<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de récupération d'anhydride sulfureux par absorption et régénération.
Cette invention concerne les procédés dans lesquels des gaz contenant de l'anhydride sulfureux en faible concen- tration, par exemple les gaz provenant du grillage de mine- rais sulfurés, sont traités par un dissolvant convenable hors duquel on chasse ensuite l'anhydride sulfureux par chauffage et/ou par diminution de pression, le dissolvant régénéré étant remployé pour dissoudre de nouvelles quantités d'anhydride sul- fureux. Ces procédés sont appelés ci-après procédés par absorp- tion et régénération pour récupérer le SO2.
On a précédemment suggéré l'emploi de divers dissol- rants non-aqueux à cet effet, mais de tels dissolvants sont
<Desc/Clms Page number 2>
d'un emploi coûteux et les pertes sont difficiles à éviter.
On a aussi proposé l'emploi de l'eau comme dissolvant, mais dans ce cas la solubilité est trop faible pour permettre une opération économique et des grands volumes d'eau doivent cir- culer et être chauffés.
Or on a trouvé que des solutions aqueuses contenant un ou plusieurs sels d'acides sensiblement non volatils ayant des constantes de dissociation comprises entre 1 x 10-2 et 1 x 10-5 mesurées pour une dilution de 40 litres par molé- cule-gramme et à une température de 25 degrés, constituent des dissolvants excellents pour l'exécution du procédé ci- dessus. Lors de l'absorption de l'anhydride sulfureux et de la formation d'acide sulfureux qui en résulte, une double décomposition se produit et un équilibre s'établit entre le sel de l'acide non volatil et l'acide sulfureux d'une part, et un sulfite ou bisulfite et l'acide non volatil libre d'au- tre part.
Si l'acide non volatil est convenablement choisi, en tenant compte de sa constante de dissociation, cette dou- ble décomposition sera poussée assez loin dans le sens de la formation de sulfite ou bisulfite et d'acide libre, pour permettre l'absorption de quantités importantes d'anhydride sulfureux dans la solution. Cependant, en chauffant la solu- tion l'anhydride sulfureux est chassé ce qui rompt l'équili- bre et permet de recouvrer la presque totalité de l'anhydride sulfureux pourvu que l'acide employé soit non volatil à la température de régénération.
Des acides non volatils convenant aux fins de l'in- vention sont l'acide lactique, l'acide glycolique, l'acide citrique, ou l'acide orthophosphorique dont les premières constantes de dissociation (mesurées à la température de 25 C et pour une dilution de 40 litres par molécule-gramme) sont
<Desc/Clms Page number 3>
respectivement 1.4 x 10-4, 1. 5 x 10-4, 1 x 10-3 et 1 x 10-? Pour le cas de l'acide orthophosphorique il est préférable d'employer des quantités d'acide et de radical basique en des proportions donnant un sel ayant la formule générale MH2P04.
Le radical basique peut être un métal alcalin ou alcalino- terreux, ou de l'ammonium ou toute autre base ne provoquant pas de précipitation indésirable. En général, quand l'absorp- tion a lieu dans un laveur ordinaire à tour, il est préféra- ble de choisir le sel soluble d'un métal formant des sulfites ou bisulfites solubles, mais on peut aussi employer un sel insoluble en suspension si on utilise un laveur approprié.
Pour n'importe quel sel donné la quantité de SO2 pouvant être absorbéeest grosso-modo proportionnelle à la quantité de sel dissoute ou tenue en suspension. Le rendement du procédé peut donc être amélioré par l'emploi d'une solution de deux ou plusieurs sels, par exemple NaH2P04 plus NH4H2PO4, et ceci peut encore être amélioré en ajoutant un composé tel que MgEP04 maintenu en suspension. Les sels mélangés ne doivent pas nécessairement provenir des mêmes radicaux acides ou ba- siques, par exemple du citrate de soude peut être mélangé à du phosphate mono-ammonique.
Quand le procédé selon l'invention est employé pour traiter des gaz contenant de l'oxygène libre une certaine par- tie de l'anhydride sulfureux dissous est oxydé, donnant nais- sance à de l'acide sulfurique, et la solution devient donc de plus en plus riche en acide sulfurique. L'acide sulfurique étant un acide beaucoup plus fort que l'acide sulfureux, une proportion croissante des sels provoquant l'absorption du SO2 devient inutilisable à cet effet, et le rendement de l'opé- ration d'absorption est fortement diminué. Pour maintenir le @ rendement du procédé, il faut garder une faible teneur en aci- @
<Desc/Clms Page number 4>
de sulfùrique, par exemple en purgeant de temps en temps une partie du liquide en circulation et en le remplaçant par du liquide frais ne contenant pas d'acide sulfurique.
On peut aussi traiter le liquide circulant ou une partie de celui-ci de manière à en éliminer l'acide sulfurique d'une manière appropriée.
Les sels d'acides non volatils doivent être choisis en tenant compte de la teneur en anhydride sulfureux du gaz à traiter. Il est évident que lors du traitement d'un gaz très pauvre en anhydride sulfureux, la concentration d'équi- libre de l'anhydride sulfureux dissous physiquement dans l'absorbant sera corrélativement petite, et par conséquent pour obtenir la dissolution d'une quantité notable d'anhydri- de sulfureux dans une quantité donnée de liquide, ce liquide doit être relativement moins acide. C'est-à-dire que pour traiter des gaz pauvres en anhydride sulfureux il faut em- ployer le sel d'un acide relativement faible, par exemple du citrate de soude, tandis que pour traiter des gaz riches en anhydride sulfureux il faut employer le sel d'un acide plus fort, par exemple du phosphate ammonique.
On peut aussi em- ployer des mélanges de sels d'acides relativement forts et faibles et le rapport des quantités de ces sels peut être réglé selon la concentration de l'anhydride sulfureux.
EXEMPLE 1 ----------
Une solution contenant 15 grs. de citrate de soude (C6O4H5Na3.51/2 H2O) dans 250 c.c. de solution est employée dans un barboteur pour laver un mélange de gaz contenant 10% d'anhydride sulfureux et 90% d'air. Après absorption complète on trouve que la solution a absorbé 7 grs. d'anhydride sul- fureux par 100 cm3 de solution. La solution ainsi obtenue est régénérée par chauffage à son point d'ébullition et de cette @
<Desc/Clms Page number 5>
manière on récupère un gaz concentré d'anhydride sulfureux contenant en tout 5 grs. d'anhydride sulfureux pour 100 cm3 de solution régénérée.
EXEMPLE 2.
-----------
Un gaz contenant 10 d'anhydride sulfureux est lavé par une solution aqueuse contenant 25 grs. de phosphate mono- ammonique par 100 cm3 et 5,5 grs d'anhydride sulfureux sont absorbés de cette manière par 100 cm3 de la solution. Ensuite on chauffe la solution, et tout l'anhydride sulfureux absor- bé est régénéré.
L'expérience a été répétée en employant une solu- tion contenant, en plus du phosphate mono-ammonique, environ 15 grs. de citrate de soude, et dans ce cas 9,5 grs. d'anhy- dride sulfureux sont absorbés, et 9 grs. sont récupérés en chauffant dans des conditions similaires.
EXEMPLE 3.
-----------
1000 mètres cubes par heure d'un gaz de fonderie re- froidi et nettoyé, contenant 5% en volume d'anhydride sul- fureux, sont lavés dans une tour, par un contre-courant de 2 mètres cubes par heure d'un liquide aqueux contenant 30 grs. de phosphate mono-sodique et 10 grs. de citrate de soude par 100 cm3. Cette liqueur provient de l'étage de régénération dans une phase précédente et contient en plus des consti- tuants ci-dessus, environ 1% d'anhydride sulfureux sous for- me de sulfite.
La chaleur de dissolution du SO2 occasionne une augmentation notable de la température du liquide. Pour réa- gir contre cet effet, une portion du liquide s'échappant est refroidie et ramenée en un point environ au milieu de la tour de lavage. Le liquide sortant contient à' peu près 6. 5 grs de
<Desc/Clms Page number 6>
SO2 par 100 cm3, tandis que le gaz lavé ne contient plus qu'un volume de 0,1 % de SO2.
Le liquide contenant le SO2 dissous est ensuite préchauffé à une température de 85 - 90 et envoyé dans une seconde tour garnie d'organes de remplissage, pourvue à sa base d'un serpentin de vapeur pour chauffer le liquide à son point d'ébullition, le SO2 dissous étant entraîné par le flux montant de vapeur.
Le liquide chaud régénéré sortant de la base de la tour de régénération est d'abord employé pour préchauffer le liquide froid entrant, après quoi il est encore refroidi par de l'eau et renvoyé au sommet de la tour de lavage.
Le mélange de SO2 et de vapeur d'eau s'échappant du sommet de la tour de régénération est refroidi, et de l'anhy- dride sulfureux pratiquement pur est obtenu à raison d'envi- ron 49 mètres cubes par heure (calculés comme gaz sec).
De temps en temps une partie du liquide laveur est refroidie et traitée pour l'enlèvement de l'acide sulfurique.
De l'eau est ajoutée au système, selon les besoins, pour com- penser les pertes de vapeur d'eau pendant la régénération.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé de récupération d'anhydride sulfureux par absorption et régénération, caractérisé par l'emploi d'un dissolvant constitué par une solution aqueuse contenant un ou plusieurs sels d'acides non-volatils ayant des constantes de dissociation comprises entre 1 x 10-2 et 1 x 10-5 mesurées à une température de 25 C et pour une dilution de 40 litres par molécule-gramme.