200 atmosphères de pression, sur la mas- se d'épuration ainsi obtenue un mélange d'azote et d'hydro- EMI7.3 gène qui renferme de faibles proportions d'eau et a*oxygène , ces Impuretés sont complètement éliminées. Le mélange gazeux ainsi épuré peut servir avec un avantage particulier à la syn- thèse de l'ammoniaque.

   Exemple.7. EMI7.4

   Imprégner QU charbon eellf de ferroeyauurs pot.as- s1oocac1que forme par rouble aëcoaipoëltion da solutions de ferrocyanure cappGâSSILil. el de cijlorure ae ealelua. La, wcsse séchée est ensuite traitée vera 500" pur ae 1rlyuivene pur.

   En dirigent vers U-:LGu sur la roas6e ù* épuration ainsi ob- tenue ae .1.'étllyléne qui renferma encore de faibles proportion s d'hydrogène sulfure provenani ae sa prépara-tion, on obtient un gaz absolument eXBJJrpt d-hyaro/:,e!!B sulfuré.

   Exemple.8. EMI7.5

   Diriger vers 6000 et sous 200 r.ul(.'sphère8 de plus- sion un mélange à'azote et d,llydro2;ène dans le rapport de 1 :3, qui renferme de faibles proportions d'hydrogène sulfu- ré, a' oxyde de carbone, d'oxygène et de vapeur d*eau, sur un catalyseur a base de fer. Le mélange gazeux est ensuite lavé en utilisant l'ammoniaque liquide formée par la réaction, condensée par exemple à 20 au-dessous de zéro, puis il est EMI7.6 girigé sur une masse d'épura-tion au ferroeyanurr de potassium <Desc/Clms Page number 8> et d'aluminium, chauffé à 500 . Le mélange gazeux ainsi tral- te fournit, par un nouveau passage vers 450 sur un des cata- lyseurs usuels pour la synthèse de l'ammonique, des rende- ments bien supérieurs à ceux qu'on obtient avec des gaz épu- res seulement ae la façon ordinaire.

   R E S U M E .

   'invention a pour objet : 1.- Un procédé pour l'épuration de gaz, consistant à utiliser des masses d'épuration qui renferment, répartis à l'état très divisé sur des substances poreuses à grande sur - face, des métaux alcalins ou alcalino-terreux ou des composés de ces metaux particulièrement aptes à réagir, notamment des composés exempts d'oxygène, seuls ou mélangés entre eux.

   2.- 'Un mode d'exécution du procédé défini sous 1, consistant à utiliser des masses d'épuration qu'on a préparées en imprégnant aes substances poreuses à grande surface, de métaux alcalinos-terreux ou de composés de ces métaux parti- culièrement aptes à réagir, notamment de composés exempts d'oxy' gène, seuls ou mélangés entre eux.

   3.- Un mode d'exécution du procédé défini sous 1 et 2, consistant à utiliser des masses d*épuration qui renferment, seuls ou sur des supports, des métaux sous une forme présen- tant une grande surface, de préférence à. l'état poreux ou très divise, sur. lesquels sont répartis des métaux alcalins ou al- calino -terreux ou des composés de ces métaux particulièrement aptes à réagir, notamment des composés exempts d'oxygène, seuls ou mélangés entre eux.

   4.- Un mode d'exécution spécial du procédé défini sous 1, 2 et 3 consistant à laver par 1 ammoniaque liquide des mélanges d'azote et d'hydrogène destinés à la synthèse de <Desc/Clms Page number 9> l'ammoniaque, puis à les traiter par des masses d'épuration qui renferment, réparLis à l'état très divisé sur des subs- tances poreuses à grande surface, des métaux alcalins ou al- calino-terreux ou des composés de ces métaux particulièrement aptes à réagir, notamment des composés exempts d'oxygène. seuls ou mélangés entre eux.

   5.- A titre de produits nouveaux, les masses d'épu- ration définie sous 1 à 4.