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Procédé pour séparer des gaz de nature acide d'autres gaz ou de mélanges gazeux.
La présente invention concerne la séparation de gaz de nature acide.tels s que l'acide carbonique,D'anhydride sulfureux, l'hydrogè- t ne sul furé, etc; d' autres gaz ou mélanges gazeux ,au moyen d'un agen absorbant.
Le procédé peut être employé pour la séparation et la récupé- ration de ces gaz de nature acide du mélange ou bien peut être employé pour -purifier d'autres gaz par J'enlèvement des gaz acides de ceux-ci. le but principal de la présente invention est de faciliter la séparation,d'effectuer un enlèvement complet ou à peu près complet ou une récupération de ces gaz acides, de faciliter la réactivation de ]'agent absorbant/et d'augmenter la vitesse de cette réactivation.
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On a découvert qu'il y a de nombreux avantages à employer comme agent absorbant une base azotée organique et plus spécia- lement les bases azotées organiques dont les carbonates sent déec composés par l'application de la chaleur. Parmi les bases azotées organiques,il y a avantage à employer un composé de sub-
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stitution d'ammoniaque, et plus particu7i:¯ enent un 1Jroduit de substitution d'ammoniaque des alcools.
On emplie de préférence la triéthanolamine,vien qu'e d'autres composés comme la diéthyl-
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amin e,i' éth yi ainin e,1 a phénylhydraine, 7 a dihydroxypropy]aminé, la nicotine,l'hydrate d'hydrazine,l'alcool diétbylaminoéthyli- que,le pypéridyléthanol et autres produits puissent être employé: avec avantage.
La triéthanolamine peut etre employée à l'état pur comme li- quide visqueux,ou en solution par exempledans l'eau. Dn a découvert que ce composé est facile à manipuler,est de faible volatilité de sorte qu'il y a le minimum de perte pendant l'ab- sorption ou la réactivation, qu'il peut être employé dansles con, ditions atmosphériques ordinaires pour ce qui concernela pres- sicn et la température,qu'il produit un enlèvement complet ou une récupération complète de l'acide carbonique,de l'anhydride sulfureux ou de l'hydrogène sulfuré ou d'autres gaz de nature acide,qu'il possède une viscosité élevée qui conduit à une vitesse plus élevée d'absorption,
qu'il peut être réactivé â une vitesse relativement élevée avec une perte minima la température de la vapeur et cède pendant la, réactivation tout ou sensiblement tout le gaz ou les gaz absorbés. Le composé n'est pas caustique et il n'est par conséquent pas nuisible a employer et il peut être utilisé dans des installations en matériaux ordinaires. L'enlèvement du gaz se fait par une com- binaison chimique véritable et la réactivation reproduit le com posé sous sa forme et sa composition initiales.
Le procédé peut etre exécuté dans différents types d,appa- reillages et de façon intermittente ou continue. Sur le dessin annexé,la figure unique montre schématiquement une coupe verti- cale dans une forme d'appareillage qui peut être employée pour une opération continue.
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Dans cet appareillage, on utilise un absorbeur 10 qui a de préférence la forme d'une colonne de hauteur appropriée et pourvue de chicanes, de galets ou d'autres remplissages appro- priés pour produire une vitesse réduite d'écoulement et un con- tact efficace du liquide qui descend et du gaz qui s'élève. A l'intérieur de l'absorbeur, se trouve l'agent absorbant, de pré- férence de la triéthanolamine en solution aqueuse. L'agent ab- sorbant est débité de façon continue au sommet de l'absorbeur par un tuyau II tandis que le gaz à traiter est envoyé à la par- tie inférieure de l'absorbeur par un tuyau 12. Le gaz dépouillé est extrait du sommet de la oolonne par un tuyau 13 tandis que l'absorbant, avec les gaz absorbés, est extrait du fond par un tuyau 14.
En combinaison avec l'absorbeur, on emploie un réactiva- teur 15 qui est également sous la forme d'une colonne enveloppée.
L'absorbant oontenant le gaz absorbé est conduit du tuyau 14 par un tuyau 16 au sommet du réaotivateur au moyen d'une pompe 17.
A la base du réaotivateur se trouve un moyen de chauffage, comme par exemple un serpentin à vapeur 18. Le gaz expulsé de l'agent absorbant dans le réaotivateur est extrait du sommet du réacti- vateur par un tuyau 19 tandis qu'une pompe 20 extrait l'absor- bant réactivé au moyen d'un tuyau 21 partant du fond du réaoti- vateur et le refoule dans le tuyau II qui aboutit au sommet de l'absorbeur. Il est néoessaire que la température dans le réaoti- vateur soit plus élevée que dans l'absorbeur. Il est donc désira- ble de chauffer le liquide débité par le tuyau 16 et de refroidir le liquide débité par le tuyau II. Ce résultat peut être obtenu par n'importe quelle forme appropriée d'éohangeur de chaleur.
Pour simplifier le dessin, on a représenté le tuyau 16 muni d'un réohauffeur 22 et le tuyau II pourvu d'un réfrigérant 23.
Pour réaliser l'opération, le gaz à traiter est envoyé dans le tuyau 12 et s'élève à travers 'absorbeur. L'acide car- bonique, l'anhydride sulfureux ou l'hydrogène sulfuré est enlevé
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par l'action de la triéthanolamine et le gaz débarrassé sort par le tuyau 13. La triéthanolamine avec le gaz absorbé est enlevée par le tuyau 14, chauffée par le rêchauffeur 22 et envoyée au sommet du réactivateur. Dans ce dernier appareil, le liquide descend vers le fond et cède le gaz absorbé qui s'échappe ensuite par le tuyau 19. Les dernières parties du gaz absorbé sont éliminées par le serpentin de chauffage 18 et l'ab- sorbant réaotivé est refroidi dans le réfrigérant 23 et renvoyé en vue de sa réutilisation dans l'absorbeur. L'opération est ainsi continue.
Le procédé perfectionné peut être employé pour traiter une grande variété de gaz. A titre de simples exemples, les gaz de oheminée peuvent être traités pour la récupération de l'aoi- de carbonique qui y est contenu, ou bien des gaz provenant de fours de grillage peuvent être traités pour la récupération de l'anhydride sulfureux. Dans les deux cas, le traitement se , fait pour la récupération de constituants de valeur de gaz de déchet.
D'autre part, le procédé peut être employé pour traiter le gaz naturel, le gaz de ville, le gaz à l'eau ou l'hydrogène , en vue de l'élimination de l'acide carbonique, de l'anhydride sulfureux ou d'autres gaz de nature acide, en vue de purifier les gaz traités et de les rendre mieux appropriés aux applica.. tions pour lesquelles ils doivent être employés.
L'acide carbonique peut être extrait du gaz naturel pré- paratoirement à l'extraction de l'hélium de ce dernier, ou bien l'acide carbonique peut être extrait de l'air préparatoiremant à la liquéfaotion de ce dernier et à l'extraction de l'oxygène.
Lorsque de l'hydrogène est produit à partir de coke, cet hydro- gène peut être traité pour enlever l'hydrogène sulfuré qui est souvent présent en quantités appréciables et constitue une im- pureté très désagréable de l'hydrogène,
Les dimensions et la capacité de appareils, ainsi que la nature des moyens employés pour effectuer l'absorption et
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la réactivation peuvent varier dans des limites relativement larges, suivant les caractéristiques et le volume du gaz trai- té et le pourcentage de constituant qui doit être enlevé. Avec de la triéthanolamine comme agent absorbant, la vapeur d'eau sert d'agent de chauffage approprié aussi bien dans le serpen- tin de chauffage 18 que dans le réchauffeur 22, tandis que de l'eau à la température ordinaire peut être employée dans le ré- frigérant 23.
Dans certains cas et spécialement avec d'autres produits de substitution d'ammoniaque des alcools, il peut être désirable de chauffer à une température plus élevée au moyen de vapeur surchauffée et de refroidir à une plus basse température par l'action d'une saumure. Aveo la triethanolamine aucun chauf- fage excessif ni refroidissement excessif n'est nécessaire.
Par suite de la vitesse élevée d'absorption et de la vitesse élevée de réactivation, les colonnes de l'absorbeur et du r éaotivateur peuvent être faites beaucoup plus oourtes que ce n'est possible lorsqu'on emploie comme agents absorbants d'autres matières comme des alcalis ou des carbonates. La réao- tivation complète peut être obtenur sans ébullition énergique ni soufflage au moyen d'air, comme o'est actuellement néoessai- re aveo certains agents absorbants. Par l'expression "gaz de nature"aoide" il faut entendre des gaz qui, lorsqu'ils sont dis- sous dans l'eau forment un acide ou qui ont une réaction acide.
REVENDICATIONS: @
I.- Le procédé pour séparer de mélanges gazeux des gaz de nature acide, qui consiste à obliger le mélange à venir en oontaot avec un produit de substitution d'ammoniaque d'un al-' oool.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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A process for separating gases of an acidic nature from other gases or from gas mixtures.
The present invention relates to the separation of gases of an acidic nature, such as carbonic acid, sulfur dioxide, hydrogen sulphide, etc .; other gases or gas mixtures, by means of an absorbent agent.
The process may be employed for the separation and recovery of these gases of an acidic nature from the mixture or may be employed for the purification of other gases by removing the acid gases therefrom. the main object of the present invention is to facilitate the separation, to effect complete or nearly complete removal or recovery of these acid gases, to facilitate the reactivation of the absorbent / and to increase the speed of this. reactivation.
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It has been found that there are many advantages in employing as an absorbing agent an organic nitrogenous base and more especially organic nitrogenous bases the carbonates of which are dissolved by the application of heat. Among the organic nitrogenous bases, it is advantageous to employ a compound of sub-
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ammonia substitution, and more particu7i: ¯ enent a 1J product of ammonia substitution of alcohols.
Triethanolamine is preferably filled in, while other compounds such as diethyl-
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amine, i 'eth yi ain e, 1 a phenylhydraine, 7 a dihydroxypropy] amine, nicotine, hydrazine hydrate, diétbylaminoethyl alcohol, piperidylethanol and other products can be used: with advantage.
Triethanolamine can be used in the pure state as a viscous liquid, or in solution for example in water. It has been found that this compound is easy to handle, is of low volatility so that there is the minimum loss during absorption or reactivation, that it can be employed in ordinary atmospheric conditions for this purpose. which concerns pressure and temperature, whether it produces a complete removal or complete recovery of carbonic acid, sulfur dioxide or hydrogen sulphide or other gases of an acidic nature, which it possesses a high viscosity which leads to a higher rate of absorption,
that it can be reactivated at a relatively high rate with minimal loss in vapor temperature and yields during reactivation all or substantially all of the gas or gases absorbed. The compound is not caustic and therefore not harmful to use and can be used in ordinary material installations. The gas is removed by a real chemical combination and the reactivation reproduces the compound in its original form and composition.
The process can be carried out in different types of apparatus and on an intermittent or continuous basis. In the accompanying drawing, the single figure shows schematically a vertical section in one form of apparatus which may be employed for continuous operation.
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In this apparatus, an absorber 10 is used which is preferably in the form of a column of suitable height and provided with baffles, rollers or other suitable fillings to produce a reduced flow rate and contact. efficiency of falling liquid and rising gas. Inside the absorber is the absorbent agent, preferably triethanolamine in aqueous solution. The absorbent agent is continuously delivered to the top of the absorber through a pipe II, while the gas to be treated is sent to the lower part of the absorber through a pipe 12. The stripped gas is withdrawn from the. top of the column via a pipe 13 while the absorbent, with the gases absorbed, is extracted from the bottom via a pipe 14.
In combination with the absorber, a reactivator 15 is employed which is also in the form of a wrapped column.
The absorbent containing the absorbed gas is led from pipe 14 through pipe 16 to the top of the reactivator by means of a pump 17.
At the base of the reactivator is a heating means, such as for example a steam coil 18. The gas expelled from the absorbent in the reactivator is withdrawn from the top of the reactivator through a pipe 19 while a pump 20. extracts the reactivated absorbent by means of a pipe 21 starting from the bottom of the reactivator and discharges it into the pipe II which ends at the top of the absorber. It is necessary that the temperature in the reactivator be higher than in the absorber. It is therefore desirable to heat the liquid delivered by the pipe 16 and to cool the liquid delivered by the pipe II. This can be achieved by any suitable form of heat exchanger.
To simplify the drawing, there is shown the pipe 16 provided with a reheater 22 and the pipe II provided with a refrigerant 23.
To carry out the operation, the gas to be treated is sent to the pipe 12 and rises through the absorber. Carbonic acid, sulfur dioxide or hydrogen sulfide is removed
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by the action of triethanolamine and the freed gas exits through pipe 13. The triethanolamine with the gas absorbed is removed through pipe 14, heated by reheater 22 and sent to the top of the reactivator. In the latter apparatus, the liquid descends to the bottom and gives up the absorbed gas which then escapes through the pipe 19. The last parts of the absorbed gas are eliminated by the heating coil 18 and the reactivated absorbent is cooled in refrigerant 23 and returned for reuse in the absorber. The operation is thus continuous.
The improved process can be used to treat a wide variety of gases. By way of simple examples, the flue gases can be treated for the recovery of the carbon dioxide contained therein, or the gases from roasting furnaces can be treated for the recovery of sulfur dioxide. In both cases, the treatment is carried out for the recovery of valuable constituents of the waste gas.
On the other hand, the process can be used to treat natural gas, town gas, water gas or hydrogen, with a view to removing carbonic acid, sulfur dioxide or other gases of an acidic nature, in order to purify the treated gases and to make them more suitable for the applications for which they are to be employed.
Carbonic acid can be extracted from natural gas in preparation for extracting helium from the latter, or carbonic acid can be extracted from the air in preparation for liquefying and extracting the latter. oxygen.
When hydrogen is produced from coke, this hydrogen can be treated to remove hydrogen sulfide which is often present in appreciable amounts and constitutes a very unpleasant impurity of hydrogen,
The dimensions and capacity of the apparatus, as well as the nature of the means employed to effect absorption and
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The reactivation can vary within relatively wide limits, depending on the characteristics and volume of the gas being treated and the percentage of component which must be removed. With triethanolamine as the absorbent, water vapor serves as a suitable heating agent in both heating coil 18 and heater 22, while water at room temperature may be employed in the heater. the refrigerant 23.
In some cases and especially with other ammonia substitutes of alcohols, it may be desirable to heat to a higher temperature by means of superheated steam and to cool to a lower temperature by the action of brine. . With triethanolamine no overheating or overcooling is required.
As a result of the high rate of absorption and the high rate of reactivation, the absorber and reactivator columns can be made much shorter than is possible when other materials are employed as absorbents. like alkalis or carbonates. Complete reactivation can be obtained without vigorous boiling or blowing with air, as is currently being re-tested with certain absorbents. By the expression "gas of an" acid "nature is meant gases which, when dissolved in water, form an acid or which have an acid reaction.
CLAIMS: @
I.- The process for separating gases of an acidic nature from gas mixtures, which consists in forcing the mixture to come together with an ammonia substitution product of an alcohol.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.