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Procédé pour l'épuration de gaz contenant de l'hydrogène sulfura
Comme on le sait, on peut débarrasser les gaz contenant de l'hydrogène sulfuré par lavage à l'aide de lessives de sels ou d'oxydes métalliques, ce qui constitue le procédé d'épura- tion par voie humide. On emploie généralement de l'oxyde ou de l'hydroxyde de fer. Lorsque le fer qui se trouve dans la les- sive a été transformé par l'hydrogène sulfuré en sulfure de fer, la lessive n'absorbe plus d'hydroxyde sulfuré. Elle peut être régénérée par traitement à l'air, en transformant le sul- fure de fer en soufre et oxyde ou hydrogène de fer.
Dans le
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traitement par l'air, il se produit néanmoins un certain nom- bre de réactions auxiliaires, en outre de l'oxydation du fer, qui donnent lieu à la formation d'acide sulfurique, d'acide sulfureux et d'acide hyposulfureux. Ces lessives deviennent donc plus ou moins inactives au bout de peu de temps, car les acides empêchent la formation de sulfure de fer. On est obligé d'ajouter aux lessives une certaine quantité d'alcali pour neutraliser les acides.
Si le gaz qu'il s'agit de désulfurer contient de l'ammoniaque, la teneur en ammoniaque du gaz main- tient l'alcalinité. Toutefo@@ il vaut mieux désulfurer le gaz lorsqu'il est exempt d'ammonique, car il se produit au- trement, lors de l'épuration du gaz, des solutions diluées de sel ammoniaque qu'on ne peut que difficilement rendre utili- sables. On recommande donc dans les cokeries et les usines à gaz d'ajouter préalablement aux lessives quelque peu d'alcali, de la soude ordinaire, et d'établir l'installation de désul- furation derrière l'installation de lavage de l'ammoniaque.
La présence de soude dans la lessiva de désulfuration agit d'une manière tout à fait essentielle sur l'opération de désulfuration. Il ne se produit pas seulement une neutralisa- tion des faibles quantités d'acide qui se forment lors de la régénération de la lessive, mais l'alcali sert alors d'inter- médiaire pour la formation de sulfure de fer au moyen des gaz contenant de l'hydrogène sulfuré et de la lessive contenant du fer. On a constaté notamment que lors de la présence simulta- née de soude et d'oxydes de fer dans une lessive, l'hydrogène sulfuré du gaz lavé par la lessive agit d'abord sur la soude, en formant du sulfhydrate de sodium et une quantité convenable de bicarbonate de sodium.
Naturellement, une certaine quantité d'hydrogène sulfuré entre aussi en même temps en réaction
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directement avec l'oxyde de fer en suspension, lorsque lors de l'opération de lavage la distance entre une molécule d'hydro- gène sulfuré et une molécule d'oxyde de fer est tellement fai- ble que le véhicule, la soude, ne peut pas du tout entrer en action.
Comme la vitesse de réaction entre l'hydrogène sulfuré et la soude est toutefois notablement plus grande que celle entre l'hydrogène sulfuré et l'hydroxyde de fer, la quantité beaucoup plus grande de l'hydrogène sulfura absorba par la lessive se combine d'abord avec la soude pour former un sul- fhydrate de sodium qui produit alors dans une seconde phase de la réaction, avec l'hydroxyde de fer, du sulfure de fer avec récupération de soude.
Or, on a trouvé que cette opération, le transport du soufre dans l'oxyde métallique, s'effectue beaucoup plus ra- pidement lorsque la lessive contient, outre la soude, non pas du fer, mais du manganèse. Il est vrai que dans ce cas aussi l'opération primaire, lors du lavage, est la formation du sul- fhydrate de sodium; mais la vitesse de réaction entre celui-ci et l'oxyde de manganèse est au moins double de celle entre le sulfhydrate alcalin et l'oxyde de fer.
Il en résulte que l'opé- ration de lavage à l'aide d'oxyde de manganèse est beaucoup plus rapide que lorsqu'on emploie de l'oxyde de fer et que si les autres conditions sont les mêmes, on peut obtenir en se servant d'une lessive d'oxyde de manganèse un lavage meil- leur qu'avec les lessives de fer, car en présence du manganèse la pression de l'hydrogène sulfuré de la solution de sulfhy- drate de sodium obtenue en premier lieu est réduite d'une ma- nière considérable. En outre, on a constaté que non seulement l'oxyde de manganèse pur exerce une action accélératrice sur la réaction de l'hydrogène sulfuré, mais que même une faible teneur en manganèse dans la lessive contenant en ordre prin-
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cipal du fer produit le même effet.
Une teneur de 5 de man- ganèse dans le fer suffit déjà pour activer d'une manière tout à fait notable la désulfuration du gaz.
L'action favorable de la teneur en manganèse d'une les- sive de fer dans l'épuration par voie humide des gaz se révèle encore à un autre point de vue avantageuse pour le procédé; notamment dans la régénération de la lessive par traitement à l'air, Ainsi que cela a déjà été mentionné, 11 se produit lors du traitement du sulfure de fer engendré par l'air, même en l'absence d'alcali, de l'acide sulfureux et de l'acide sulfu- rique en faible quantités. l'oxydation du soufre qui se pro- duit en même temps que l'oxydation du fer pour former de l'a- cide a lieu dans une mesure beaucoup plus forte dans des lessives alcalines que dans des lessives neutres et croit à mesure qu'augmente la teneur en alcali de la solution. cette formation d'acide sulfurique et d'acide hyposulfureux est très inopportune, car elle est liée à une notable consommation de soude.
Les solutions diluées de sulfate de soude et d'hyposul- fate engendrées sont sans valeur. La formation d'acides est notablement réduite lorsque la lessive de fer contient du man- ganèse, même si la teneur en manganèse ne représente qu'à peu près la vingtième partie de la teneur en fer. Ce fait concor- de avec la plus grande vitesse de réaction entre le sulfhydra- te de sodium et le manganèse, car comme le sulfure de sodium qui se produit en premier lieu se retransforme de nouveau en carbonate de sodium beaucoup plus rapidement en présence de manganèse, la lessive ne contient que des quantités encore beaucoup plus faibles de sulfure de sodium ou de sulfhydrate de sodium, lorsqu'elle est amenée en vue de la régénération dans l'agent oxydant où l'oxygène de l'air qui y est insufflé peut oxyder le sulfure de sodium.
Il résulte de la formation
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beaucoup plus grande d'acides en présence de soude que l'oxy- dation du soufre est considérablement favorisée par le sulfure de sodium.
La plus grande vitesse de réaction entre l'oxygène et le sulfure de fer manganifère a naturellement pour effet d'é- conomiser aussi de l'oxygène de l'air pour la régénération de la lessive qui a servi à la désulfuration, car l'air insuf- flé est beaucoup mieux utilisé. Dans les essais entrepris pour établir ce fait on a constaté que pour la régénération d'éga- les quantités de lessives de désulfuration on avait besoin, en présence de manganèse, de 7 volumes d'air, tandis qu'en l'absence de manganése, dans des circonstances absolument iden- tiques sous les autres rapports, il en fallait 17 volumes.
Comme la consommation d'air comprimé pour la régénération des lessives dans l'épuration du gaz par voie humide constitue une
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dépense qui n'est prn b nÓg11gQr. cette économie eat d4Jb im- portante.
Il résulte de ce qui a été exposé ci-dessus qu'on peut exécuter le procédé de lavage pour l'épuration des gaz par voie humide à l'aide d'une lessive d'oxyde de fer alcaline d'une manière beaucoup plus favorable lorsqu'au lieu d'oxyde de fer pur on emploie un mélange d'oxyde de fer et d'oxyde de manganèse.
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Process for the purification of gases containing hydrogen sulfura
As is known, the gases containing hydrogen sulphide can be freed by washing with the aid of salt lye or metal oxides, which constitutes the wet scrubbing process. Usually iron oxide or hydroxide is used. When the iron in the liquor has been transformed by hydrogen sulphide into iron sulphide, the liquor no longer absorbs sulphide hydroxide. It can be regenerated by treatment in air, transforming the iron sulphide into sulfur and iron oxide or hydrogen.
In the
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When treated with air, however, a number of ancillary reactions occur, in addition to the oxidation of iron, which give rise to the formation of sulfuric acid, sulfurous acid and hyposulfurous acid. These detergents therefore become more or less inactive after a short time, because the acids prevent the formation of iron sulphide. We have to add a certain quantity of alkali to the lye to neutralize the acids.
If the gas to be desulfurized contains ammonia, the ammonia content of the gas maintains the alkalinity. However, it is preferable to desulphurise the gas when it is free from ammonia, since in the purification of the gas dilute solutions of ammonia salt are produced otherwise, which can only be used with difficulty. sands. It is therefore recommended in coking plants and gas plants to first add some alkali to the lye, ordinary soda, and to set up the desulphurization plant behind the ammonia washing plant.
The presence of sodium hydroxide in the desulfurization liquor acts in a very essential manner on the desulfurization operation. The small quantities of acid which form during regeneration of the lye do not only neutralize, but the alkali then acts as an intermediary for the formation of iron sulphide by means of the gases containing hydrogen sulfide and lye containing iron. It has been observed in particular that during the simultaneous presence of soda and iron oxides in a lye, the hydrogen sulphide of the gas washed by the lye first acts on the soda, forming sodium hydrosulphide and a proper amount of sodium bicarbonate.
Of course, a certain amount of hydrogen sulfide also reacts at the same time.
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directly with the iron oxide in suspension, when during the washing operation the distance between a molecule of hydrogen sulphide and a molecule of iron oxide is so small that the vehicle, the soda, does not can not come into action at all.
As the rate of reaction between hydrogen sulfide and soda, however, is notably greater than that between hydrogen sulfide and iron hydroxide, the much greater quantity of hydrogen sulfide absorbed by the lye combines with first with sodium hydroxide to form sodium sulphide which then produces, in a second phase of the reaction, with iron hydroxide, iron sulphide with recovery of sodium hydroxide.
Now, it has been found that this operation, the transport of sulfur into the metal oxide, takes place much more rapidly when the lye contains, in addition to soda, not iron, but manganese. It is true that in this case also the primary operation, during washing, is the formation of sodium sulphide; but the reaction rate between it and the manganese oxide is at least twice that between the alkali hydrosulfide and the iron oxide.
As a result, the washing operation with manganese oxide is much faster than when iron oxide is used, and if the other conditions are the same, it can be obtained by serving as a manganese oxide lye, a better wash than with iron lye, because in the presence of manganese the pressure of the hydrogen sulphide of the sodium sulphide solution obtained in the first place is reduced in a considerable way. In addition, it has been found that not only pure manganese oxide exerts an accelerating action on the reaction of hydrogen sulfide, but even a low manganese content in lye containing in main order
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cipal of iron produces the same effect.
A content of 5 manganese in iron is already sufficient to quite significantly activate the desulphurization of the gas.
The favorable action of the manganese content of an iron scavenger in the wet scrubbing of gases proves yet another advantageous to the process; especially in the regeneration of laundry by treatment with air. As already mentioned, 11 occurs during the treatment of iron sulphide generated by air, even in the absence of alkali, of sulphurous acid and sulphuric acid in small amounts. the oxidation of sulfur which takes place at the same time as the oxidation of iron to form acid takes place to a much greater extent in alkaline liquors than in neutral liquors, and increases as increases the alkali content of the solution. this formation of sulfuric acid and hyposulfurous acid is very inopportune, because it is linked to a notable consumption of soda.
The dilute solutions of sodium sulfate and hyposulfate generated are of no value. Acid formation is markedly reduced when the iron lye contains manganese, even though the manganese content is only about a twentieth part of the iron content. This fact concurs with the faster reaction rate between sodium sulphide and manganese, because as the sodium sulphide which occurs first turns back to sodium carbonate much faster in the presence of manganese. , the lye contains only still much smaller amounts of sodium sulfide or sodium hydrosulphide, when brought for regeneration into the oxidizing agent where the oxygen of the air blown into it can oxidize sodium sulfide.
It results from training
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much greater acidity in the presence of soda than the oxidation of sulfur is considerably favored by sodium sulphide.
The greater rate of reaction between oxygen and manganiferous iron sulphide naturally also has the effect of saving oxygen from the air for the regeneration of the lye which was used for desulphurization, because the blown air is used much better. In the tests undertaken to establish this fact, it was found that for the regeneration of equal quantities of desulphurization liquors, in the presence of manganese, 7 volumes of air were required, while in the absence of manganese , in absolutely identical circumstances in other respects, 17 volumes were needed.
As the consumption of compressed air for the regeneration of detergents in the wet gas cleaning is a
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expense which is not prn b nÓg11gQr. this saving is already significant.
It follows from what has been stated above that the washing process for the purification of gases by the wet process can be carried out with the aid of an alkaline iron oxide lye in a much more favorable manner. when, instead of pure iron oxide, a mixture of iron oxide and manganese oxide is employed.
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