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Procédé d'épuration, travaillant sous réfrigération, de gaz de fabriques de coke, d'usines à gaz, de distillàtion et autres destinés à être conduits à distance, et installation pour l'exé- cution de ce procédé.
On a déjà proposé un procédé d'épuration pour les gaz de fabriques de coke, d'usines à gaz, de distillation et autres, destinés à être conduits à distance, dans lequel le gaz, après la séparation de la majeure partie du goudron, est fortement réfrigéré, c'est-à-dire réfrigéré plus fortement que jusqu' à présent, donc à une température inférieure à 10-15 , le cas échéant même jusqu' à -10 .
L'objet de la présente invention est un perfectionnement de ce procédé connu. L'invention a pour but l'adaptation parti - culière du procédé mentionné ci-dessus à des cas spéciaux, qui n'ont pas été considérés dans les exemples de réalisation connusjusqu'à présent du dit procédé.
L'invention consiste à conduire le dit procédé d'épuration de gaz connu de telle sorte que la réfrigération à basse tempéra-
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ture du gaz est poussée au moyen de réfrigérants d'une résistan- ce au froid correspondantejusqu'à des températures tellement basses - de préférence jusqu'à des températures de - 10 C.
et au-dessous --que ces températures correspondent aux températures les plus basses à attendre dans le réseau de canalisation à distance du gaz, et - dans le cas où il s'agit de soustraire encore au gaz avant son entrée dans le réseau de canalisation à distance de l'huile (par exemple du benzol et ses homologues) au moyen de corps absorbants à grande surface (par exemple du charbon actif, du gel d'acide silicique et d'autres corps ana - logues) - au moins à des températures tellement basses que les vapeurs d'eau contenues dans le gaz sont éliminées en quantité telle que les corps à grande surface ne sont plus affectés dans leur pouvoir absorbant par une absorption d' eau.
L'invention permet de rendre le gaz propre à la conduite à distance même dans les cas où il est à prévoir que le réseau de canalisation est régulièrement exposé pendant un temps pro - longé à des températures spécialement basses, comme cela se présente par exemple dans les pays du Nord. Car l'emploi de liquides réfrigérants autres que l'eau ammoniacale - par exem - le des solutions de sel, la glycérine et d'autres liquides forte réfrigération connus - permet de pousser le procédé de réfrigération connu et mentionné ci-dessus même au-delà des limites proposées à titre d'exemple jusqu'à présentjusqu'à des températures qui se trouvent encore sensiblement au-dessous de - 10 .
Un gaz traité de cette façon peut alors être introduit, sans danger de séparation d'eau dans le réseau de canalisation, même dans des conduites qui sont exposées pendant un temps pro - longé à des températures descendant jusqu'à - 20 ou - 30 ,
Dans des publications du procédé mentionné ci-dessus on a déjà attiré l'attention sur le fait qu'un gaz traité oonformé - ment à ce procédé est tellement débarrassé de goudron et de vapeurs de goudron que le benzol peut être éliminé de ce gaz au
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moyen de charbon actif.
Or les propositions indiquées ci-dessus dans les grandes lignes, pour de nouvelles formes de réalisa - tion du procédé connu tiennent justement compte aussi des cas, dans lesquels on veut extraire du gaz les benzols au moyen de charbon actif et d'autres corps à grande surface, tels que les gels - par exemple le gel de silice - - Car ces corps à grande surface travaillent d'autant plus favorablement et plus écono - miquement que le degré de sécheresse du gaz est élevé., Or grâce aux nouveaux modes de réalisation du procédé mentionnés le degré de sécheresse est sensiblement accru.
Le nouveau mode de réalisation du procédé convient spécia lement aussi pour les cas dans lesquels le gaz est déjà exempt d'ammoniac avant sa réfrigération à basse température, et où par conséquent l'emploi de 1 eau ammoniacale ou de liquides aqueux oomme liquide réfrigérant et de lavage pourrait être indésirable. Dans ces cas on peut aussi travailler suivant le nouveau procédé soit par échange de chaleur indirect dans des réfrigérants à surface de contact, soit par échange de chaleur direct avec un liquide réfrigérant qui sert en même temps de liquide de lavage.
L'invention s'étend en outre encore sur la proposition, dans les modes de réalisation du procédé dans lesquels on travaille avec réfrigération directe à basse température et lavage du gaz, d'employer seuls ou additionnellement comme réfrigérants à basse température des liquides qui absorbent l'eau avidement de la façon connue (qui sont hygroscopiques).
Comme liquides de ce genre qui sont susceptibles d'être réfri - gérés fortement à basse température tout en agissant comme ab - sorbants d'eau, il y a lieu de considérer par exemple : la glycérine, l'alcool, l'acide sulfurique, le chlorure de calcium, le rhodanure de calcium, etc.
Dans l'application de cette proposition le séchage devient encore plus complet, de sorte qu'en tenant compte de cet effet
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d'absorption d'eau on réalise dans certaines circonstances en - core un séchage suffisant du gaz, sans devoir recourir des températures particulièrement basses lors de la réfrigération à basse température.
L'invention se rapporte en outre à un procédé de réfrigé - ration polyphasée. Plus particulièrement ce mode de réalisation polyphasé du procédé peut être exécuté par exemple de telle sorte que dans la première phase du procédé (ou dans les pre - mières phases) on travaille avec réfrigération indirecte en employant un réfrigérant résistant au froid, par exemple des huilée réfractaires au froid, des solutions de sel ou d'autres véhicules de froid appropriés, tandis que dans la seconde phase du procédé (ou dans les phases suivantes du procédé) on utilise un liquide réfrigérant qui est en même temps hygros - copique et vient directement en contact avec le gaz épuré.
Conformément à ces propositions on peut imaginer aussi des pro - cédés de réfrigération à basse température polyphasés, suivant lesquels on travaille dans la première phase du procédé (ou dans les premières phases du procédé) par échange de chaleur direct avec des liquides réfrigérants qui ne produisent pas d'effet absorbant d'eau ou qui produisent un effet absorbant inappréciable, tandisque dans la seconde phase (ou dans les phases suivantes) on emploie des liquides réfrigérants forte - ment hygrosoopiques.
L'avantage que ce groupe de modes de réalisation du procédé de réfrigération à basse température offre aux gaz, consiste en ce qu'aux fluides de réfrigération et de lavage hygroscopi - ques on amène un gaz qui a déjà été débarrassé d'une partie essentielle de sa teneur en eau. De cette façon le rendement du fluide de lavage hygroscopique est notablement accru, même multiplié dans certaines circonstances, parce que ce fluide peut conserver plus longtemps sa forte concentration et qu'il n'a plus comme fonction que d'extraire le restant de la teneur
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en va,peur d'eau du gaz préalablement séché.
On peut aussi exécuter avantageusement un procédé de ré - frigération à basse température à plusieurs phases conformé - ment aux propositions ci-dessus en faisant réfrigérer préala - blement le gaz par un liquide fortement hygroscopique et ré - fraotaire au froid, d'abord dans une première phase de la réfrigération à basse température par échange de chaleur in - direct, et en amenant ensuite le même liquide réfrigérant dans la seconde phase de la réfrigération à basse température en contact intime et direct avec le gaz préalablement épuré. On réalise alors, en employant un seul courant de fluide réfrigé - rant, également les avantages spéciaux mentionnés ci-dessus.
Inversement la disposition peut aussi être telle que le fluide réfrigérant hygroscopique est employé d'abord dans la dernière phase du procédé par échange do chaleur direct en vue du sé - chage final du gaz, et utilisé ensuite par échange de chaleur indirect dans l'une ou l'autre des premières phases du procédé.
L'invention consiste également à réaliser les différentes propositions nouvelles avec application de pression, en exécu - tant dans le cas d'une réalisation polyphasée du procédé, soit toutes les phases, soit une partie des phases avec emploi ou utilisation simultané de la pression.
De ce fait on obtient aussi conformément à cette invention des modes de réalisation du nouveau procédé, dans lesquels par exemple des phases préalables de la réfrigération à basse tem - pérature sont intercalées devant l'installation de machines comprimant le gaz en vue de son transfert à distance, tandis que l'épuration finale et le séchage du gaz au moyen de fluides absorbant l'eau ne sont effectués que derrière l'installation de compression avec utilisation de la pression de compression ou de transfert.
L'invention embrasse encore des combinaisons des proposi - tions déjà mentionnées. A titre d'exemple on peut suivant cette
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invention arranger le procédé en exécutant la méthode de réfri- gération a basse température en plusieurs phases de telle sorte que dans la première phase du procédé (ou dans les premières phases) on élimine - par exemple par réfrigération indirecte au moyen d'un réfrigérant quelconque - notamment la naphtaline, et en éliminant dans une seconde phase du procédé (ou dans les phases suivantes) principalement de l'ammoniac au moyen de l'eau ammoniacale fortement réfrigérée et par échange de chaleur direct, le gaz étant ensuite traité dans une phase suivante du procédé par échange de chaleur direct au moyen de liquide ré - friseront absorbant l'eau.
Dans cette opération on peut intro - duire au début du procédé une phase de traitement, dans laquel - le le gaz est traité par échange de chaleur direct avec de l'huile de lavage dissolvant la naphtaline et servant de fluide réfrigérant.
L'un des avantages de ces différents modes de réalisation polyphasés du procédé de réfrigération à basse température en vue de l'épuration consiste en ce que chaque phase subséquente du procédé profite de la réfrigération précédente de la phase de procédé qui la précède, de sorte que le refroidissement du fluide réfrigérant qui est employé dans les phases subséquentes du procédé, n'exige qu'une dépense d'énergie relativement mini - me.
L'invention conduit à des formes de réalisation détermi - nées d'installations pour son exécution, dont quelques-unes sont décrites ci-après à titre d'exemple et qui peuvent servir à expliquer différentes possibilités de réalisation du nouveau procédé.
Les figs.1-3 du dessin annexé représentent schématiquement trois installations différentes pour la réalisation du nouveau procédé. Dans ces figures :
1 est le four à coke produisant le gaz. 2 est le bouilleur d'une machine frigorifique à absorption, dont les autres éléments
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sont décrits plus loin. 3 est un réfrigérant indirect, tel qu'il est connu généralement par exemple sous la dénomination de " réfrigérant Reutter Il. 4 est un aspirateur de gaz. 5 est un laveur à ammoniac, dans lequel - par exemple au moyen d'acide sulfurique dilué - une partie de 1 ammoniac du gaz est liée d'une façon connue comme telle. 6 est un épurateur à soufre travaillant avec une matière d'épuration de gaz. 7 est un échan- geur de chaleur.
8 est un récipient dont l'intérieur est rempli de couches de matières à grande surface, telles que le charbon actif, le gel d'acide silicique, etc. Ce réoipient sert de séparateur de benzol. 9 est un réfrigérant à basse température travaillant à ruissellement direct et qui, suivant le mode de réalisation choisi du nouveau procédé, fonctionne avec de l'eau ammoniaoale diluée et réfrigérée comme fluide réfrigérant et en même temps comme fluide de lavage pour le gaz. 10 est un réfrigérant à basse température travaillant d'une façon analogue et fonctionnant par exemple avec un agent réfrigérant hygrosco - pique et réfractaire au froid. 11 est une installation pour la compression du gaz épuré complètement (fig.2) ou partiellement (fig.3). 12 est un récipient séparateur de naphtaline.
13 est un refroidisseur pour le fluide réfrigérant agissant dans le réfrigérant 9. 14 est un refroidisseur correspondant pour le fluide réfrigérant travaillant dans le réfrigérant 10. 15 est un concentrateur pour une partie du fluide réfrigérant hygrosco- pique qui a quitté le réfrigérant 10. 16 est un réfrigérant pour le fluide réfrigérant concentré qui a quitté le conoentra - teur. 17 est le concentrateur de la machine frigorifique à ab - sorption déjà mentionnée plus haut. 18 est un échangeur de chaleur de cette machine frigorifique. 19 est la pompe de cir - culation pour le fluide avec lequel fonctionne la machine fri - gorifique. 20 est l'absorbeur de la machine frigorifique.
21 indique des pompes de circulation pour les fluides réfrigérants des différents réfrigérants 9 et 10 (Fig.l et fig.2) respective-
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ment des réfrigérants9, 10, 22 et 24 (fig.3). 22 (fig.3)et 24 (fig.3) sont d'autres réfrigérants à basse température pour l'échange de chaleur direct, dont la disposition et le mode de fonctionnement correspondent à ceux des réfrigérants à basse température 9 et 10 déjà mentionnés et qui sont en liaison par des conduites tubulaires avec des refroidisseurs respectivement 23 et 26 pour le refroidissement du fluide réfrigérant.
Entre le réfrigérant de gaz 24 et le refroidisseur 26 est intercalée une cuve ou fosse de séparation 25. 2? est la conduite de cir - culation pour le fluide réfrigérant du réfrigérant de gaz 22.
28 est la conduite de circulation pour le fluide réfrigérant de l'appareil réfrigérant 24. 29 est le barillet de la batterie dé fours à coke 1. De ce barillet part la conduite de gaz 30, dans laquelle sont intercalés les différents appareils d'épura - tion, de réfrigération, et de réfrigération à basse température et de séparation mentionnés plus haut, de la façon indiquée aux dessins. 31 est la conduite de circulation pour le fluide de fonctionnement du réfrigérant à basse température 9. 32 sont les crépines du réfrigérant à basse température 9.33 est la conduite de circulation pour le réfrigérant à basse température 10 muni de crépines 34. 35 indique la conduite de chaleur per - due de la machine de compression 11.
Elle débouche dans le bouilleur 2 de la machine frigorifique à absorption et lui amène la chaleur perdue de la machine de compression 11. 36 est un embranchement qui amené au compresseur 15 la chaleur perdue de la machine de compression 11. 37 est une partie de la conduite de circulation pour le fluide de fonctionnement de la machine frigorifique à absorption, cette conduite amenant au bouilleur 2 de la machine frigorifique une solution enrichie par exemple avec de l'ammoniac.
Ce bouilleur reçoit en dehors de la chaleur perdue de la machine de compression 11 encore la chaleur sensi - ble du gaz brut venant à l'état chaud du four à coke par la conduite 30. 38 est une conduite par laquelle la solution pauvre
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débarrassée d'ammoniac dans le bouilleur, quitte celui-ci pour céder dans l'échangeur de chaleur 18 une partie de la chaleur qu'elle a absorbé dans le bouilleur, à la solution riche de la conduite 37. 39 est une conduite par laquelle l'ammoniac ex - pulsé dans le bouilleur 2 quitte celui-ci à 1 état gazeux pour être comprimé dans le condenseur 17 sous une pression oorres - pondante et amené ensuite comme ammoniac liquéfié aux réfrigé - rants 13 et 14.
Dans ces réfrigérants 13 et 14 il se produit de la façon connue une vaporisation de l'ammoniac qui est amené par la conduite 40 à l'absorbeur 20, et cela en même temps que la solution pauvre arrivant par la conduite 38 de l'échangeur de chaleur 18. Dans l'absorbeur il se forme de nouveau avec réfrigération de la solution d'ammoniac riche qui est refoulée de nouveau par la pompe 19 dans la conduite 37 et ramenée de cette façon en circuit fermé au bouilleur 2.
Dans la forme de réalisation de l'installation représentée à la fig.1 le gaz passe par la conduite 30 en traversant suc - cessivement un réfrigérant Il Reutter " 3, une pompe 4, un la - veur à ammoniac 5, une installation d'épuration à soufre 6, un échangeur de chaleur 7, ensuite les deux réfrigérants à basas température 9 et 10 pour arriver dans le séparateur de benzol 8. En quittant celui-ci, le gaz revient encore une fois dans l'échangeur de chaleur 7, afin de céder, dans celui-ci, une partie de son froid au gaz allant vers le réfrigérant à basse température 9.
Le réfrigérant à basse température 9 fonctionne par exem - ple avec de l'eau ammoniacale fortement réfrigérée, avec de l'huile fortement réfrigérée ou avec tout autre fluide réfri - gérant approprié. Suivant la basse température choisie, la naphtaline, l'eau ammoniacale et des traces de goudron éven - tuelles sont séparées pratiquement sans laisser de traces dans ce réfrigérant.
La teneur en eau restante est expulsée dans le réfrigérant à basse température 10 au moyen d'un fluide réfri -
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gérant hygroscopique qui sert en même temps d'agent de lavage, après quoi cet agent ou fluide employé en circuit fermé - par exemple une solution de chlorure de calcium - est refroidi de nouveau dans le refroidisseur 14 et régénéré partiellement dans le concentrateur 15 et le réfrigérant 16 disposé derrière c elui- c i.
Dans la forme de réalisation de la fig. 2 les deux réfri - gérants à basse température sont superposés. Dans cette dispo - sition la totalité de l'épuration et de la réfrigération à basse température du gaz se trouve encore devant le compresseur 11.
La fig.3 montre une autre possibilité de réalisation du procédé de l'invention par une autre forme d'exécution et une autre disposition de toute l'installation. L'épurateur à soufre 6 est intercalé entre deux réfrigérants à basse température 9 et 22, dont le réfrigérant à basse température 9 fonctionne par exemple avec de l'eau ammoniacale fortement réfrigérée, et le réfrigérant à basse température 22 avec de l'huile de lavage fortement refroidie et dissolvant la naphtaline.
Le gaz ainsi traité passe alors dans le compresseur 11 et est débarrassé, dans un réfrigérant-laveur placé derrière celui-ci, par lavage à l'eau froide, des dernières traces d'ammoniac qui pourraient s'y trouver encore, le gaz étant finalement débarrassé des dernières traces d'eau dans le réfrigérant à basse température 34 fonctionnant avec du liquide réfrigérant hygroscopique. Le gaz passe alors, complètement sec et fortement refroidi - par exemple à une température de - 20 - vers le séparateur de benzol 8 qui est rempli suivant une méthode connue quelconque de matières à grande surface absorbant le benzol.
Le mode de réalisation mentionné en dernier lieu, du nouveau procédé avec une installation suivant la fig. 3 convient particulièrement pour le traitement de très grandes quantités de gaz dans de vastes usines, tel qu'il se présente dans les installations
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fournissant du gaz à grande distance.
REVENDICATIONS.
1. Un procédé d'épuration travaillant avec réfrigération pour les gaz de fabriques de coke, d'usines à gaz, de distilla - tion et autres analogues destinés à être conduits à grande distance, dans lequel la séparation des matières à éliminer du gaz (notamment la naphtaline, l' ammoniac, l'eau) s'effectue avec ou par l'emploi d'une réfrigération dite " à basse tempé - rature " (c'est-à-dire une réfrigération du gaz à épurer jusqu'au dessous de 10 à 15 C., de préférence au-dessous de 0 C.
), cet- te réfrigération à basse température étant effectuée par échan- ge de chaleur direct ou indirect avec un fluide réfrigérant, caractérisé par le fait que la réfrlgération à basse température du-gaz est poussée au moyen de fluides réfrigérants réfractaires au froid jusqu'à des températures tellement basses - de préfé - rence jusqu'à des températures de - 10 C. et au-dessous - que ces températures correspondent aux températures du gaz les plus basses à attendre plus tard dans le réseau de canalisation et - dans le cas où il s'agit en outre d'éliminer du gaz avant son entrée dans le réseau de canalisation, des huiles (par exem- ple du benzol et ses homologues) au moyen de matières absorban - tes à grande surface (par exemple du charbon actif,
le gel d'a- cide silicique et d'autres analogues) - au moins à des tempéra - tures tellement basses qu'il se produit une élimination de la vapeur d'eau contenue dans le gaz en quantité telle que les matières à grande surface ne sont pas affectées par l'absorption d'eau dans leur pouvoir absorbant.