<Desc/Clms Page number 1>
,Perfectionnements apportés aux procédés pour l'obtention de mélanges riches en anhydride sulfureux et air en partant de gaz pauvres".
L'obtention d'anhydride sulfureux pur en partant des gaz de grillage des minerais du soufre ou des gaz résultant de la combustion du soufre a lieu, de la façon connue, en dissolvant l'anhydride sulfureux contenu dans ces gaz, dans de l'eau et en expulsant ensuite cet anhydride par chauffag: de la solution jusqu'à la température d'ébullition et par insufflation de vapeur.
Après condensation de la vapeur on obtient de l'an- hydride sulfureux gazeux dont la pureté correspond sensible. ment à 100%.
Pour utiliser, comme on le faisait dans le temps, cet anhydride pur, ainsi obtenu, pour l'obtention d'acide sul- furique par contact et de l'oléum, on le mélangeait avec trois volumes d'air et on transformait le mélange, en le faisant passer à une température convenable au-dessus d'une masse de contact contenant du platine, en anhydride sul- furique qui était absorbé par de l'acide sulfurique.
Bien
<Desc/Clms Page number 2>
Bien que ce procédé présentait de grands avantages par rapport au traitement direct, préconisé' plus tard, des gaz de grillage purifiés, on fut obligé de l'abandonner par suite que le chauffage de là solution aqueuse, très diluée, de SO2 à la température d'ébullition devenait trop onéreuse malgré la récupération notable de la chaleur. On utilisait pour l'obtention de 100 kgs d'anhydride sulfu- reux pur, en partant de gaz de grillage, environ 150 kgs de charbon. Cette consommation en charbon et l'appareillage encombrant pour le chauffage de la solution diluée peuvent être évités quand on procède à l'expulsion de l'anhydride sulfureux gaz eux hors de la solution et à la constitution du mélange gaz-eux, pour l'obtention de l'acide sulfurique, en ayant recours au procédé décrit ci-après.
Si on conduit, par exemple, un gaz de grillage ayant une teneur en S02 de 6% en volume, dans une direction ascendante dans une tour ayant 20 m de hauteur et remplie avec des fragments de coke sur lesquels on fait ruisseler une quantité juste nécessaire d'eau, on obtient dans une ambiance fraiche ou froide une solution d'envention 9 kgs de SO2 par m3 alors que les gaz résiduels s'échappent par le haut en étant, pour ainsi dire, complètement débarassés de SO2. Ce processus se passe d'après la loi d'absorption de Dalton suivant laquelle, en chaque point de la tour, il se produit un état d'équilibre entre la tension de l'anhy- dride sulfureux dans le gaz et dans le liquide.
Quand on introduit la solution de S02, obtenue dans la première tour, dans une deuxième tour de ruissellement dans laquelle la quantité nécessaire d'air frais est aspi- rée, dans une direction ascensionnelle, le processus doit s'effectuer en sens inverse. On obtient alors, au bas de la tour, un liquide pour ainsi dire débarassé de SO2 et au haut un mélange gazeux de SO2 et d'air. Par suite de la
<Desc/Clms Page number 3>
la durée limitée du contact, on constate, évidemment, toujours une certaine différence de tension entre la teneur en SO2 du liquide et celle du gaz et on n'aura ja- mais, en procédant à froid et dans les conditions ordi- naires, une teneur aussi riche en SO2 pour le mélange ga- zeux que celle des gaz de grillage initiaux. Un tel procédé ne peut donc pas avoir une valeur pratique malgré la grande pureté du mélange gazeux obtenu.
Conformément à l'invention on obtient un mélange gazeux riche et pur de SO2 et d'air, également sans chauffai ge de la solution d'anhydride sulfureux, en procédant à l'absorption de l'anhydride sulfureux hors des gaz initiaux en présence d'une surpression d'une manière analogue au procédé décrit dans un brevet antérieur No. 327.719 et en expulsant à nouveau cet anhydride sulfureux hors de la so- lution aqueuse froide à l'aide d'un courant d'air, en pré- sence de la pression atmosphérique ou d'une faible dé- pression produite par l'aspiration de l'air qui doit être introduit dans le mélange.
On obtient de cette façon non seulement des mélanges gazeux contenant 20% de SO2 et 80% d'air mais également des mélanges encore plus riches, la teneur dépendant de la pression d'absorption qui intervient Comme, d'autre part, une teneur de 25% en volume de SO2 ne peut guère être dépassée car sinon la richesse en oxygène du mélange ne serait plus suffisante pour le processus d'oxydation, une teneur plus 'élevée de SO2 doit être ré- duite, à nouveau, par une nouvelle adjonction d'air pour autant qu'on veut utiliser le mélange gazeux pour l'obten- tion d'acide sulfurique par le procédé par contact.
Pour l'obtention, par voie froide, de mélanges gazeux ayant 18-20% en volume de SO2, les solutions doivent avoir une teneur d'environ 30-35 kgs de SO2 par m3.En partant de solutions chauffées modérément, par esemple à 25 C,
<Desc/Clms Page number 4>
25 C, cette teneur est déjà obtenue pour une richesse de la solution de 25 kgs de SO2 par m3. Cette richesse peut être atteinte, en partant des gaz de grillage ordinaires, en utilisant une surpression d'environ 3 atmosphères. Pour des gaz plus pauvres on doit appliquer une pression d'ab- sorption conséquemment plus élevée. On peut, toutefois, se servir de solutions ayant une plus faible teneur en SO2 car il n'est pas essentiel que les gaz aient une richesse en SO2 correspondant à 18-20% en volume quand il s'agit du procédé par contact.
Cette forte teneur permet seulement, même pour ce genre de procédé, de pouvoir travailler égale- ment avec des gaz froids. Comme la chaleur de réaction de gaz aussi riches est suffisante pour conserver la marche de l'opération, on peut se contenter de chauffer la masse de contact seulement au début jusqu'à la température de réac- tion.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un appareillage pour la réalisation du procédé selon l'inven- tion.
Le compresseur A comporte trois cylindres, le cylindre à vapeur a, le cylindre compresseur b et le cylindre de dé- tente c. Ce dernier a pour fonction de rendre utilisable, de la façon connue, la tension des gaz non absorbés pour l'aetionnement du compresseur. Afin que ceci puisse se faire à un degré suffisant on établit, dans la conduite reliant l'absorbeur au cylindre de détente, un appareil réehauffeur B qui peut être chauffé, ou bien par la chaleur perdue dis- ponible, ou bien par chauffage direct. Le cylindre à vapeur a peut évidemment être remplacé par une commande électrique ou par toute autre transmission d'énergie convenable.
Les gaz de grillage, préalablement purifiés, sont aspirés par la eonduite d dans le cylindre de compression b et sont introduits, en étant eomprimés, par la conduite dans la chaudière tubulaire C où ils cèdent leur chaleur de
<Desc/Clms Page number 5>
de compression et cela, avantageusement, au gaz venant de l'absorbeur D par la conduite g, ces gaz pénétrant, ensuite, par la conduite h dans le système tubulaire du réchauffeur B, pour être chauffés davantage avant de pénétrer, par la conduite i, dans le cylindre de détente c.
Les gaz comprimés et froids passent, de l'appareil C, par le bas, dans l'absorbeur D dans lequel règne une sur- pression déterminée et qui est rempli avec des petite frag- ments de coke, ou de toute autre substance appropriée, qui sont aspergés avec de l'eau s'écoulant par le tube k. La solution de SO2, qui s'accumule à la partie inférieure de l'absorbeur et dont le niveau peut être observé à l'acide d'un voyant est chaussée, sous l'effet de la pression rég- nant en D, par la conduite 1, dont le débit est réglable par l'intermédiaire d'une soupape, jusqu'à la partie supéri- eure d'une tour de dégazéification E constituée par une tour ordinaire avec parois en plomb.
Dans celle-ci, qui est également remplie avec du coke en petits fragments, le li- quide, qui ruisselle vers le bas, rencontre un courant d'ar ascendant aspiré par l'ouverture n, se trouvant au bas de la tour E, et par l'intermédiaire d'un aspirateur F et d'une conduite m. Le débit du courant d'air est tel qu'on obtienne un mélange gazeux qui est aussi riche que possible en S02 pour autant que ceci soit en rapport avec la richesse de la solution de S02 d'après la loi Dalton. Le liquide qui est pour ainsi dire débarrassé du SO2 s'écoule constamment par le tube de décharge o. Dans le cas où la solution de SO2, après le ruissellement dans une tour, n'est pas suffisamment dégazéifié, on peut l'amender à la partie supé- rieure d'une deuxième tour et la faire ruisseler sur la masse de remplissage de celle-ci.
L'air doit alors passer, en contrecourant par rapport au liquide, successivement dans les deux tours.
Dans le cas ou on se trouve en présence de vapeurs re-
<Desc/Clms Page number 6>
résiduaires en excès, celles-ci peuvent être mélangées à l'air aspiré pour la degazéification de la solution de SO2.
Cette vapeur serait toutefois condensée dans la partie in- férieure de la tour par le liquide froid qui ruisselle et aurait pour effet que les faibles quantités de SO2, qui seraient restées en solution, seraient réduites encore davantage. Le maximum obtenable pour la teneur en SO2 des gaz est, même dans un tel cas, uniquement dépendant de la température et de la richesse de la solution de SO2, venant de l'absorbeur.
Comme les gaz ne possèdent qu'une faible teneur en eau, en se séparant de la solution froide, on peut, éven- tuellement, s'abstenir de les sécher complètement. Egalement leur chauffage préalable peut être supprimé quand on opère avec une forte teneur en SO2 pour autant que permis. Les gaz passent, alors, directement de l'aspirateur F par le tube p dans le four de contact G qui est chauffé, préalable- ment, à la temperature de réaction. Ce four peut comporter une chemise de refroidissement r ou on peut établir un sys- tème à tubes entre la première et la deuxième couche de con. tact pour évacuer la chaleur de réaction en excès. Ceci peut se faire par refroidissement par l'air ou par les gaz d'échappement froids résultant de l'absorption sous pression en vue de soumettre ces gaz à un réchauffage préalable.
Quand on utilise des gaz très pauvres en SO2, ceux-ci peuvent également être réchauffés préalablement en les fai- sant passer, comme connu, dans la chemise! ou dans le système à tubes avant que ces gaz viennent toucher la première couche de contact. Les gaz pénètrent, par le tube g, dans l'installation d'absorption du SO3.
La valeur économique.du procédé réside dans le fait qu'il permet l'utilisation, sans inconvénient, de tous les gaz dont le traitement direct, selon le procédé par contact
<Desc/Clms Page number 7>
contact, donne lieu à des difficultes. Parmi ces gaz, il y a lieu de citer ceux qui contiennent des poisons gazeux pour les substances de contact, ces poisons gazeux ne pouvant être écartés par des procèdes de purification électrostatiques. Alors que dans ce cas on constate une diminution rapide de l'effet catalytique de la substance de contact, cette dernière conserve, pour un temps illimité, son activité entière quand on utilise un mélange gazeux pur obtenu par le procédé selon l'invention.
Un autre avantage de ce dernier procédé réside dans le fait qu'au lieu de l'air qui est déjà utilisé à moitié pour le traitement pour le grillage ou pour la combustion du soufre, on a recours à de l'air frais qui possède encore sa teneur entière et non-utilisée en oxygène. On peut donc travailler en moyenne avec un volume 3 fois plus grand de gaz et sans chauffage préalable du gaz, ce qui réduit l'en- combrement de l'appareillage de contact en compensation des frais d'établissement de l'installation pour la compression et l'absorption. Au cours du fonctionnement les frais pour le chauffage préalable des gaz disparaissent, ceux-ci étant souvent très élevés quand on procède par contact se- lon le procédé ancien et à l'aide de gaz pauvres.
A leur place se présentent les frais réduits pour le chauffage des gaz résiduaires sous pression avant leur détente dans la machine, Pour ceci on peut généralement utiliser sans frais dans les installations métallurgiques, les chaleur perdues des fours de réduction ou de fusion.
L'invention ne se limite aucunement à l'exemple in- diqué ci-dessus. Elle peut s'appliquer avantageusement dans tous les cas autres que celui de la fabrication par contact de l'acide sulfurique, où il s'agit d'obtenir un mélange S02-air aussi concentrique que possible (par exemple pour le procède HARGREAVES).
Il
<Desc/Clms Page number 8>
Il est à remarquer, en outre, que l'expulsion par l'air du SO2 gazeux absorbé par l'eau peut également se faire à température élevée et cela en chauffent la solu- tion, en chauffant l'air ou en utilisant un mélange vapeur- air.