BE424964A

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Description

"PROCEDE & DISPOSITIF POUR LA DESULFURATION DES GAZ COMBUSTIBLES"
Aux procédés connus d'épuration du gaz par masses fer- rugineuses naturelles ou artificielles (ci-après dénommées "masses"), on reproche principalement l'obligation de mettre en oeuvre des volumes considérables de cette masse. En effet, la désulfuration du gaz de ville exige, pour 1.000 m3 de gaz traité par jour, un minimum de un m3 de masse très active.

Cette masse doit être régénérée après épuration de 4 à 5.000 m3 de gaz; la meilleure masse ne supporte qu'un nombre limité de régénérations. Les masses connues se présentent sous forme de matières pulvérulentes qu'il est indispensable d'humidifier fortement, il en résulte une perte de charge considérable et; de plus, on doit avoir recours à des dispositifs spéciaux per- mettant une répartition en couches minces.

Le procédé Objet de l'invention fait usage d'un cata- lyseur d'épuration en forme de granulés, de préférence cylin- driques, opposant un minimum de résistance au passage du gaz.

La vitesse de réaction de ce nouveau catalyseur étant incompa- rablement plus grande que celle de la meilleure masse connue, on peut par rapport aux procédés usuels, réduire à moins d'un cinquième le volume nécessaire et opérer sur des hauteurs de couche 5 à 10 fois plus grandes tout en diminuant la perte de charge.

Contrairement à la masse connue qui entre en réaction avec formation de sulfure de fer, le catalyseur d'épuration, utilisé dams la présente invention, transforme en présence d'oxygène sans excès ou en faible excès l'hydrogène sulfuré en soufre, qui se dépose dans ses pores, et en eau. La catalyse ne cesse qua lorsque les pores sont pour la plupart remplis de sou- fre. La revivification du catalyseur se fait sans déplacement, soit par extraction liquide, soit par expulsion du soufre ac- cumulé à l'aide de vapeur surchauffée. Le catalyseur n'est al- téré ni par la présence des goudrons normaux du gaz, ni par les poussières, et conserve son activité même après un grand nombre de régénérations.

Le nouveau catalyseur est obtenu par imprégnation de charbon actif avec des oxydes de fer. La présence de quantités notables de cuivre, manganèse ou de métaux précieux n'est pas à recommander. En effet, l'inventeur a constaté que le cuivre et le manganèse favorisent la combustion de l'oxyde de carbone et du méthane, et que les métaux précieux catalysent l'oxyda- tion de l'hydrogène.

Des supports autres que le charbon actif ne donnent que des résultats inférieurs. Ainsi, la ponce imprégnée n'a d'effet catalytique suffisant que lorsque, par le procédé d'imprégnation, on réalise une extrême division de l'oxyde de

fer; mais on risque alors de brûler; en quantité sensible, l'oxyde de carbone, le méthane et l'hydrogène, et l'activité du catalyseur baisse rapidement à l'usage ; le gel de silice imprégné de fer nécessite un séchage du gaz avant épuration, sinon la durée d'efficacité du catalyseur tombe au-dessous des limites économiques.

On obtient un excellent catalyseur en faisant, par exemple, bouillir du charbon actif granulé dans une solution commerciale de chlorure ferrique jusqu'à ce que le perchlorure de fer ait pénétré à coeur. On lave ensuite très sommairement, puis on laisse égoutter. Le charbon ainsi imprégné est versé dans une solution bouillante de carbonate de soude ou de soude caustique; on maintient à l'ébullition pendant un temps suffi- sant pour précipiter la totalité du fer. Tout le fer étant pré- cipité, on lave à fond, de préférence à chaud.

En soumettant le charbon ainsi imprégné à l'action de la vapeur surchauffée à la température comprise entre 300 et 450 on améliore sensible- ment ses qualités, c'est-à-dire que l'on supprime presque tota- lement sa sensibilité aux poisons et son action oxydante sur l'oxyde de carbone, l'hydrogène et le méthane, sans altérer son pouvoir catalysant vis-à-vis de l'hydrogène sulfuré.

Un catalyseur comme celui obtenu dans les conditions sus-mentionnées, est susceptible d'épurer, sans régénération intermédiaire, 100.000 à 160.000 fois son volume de gaz conte- nant environ 0,1 pour cent en volume d'hydrogène sulfuré.

On peut également imprégner le charbon de toute autre manière, par exemple avec une solution colloïdale d'oxyde de fer, et provoquer la coagulation au sein du charbon, mais ces procé- dés n'ont pas donné de résultats supérieurs à celui indiqué ci- dessus.

Il est possible d'mprégner le charbon avant activa- tion ou d'activer chimiquement le charbon à l'aide de sels de

fer, mais il est alors plus difficile d'obtenir des supports de porosité aussi appropriés que ceux qu'offrent les charbons acti- vés par la vapeur en partant de matières premières appropriées.

On effectue la catalyse de préférence à basse tempé- rature, c'est-à-dire entre 20 et 60 , pour éviter des réactions secondaires qui diminuent le pouvoir calorifique du gaz et em- pêchent une élimination totale de l'hydrogène sulfuré.

Avec un catalyseur tel qu'on peut l'obtenir comme indiqué ci-dessus, on obtient, entre 26 et 45 , une élimination pratiquement totale de l'hydrogène sulfuré, sans diminuer d'une façon sensible ni le pouvoir calorifique du gaz, ni sa teneur en oxyde de carbone, hydrogène, méthane ou autres hydrocarbures.

Ce catalyseur est d'une insensibilité remarquable vis-à-vis des poisons de la catalyse; les goudrons trop gros pour pénétrer dans les pores actifs, ne diminuent que dans de faibles proportions la vitesse de réaction du catalyseur. Son faible pouvoir adsorbant vis-à-vis de l'eau permet l'épuration d'un gaz simplement débarrassé de l'eau vésiculaire, mais non spécialement séché. Si en cours d'utilisation le catalyseur a été mouillé outre mesure et subit de ce fait un ralentissement notable de la vitesse de catalyse, il suffit de le sécher pour lui rendre toutes ses propriétés initiales.

La transformation de l'hydrogène sulfuré en soufre dégage de la chaleur, de sorte que, dans certains cas, il est indiqué d'utiliser deux couches successives de catalyseur pour permettre un refroidissement intermédiaire convenable.

La totalité du gaz à épurer traverse d'abord la pre- mière couche, à l'entrée de laquelle on ajoute environ la moitié de l'air nécessaire. Après refroidissement du mélange à moitié épuré, on introduit le restant d'air nécessaire et on fait pas- ser le mélange sur la couche suivante. Au besoin, on peut aug- menter le nombre de couches successives.

En opérant dans des conditions comparables, d'une part selon le procédé connu, d'autre part avec le catalyseur objet de l'invention, sans refroidissement intermédiaire, donc dans des conditions favorables à l'oxydation de l'oxyde de carbone, de l'hydrogène et des hydrocarbures, on a obtenu les résultats indi- qués ci-dessous à titre d'exemples de réalisation de l'invention.

EXEMPLE 1 - Désulfuration du gaz de ville :
Procédé connu : sur 1.000 litres de masse d'épuration naturelle fralche et de très bonne qualité, on fait passer 1. 000 m3 de gaz par jour. Pour une teneur en hydrogène sulfuré à l'entrée de 3 litres 400 par m3; on constate, à la sortie, une teneur de 0 litre 160.

Procédé suivant l'invention : sur 100 litres de cata- lyseur, on fait passer également 1. 000 m3 de gaz par jour. Pour une teneur à l'entrée de 3 litres 800 d'hydrogène sulfuré par m3, on constate, à la sortie, une teneur de 0 litre 100 à 0 litre 200.

EXEMPLE 2 - Désulfuration du gaz de gazogène.

En faisant passer sur 100 litres du nouveau catalyseur, 1. 000 m3 de gaz par jour, la teneur en hydrogène sulfuré passe, de 1 litre 100 à 1 litre 200 à l'entrée, à 0 litre 020 à 0 litre 080 à la sortie.

Dans le cas de l'épuration du gaz de ville par la masse ferrugineuse naturelle ou artificielle, c'est-à-dire selon les procédés usuels, 1. 000 litres de masse sont épuisés après passage de 4.000 à 5.000 m3 de gaz., La masse épuisée doit être retirée de l'épurateur et régénérée par oxydation à l'air.

Après moins d'une dizaine de régénérations, la masse est géné- ralement éliminée.

Dans l'épuration par oatalyse suivant l'invention, un volume de catalyseur 10 fois moindre permet de désulfurer un volume double de gaz ; régénération du catalyseur se fait sans

@ déplacement ni main d'oeuvre coûteuse, par exemple, par simple balayage à la vapeur surchauffée à 300 ou plus, en vingt fois moine de temps qu'il n'en faut pour régénérer la masse ferrugi- neuse.

Aussi bien dans l'épuration du gaz de ville que dans la désulfuration du gaz de gazogène, le nombre de régénérations successives du catalyseur est pratiquement illimité, et l'usure mécanique du catalyseur est minime lorsqu'on prend quelques précautions dans la désorption du soufre.

Le dispositif de réalisation du nouveau procédé consis- te en un appareillage métallique permettant la répartition du catalyseur en une ou plusieurs couches successives. A l'entrée de chaque couche se trouve une arrivée d'air ou d'oxygène en quantité proportionnée au volume d'hydrogène sulfuré à éliminer.

Dans certains cas on prévoit, entre deux couches suc- cessives, un dispositif de refroidissement approprié permettant l'élimination des calories dégagées.

Le soufre récupéré plus ou moins souillé, peut être purifié ou utilisé comme engrais, insecticide ou fongicide.

La désulfuration par le procédé objet de l'invention peut être appliquée séparément ou conjointement à l'épuration connue, soit en série, soit en parallèle.

Suivant l'invention, d'autres gaz combustibles pour- raient être traités d'une façon analogue à celle qui vient d'ê- tre décrite avec des résultats comparables.

Claims

R E S U M E L'invention a pour objet un nouveau mode de réalisa- tion de la désulfuration des gaz combustibles.

Elle consiste à remplacer les masses ferrugineuses naturelles ou artificielles connues, par un catalyseur qui transforme, en présence d'oxygène sans excès ou en faible excès, l'hydrogène sulfuré en soufre et eau, sans oxyder d'une manière <Desc/Clms Page number 7> sensible les composants utiles tels que : oxyde de carbone, hydrogène, méthane ou autres hydrocarbures.

Le catalyseur est facilement régénérable et peu sen- sible à l'empoisonnement et (ou) à l'encrassement par les gou- drons et poussières du gaz.

Le catalyseur peut être obtenu par imprégnation à l'oxyde de fer de supports poreux convenables et de préférence de charbon actif. Il est facilement régénérable,' sans perte, ni déplacement.

Le procédé, qui permet une épuration sans perte de charge et assure la désulfuration de toutes variétés de gaz,' peut être appliqué séparément ou conjointement avec les pro- cédés connus.

Le dispositif de réalisation, simple et de dimensions réduites, permet la répartition du catalyseur en une ou plu- sieurs couches successives.