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Procédé pour la séparation de sous-produits et d'autres éléments secondaires à partir des gaz de four à ooke.
Dans la récupération actuelle de sous-produits à partir des gaz de fours à ooke, on procède de manière à refroidir
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les gaz de fours à coke à la température habituelle de l'air ambiant lorsqu'ils sortant des fours. Il se sépare ainsi des vapeurs de goudron et de la vapeur d'eau, qui renferment également une partie de l'ammoniaque à l'état dissous. On la.ve ensuite les gaz de fours à coke au moyen d'eau, an vue d'éliminer la plus grande partie de l'a@meniaque, et ensuite avec des huiles moyennes ou huiles de lavage, de façon à extraire par lavage la plus grande partie des benzols. Parfois, on débarrasse encore de leur hydrogène sulfuré, par voie humide ou par voie sèche, les gaz de fours à coke ainsi traités.
Dans le traitement des gaz de fours à collé par compression et refroidissement à basse température en vue de l'obtention d'hydrogène pur ou de mélanges hydrogène-azote, il a été constaté que la récupération des sous-produits telle que réalisée jusqu'ici est insuffisante à. un double point de vue.
D'une part, l'élimination des benzols effectuée jusqu'ici est insuffisante et les restes de benzol peuvent facilement obstruer ou engorger l'appareil de séparationà de basses tempérautres.
D'autre part, il a été constaté qu'à côté de ces sousproduits, divers autres éléments secondaires doivent encore être éliminés, pour que l'appareil de séparation du gaz fonctionne bien.
A ces éléments secondaires appartiennent principalement l'acide carbonique, et en outre différents composés sulfurés, cyanés et azotés, et enfin l'acétylène et ses homologues.
Bien que l'acétylène et quelques uns des autres éléments secondaires ne soient contenus dans les gaz rie fours à coke, en règle générale, qu'en quantitéstrès faibles (la plupart du temps moins de 0,1 %), ils peuvent cependant conduire à des pertubations importantes de fonctionnement, s'ils ne sont pan au préalable éliminés aussi complètement que possible.
Le procédé suivant l'invention consiste essentiellement en ce que l'élimination des sous-produits et éléments secon-
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daires mentionnes ci-dessus est réalisée au moyen d'ammoniaque
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et au moyen .'aotoxm, avec application simultanée da pression et de froid.
Il a bien déjà été proposé d'éliminer l'acide carbonique à partir des gaz de distillation par traitement avec de l'eau
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a...moniaoale. Los modes opératoires employés jusqu'ici n'étaient toutefois pas satisfeisai--ts, oa..' l'acide carbonique n'était pas extrait suffisamment par lavage.
Comme l'ont montré dos recherches particulit ras, cet inconvénient dotit être attribué au fait que l'eau ammoniacale utilisé n'était pas suffisamment concentrée et t pour l'élinination complète de l'acide oai 1Joni,iiae> les gaz doivent présenter une tension im ortante de vapeur de l'ammoniaque.
En ce qui concerne l'utilisation de l'aoétone et de sol- vants organiques analoguesà bas point de congélation (par
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exemple le méthylène - diméthyléther, l'c;thylidna-diéthyl- ther, l'acétate d'éthyle), il est bien connu que de tels solvants absorbent de grandes quantités d'acétylène. Par contre est nouvelle la constatation que ces solvants absorbent, même
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à partir de ya2 renfermant moins de 1/10 % d'acétylène, sous une pression d'environ 10 atm, et à un.9 température de - 60 -C,, l'acétylène d'une Manière si complète que la gaz de fours à
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coke ainsi traité renferme ricins de I/IO. 000 % d'acétylène.
Cette teneur ne doit plus être considérée comme nuisible et peut du reste, par un refroidissement jusqu'à - 90 - 0., être
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encore réduite approximativGlnent à sa centième partie.
Le fait que les gaz de fours à coke doivent dans le cas présenta en vue de l'obtention des soms-produits, être comprimés n'entraîne en. aucune manière des dépenses supplémentaires, puisque les gaz de fours à coke doivent, en vue de leur séparation on leurs éléments constitutifs, être comprimés d'ail-
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leurs ( la plupart du temps à 10-30 afin.). Pour la même motifs l'application du froid dans la cas présent n'entraîne pas de frais supplémentaires notables, car les gaz de fours à coke
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doivent d'ailleurs être ultérieurement très fortement refroi- dis.
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A ceci s'ajoute encore le fait que l'annoniaque en solutions aqueuses possède un point, de aOl1pclation trG8 bas.
La réalisation pratiqua du procède suivant l'invention est reprssentéa titre d'exemple sur le dacsin ci-joint.
La gaz de distillation, s'échappant du four à coke I, pénètre dans 19 barillet de condensation des goudrons 2. Le gaz est ensuite refroidi dans le réfrigérant 3 approximativement à. la température do l'air ambiant, de sorte que les vapeurs de goudron et la vapeur d'eau qui se condensent 3'accu-
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m,u191lt dans le récipient 4. Le gaz est a¯;ené atz gazomètre 5, à partir diiqiigl il est aspiré par le compresseur 6 à plusieurs étages de compression.
En passant d'un otage d.e oo!":rre[.f3Íon à un autre, le gaz peut être chaque fois refroidie et les produits de condensation, en particulier la, naphtaline et
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l'anthracène, sont recueillis et .?'accumulent dans 19F' séparateurs 7. Le gaz oonpriné est al o"rs refroidi encore dans le .r'frierrart 8, où le benzol est peur ainsi dire oo;,:g 18tei,;3nt séparé at s'acom1Ule dans 13 récipient 9. Le bzz 1 'coule travers les colonnes de lavage 10, II, 12. Ces colonnes de lavage sont munies d'une grille 13 et peuvent être garnies
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d'anneaux Rasohig et ana10±,.:u'3S, qui reposent sur la grille 13.
La colonne de lavage 12 est alimentée par la l'0;11 q I4 en a.:¯oniaque liquide qui, après avoir traversa la colonne I2, est envoyée, au moyen de la rOJ:1re de circulation 15, à la colionne II et de celle-ci) au noyen de la pompe de circulation 16, à la colonne 10. Le liquide aT:1l'oniacal, chargé d'acide carbonique, de soufre, de cyanogène et en partie aussi du reste de benzols, arrive au récipient 17, à, partir duquel il
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est F:OU1!1ÎS à un traitement ultéè"j,:\u1'.
Il a été reconnu qu'il est avantageux d? traiter les gaz de fours à coke, riches en acide carbonique, par de l'ammoniaque moins froide, et de traiter les gaz (lA fours à coke,
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pauvresen acide carbonique, par de l'ammoniaque très froide) ceci peut être réalisé facilement en interoalant, dans le trajet des gaz de fours à coke à partir de la colonne 10 dans la colonne II et de cella-ci dans la colonne 12, des réfrigérants à action énergique, 18.
Le gaz pénètre alors dansles colonnes de lavage 19 et 20, dans lesquelles il est lavé au moyen d'acétone. De l'aoétone fraîche eet envoyée: au moyen de la @ompe d'alimentation 21, dans la colonne de lavage 20, à partir de la@uelle l'acétone liquide de lavage est amenée par la pompe de circulation 22 à la colonne de lavage 19. Ces colonnes de lavage 19 et 20 peuvent également comporter des grilles 13 et des garnissages d'a neaux Raschig. L'acétone liquide, chargée d'acétylène et d'autres éléments secondaires nuisibles, arrive au récipient collecteur 23, pour être amenée à partir de celui-ci aux appareils de régénération.
En cas de besoin, on envoie alors le gaz à travers la chaudière 24, dans laquelle le gaz est lavé au moyen de n'impor te quel acide à bas point de oongélation, L'acide est envoyé dans le récipient 24 par la pompe d'alimentation 25. Les pompes d'alimentation et de circulation mentionnées peuvent être actionnées séparément, ou par groupes, ou encore: comme repré- ?enté, elles peuvent être actionnées par un arbre commun 26 au moyen d'un moteur commun 27.
Le gaz pénètre alors dans le récipient 28, qui est rempli de substances fortement absorbantes: comme par exemple du charbon actif, du gel de silise, de la chaux sodée, de faon à retenir autant que possible les vapeurs des liquides de lavage utilisés. Par le robinet da distribution 29, on refroidit alors le gaz, au moyen d'un des réfrigérants 30-31 montés en parallè- le, à de très basses températures, les liquides, qui se condensent par ce refroidissement, s'accumulent dans les séparateurs 32. Dans la position des robinets de distribution 29 et 33, telle que représentée sur le dessin, le gaz s'écoule à
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travers le réfrigérant 31.
La gaz de fours à coke, ainsi refroidi par exemple à - 90 -C., arrive alors à l'appareil de Réparation, des gaz 34, où il est séparé en ses différents constituants ou groupes de cons- tituants.
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Le mode opératoire, r91)dRenté sur le dessin; est; jusqu'à l'entrée du gaz dans la robinet de distribution 29, ccrl,,le-tement continu et seuls les refrigorants 30 et 31 narohent doe fa- 9cn intermittente. Rien ne s'oppose è ce qu'on effectue (élément de manière intei-irittente le lavage au noyen d la ''o2l.aL;e et d'acétone par la disposition de colonnes montées en parallè- le) il y aura lieu d.e prendre en considération cette manière
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d'opérer; prinoipa18m3nt lorsquA, par suite des vitesses duroulement de gaz à utiliRqr, ou par suite d'une teneur 61nv6s dos gaz de fours à coke en éléments secondaires à s6rarer, il se produite lors du lavage, des séparations en quantités si
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fortes que l'appareil peut ,S 'obstruor.
Le rlfroidi,389i11{.mt, nécessaire avec 0" mode opératoires des gaz de fours à coke peut être réalisa en partie par des solutions salines aqueuses froides (par exemple pour la condensation du benzol dans 1 réfrigérant 8), ou par la vaporisation
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de l'an'ioniaque (corMe par 9xrle dans les réfrigérants I8) ou par des fractions de gaz très froides s'cohappant de l'appar'1i1 de séparation de gaz 34, copine c'est le cas par exenpie pour les réfrigérants 30 et 31.
On peut utiliser, pour ce procédé de lavage, de l'eau
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aw.waniacale, par exemple avec 25 ou 50 % d'a;n;<;oniaque , ou bien aussi. du gaz amYloniac liauifié.
Si m3me le procède décrit ci-dessua peut être codifie d'un !!J2nd nombre d.e maniÔr9S, la ;:iode opératoire rpi?.';iBF:ntF3 sur le dessin ci-joint, dans lequel les gaz en s'écoulant
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viennent en contact à une te'ipëratura toujours plus basse avec un liquide de lavage armoni.acal toujours plus frais; apparaît conit-ng partioulierenent avantageux. Ce mode opëratoira permet
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une saturation plus parfaite (neutralisation du liquide de lavae, en ce que les frais de fours à coke; encore relativement chauds, en rencontrant le liquide ammoniacal déjà fortemant sature, ont tendance à entraîner l'ammoniaque libre en une certaine Mesure dans les colonnes de lavage suivantes, beaucoup plus froides.
Par le fait que les gaz de fours à coke viennent en contact en dernier lieu avec 1'ammoniaque pur, on obtient que la teneur de? gaz de fours à coke en acide carbo- nique; soufre et omposés oyanés devient à peu prèsnulle.
Pour que les sels d'ammoniaque ainsi recueillis en partio, auxquels est également parfois mélangée la neige de benzol, ne constituent pas des incrustations fortement adhérentes; il est recommandable d'ajouter au liquide de lavage de faibles quantités de substances difficilement volatiles, huileuses ou mucilagineuses quelconques; comme par exemple da l'huile de paraffine; en veillant à ce que ces substances additionnelles possèdent approximativement le même poids spécifique que le liquide de lavage.
En général; il restera un peu d'ammoniaque dans l'acétcne liquide. Ceci n'est d'ailleurs pas nuisible; étant donné qu'on peut facilement séparer ces substances l'une de l'autre, par exemple en traitant le liquide rie lavage avec n'importe quel acide approprie; (par exemple de l'acide sulfurique, nitrique, phosphorique), l'ammoniaque passant ainsi dans les sels correspondants; tandis que l'acétone reste.
Si l'on veut débarrasser complètement de vapeurs d'amme- niaque et d'acétone legaz de fours à coke; avant leur entrée dans l'appareil de séparation; on les fait encore passer à travers une colonne de lavage, qui est chargée de solutions acides à bas point de congélation, et ensuite à travers un récipient rempli de chaux sodée; de charbon actif ou de gel de silice.
L'ordre des opérations, tel que spécifié ci-dessus; du traitement par l'ammoniaque et acétone (solvants) ne doit pas absolument être respecté. On peut; par exemple; d'abord compri-
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,mer le gaz de fours à coke., ensuite la laver avec de l'acétone et de l'ai;; noniaq1=e, et ensuite seulement réaliser 1 refroidissement énergique par exemple à - 60 ou - 90- 0. , et séparer
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ainsi les vapeurs de ces agents de lavage.
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Il est connu que l'aortone peut qi mélanger avec 1 aramo-. ni?que entre de larges limitas de température et, dans certainas circonstances, l'extraction par lavage au moyen d'amnonia-
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que peut être réunie avoc le lavage au moyen d'acétone. En tout
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cas, il ny a pas d'inconvénient pratique à on qua au cours des opérations) de 1.'acaone se sépare dans le liquide ammoniaoal, ou (18 l'ammoniaque dans l'acétone liquide.
Comme déjà mentionné, Ar mémo temps que l'acétylène les homologues inférieurs do l'acétylène ainsi que d'autres lléent8 ngoondaires) qui se résinifi9nt faoiloill8nt, sont entraînÉs par lavage par les solvants organiques ( l'acétone par egem-
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ple ).
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7,iifîne il y a encore lieu de mentionner que l'on peut) par ce même procédé, êsalement débarrasser de leurs éléments S60ondairas, de la manière décrite ci-dessus, d'autres gaz rsn.fermant des é1 Óments secondai rns analogues, com<ce par exemple des gaz résultant do la dissociation ou du craoking et d98 gaz provenant d'une distillation à basse tenpcrature.
Les produits de condensation s'accumulant avec ce mode opératoire dans les différents séparateurs) COj:un8 l'anthracème, la naphtaline et les benzols, sont purifiés et scparcs l'un da l'autre de la manière hal:itu8l1a.
Le liquide de lavage ar,i'l\oiaoa1, qui a. recueil') i la plus grande partie des autres 41<liients s'300nda.i,l'Gi:, peut alors être traité directement par un acide, corine par exemple l'acide chlorhydrique, sulfurique, nitri"ue, phosphorique, en vue de la transformation de l 'axi;;onirqv,e en sels d'ammonium etab2ss, ou bien il peut %tre chauffé suffisamment (par oxample à 80-100± 0.), de sorte que l'ammoniaque) provenant des sels
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formés dans le-liquide de lavage (carbonate, carbamate, sulfu-
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re, oyanure d'ammonium); est dissociée et est envoyée dans les saturateurs à acide.
Si l'on chauffe le liquide de lavage ammoniacal; sous una pression supérieure à la pression atmosphérique; avec les sels mentionnés ci-dessus, ceux-ci se transforment en grande partie en urée ou thiourée.
Même lorsqu'on opère avec un Mélange d'ammoniaque et d'acétone ou d'autres solvants, on peut traiter le liquide de lavage épuisé, à froid ou à chaud; avec l'un des acides mention nés ci-dessus) l'ammoniaque libre, ainsi que l'ammoniaque combinée, est alors transforme en sels d'ammonium plus stables, et il rasta de l'acétone à peu près pure.
L'acétone (ou autre solvant) chargé d'acétylène est, après avoir quitté les colonnes do lavage, détendu dans des récipiente ,spéciaux 23 et est, en cas de besoin; soumis à la dis- s' tillation, de fapon à être débarrassé des gaz dont il/est chargé.
REVENDICATIONS :
I)- Procédé pour la traitement de mélanges gazeux, renfermant de l'hydrogène, des hydrocarbures et des oxydes de carbone, en particulier de gaz da fours à coke: par compression et refroidissement énergique à uno température inférieure à - 100 - C., caractérisé en ce que le mélange gazeux est, avant son refroidissement à basse température, soumis à un traitement préalable à une température moins basse, par lavage avec de l'ammoniaque et un solvant de l'acétylène, de nature organique et à bas point de congélation.