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Procédé d'élimination d'acide carbonique de mélanges gazeux contenant de l'acide carbonique.
Il est connu d'employer de la chaux pour éliminer l'acide carbonique de mélanges gazeux. De la chaux vive est répartie sur des claies que l'on expose au courant gazeux. Après épuisement du pouvoir absorbant, les claies sont retirées et regarnies de chaux vive.
On a également proposé d'amener le gaz que l'on désire débarrasser de l'acide carbonique, en contact avec de l'hydroxyde de chaux en poudre conduit en circuit fermé. En raison de son poids spécifique plus élevé, le carbonate de calcium obtenu se sépare facilement par tamisage. Il est
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alors possible de ramener dans le circuit d'absorption d'acide carbonique l'hydroxyde de chaux non consommé.
On a trouvé maintenant que l'élimination de l'aci- de carbonique peut se faire d'une façon particulièrement complète et irréprochable, lorsque les gaz à traiter sont conduits en contre-courant par rapport à la chaux fraîche- ment chargée, le débit de chaux et la vitesse d'écoulement du gaz à traiter étant proportionnés de façon que la réac- tion s'accomplisse principalement dans la partie supérieure du dispositif servant à l'absorption.
Il s'est avéré particulièrement utile d'employer la chaux en forme de boules. Par suite de l'absorption d'aci- de carbonique, les boules de chaux fraîchement chargées su- bissent en peu de temps un durcissement suffisant pour ne pas exiger un liant spécial, comme par exemple du ciment. Les boules de chaux, suffisamment durcies de suite après leur introduction dans l'appareil d'absorption ne sont ni écra- sées, ni agglomérées par la pression des boules qui suivent, pendant leur descente dans la partie inférieure du disposi- tif d'absorption. Malgré le durcissement des boules de chaux, on constate le fait surprenant que la transformation en car- bonate de calcium atteint un taux très élevé, par exemple jus- qu'à 90 % et au-delà.
Il est utile d'accroitre la durée de contact entre les boules de chaux et les gaz contenant de l'acide carboni- que, à mesure que l'absorption d'acide carbonique augmente.
On peut le réaliser par exemple en employant un dis- positif d'absorption dont la section de passage s'accroît vers le bas. Il est particulièrement avantageux d'employer une tour qui se retrécit vers le haut et dans laquelle les boules de chaux sont chargées par le haut, tandis que le gaz contenant de l'acide carbonique afflue par le bas. Le gaz débar-
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rassé de son contenu d'acide carbonique quitte la tour au sommet de celle-ci.
Dans une tour d'absorption d'une telle construction, la vitesse du gaz dans la partie inférieure de la tour est notablement plus petite que dans la partie supérieure de la tour. A mesure que les boules de chaux descendent et durcissent de plus en plus, elles restent en contact toujours plus prolongé.avec les gaz à épurer, en raison de la vitesse décroissante de ceux-ci vers le bas de la tour. On atteint ainsi un enrichissement très sensible en carbonate de calcium, qui peut atteindre à l'intérieur des boules de chaux 90 % de CaCO3 et davantage.
La durée de contact entre la chaux et le gaz contenant de l'acide carbonique peut aussi être allongée en soutirant une partie du gaz, par exemple au milieu de la tour d'absorption, et en le ramenant, en circuit fermé, à la base de la tour, le cas échéant ensemble avec du gaz frais.
Au moment du chargement des boules de chaux on constate l'inconvénient que leur surface est humectée par l'eau qu'elles contiennent. Leur capacité d'absorption de gaz s'en trouve fortement diminuée.
Ces inconvénients ne se produisent pas 'quand les boules de chaux subissent un séchage superficiel avant l'emploi. Un tel séchage s'effectue, par exemple, en exposant les boules de chaux, pendant quelque temps, à l'air atmosphérique.
Tout autre mode de séchage peut être appliqué, du moment qu'il supprime la couche d'eau à la surface des boules de chaux.
On produit de cette façon des boules particulièrement aptes à absorber de l'acide carbonique, et dont l'emploi débarrasse les gaz à épurer presque totalement de leur teneur en acide carbonique. L'absorption de CO2 est particulièrement intense dans la partie supérieure de l'appareil d'absorption.
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Si la différence de température ést très grande entre les gaz à traiter et les boules de chaux chargées, il est bon de soumettre celles-ci à un chauffage préalable.
Sans cette adaptation à la température de la chambre de réaction, on perdrait partiellement l'avantage du séchage préalable des boules de chaux, car à l'entrée de l'appareil d'absorption plus chaud celles-ci se recouvrent, par conden- sation, d'une pellicule d'eau entravant le passage du gaz.
EXEMPLE 1.-
L'absorption s'effectue dans une tour cylindrique de 25 cm. de diamètre et de 2,5 m. de hauteur. Le gaz à dé- barrasser de l'acide carbonique est introduit à la base de la tour avec un débit de 100 m3/heure et est évacué au sommet de la tour. Les boules de chaux servant à l'absorption de l'aci- de carbonique sont chargées à l'extrémité supérieure et re- tirées à la base de la tour, après avoir absorbé l'acide car- bonique.
Le gaz introduit dans la tour d'absorption à une température d'environ 15 C n'est porté, dans la partie infé- rieure de la tour, qu'à 18-20 C en raison de la réaction peu intense avec la chaux, tandis que dans le tiers supérieur de la tour d'absorption la température de réaction atteint 37 C.
Il s'ensuit que l'absorption de l'acide carbonique se fait surtout dans la partie supérieure de la tour d'absorption.
L'analyse du gaz indique qu'environ 80% de l'acide carbonique contenu dans le gaz est fixé dans la partie supérieure de la tour.
Le gaz sortant du dispositif d'absbrption est pra- tiquement exempt d'acide carbonique. Les boules de chaux re- tirées au bas de la tour sont transformées à concurrence de 90 % en carbonate de chaux.
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EXEMPLE 2.-
On se sert, en vue de l'absorption, d'une tour de 5 m. de hauteur, dont le diamètre est de 1 m. à la base et de 50 cm. au sommet. Le gaz à débarrasser de l'acide carbonique est introduit dans la tour à l'extrémité inférieure et évacué à l'extrémité supérieure de celle-ci. Les boules de chaux ser- vant à l'absorption de l'acide carbonique sont chargées à l'extrémité supérieure retrécie de la tour et retirées à la base de celle-ci, après absorption de l'acide carbonique. Le gaz entrant présente, dans la partie inférieure de la tour, une vitesse d'environ 0,5 m/sec, et dans la partie retrécie de la tour, une vitesse de 2 m/sec. L'acide carbonique absorbé par les boules transforme, dans la partie supérieure de la tour, environ 40 % de l'oxyde de calcium en carbonate de cal- cium.
Le taux de transformation atteint environ 95 % quand les boules arrivent au bas de la tour. Le gaz quittant la tour est presque exempt d'acide carbonique.
EXEMPLE 3.-
Un récipient vertical de 750 mm de diamètre et de 5 m. de hauteur est alimenté, à l'aide d'un dispositif appro- prié, de 300 kg. d'hydrate de chaux par heure, l'hydrate de chaux étant à l'état de boules préalablement séchées. Les boules de chaux traversent le récipient et sont évacuées, à la base de celui-ci, au moyen d'un dispositif approprié.
En contre-courant par rapport à la chaux, on con- duit par heure environ 2000 m3 de gaz contenant environ 2,5 % de C02. Alors que l'emploi de boules de chaux non séchées ne réduit la teneur en CO2 que jusqu'à environ 0,6 %, les boules de chaux traitées conformément à l'invention permettent au gaz de quitter le récipient de réaction à l'état pratiquement exempt d'acide carbonique.
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Le procédé décrit peut subir diverses modifications, sans qu'on sorte pour cela du cadre de l'invention.
Au lieu de boules de chaux on peut évidemment utiliser la chaux sous d'autres formes, par exemple des bâtonnets, cubes ou autres polyèdres. Les appareils d'absorption peuvent être des hautes tours ou des appareils raccordés en série, dans lesquels on introduit les boules de chaux à l'aide de vis transporteuses, de transporteurs à godets ou de bandes transporteuses. A la partie inférieure des appareils d'absorption on peut prévoir des joints hydrauliques qui permettent d'évacuer les corps d'absorption usés sans que des fuites de gaz puissent se produire.
Quant aux dimensions des boules de chaux utilisées, un diamètre de 7 à 16 mm s'est avéré particulièrement avantageux. Le rapport entre la masse des corps d'absorption et leur surface est pratiquement le meilleur avec des boules de ces dimensions.
REVENDICATIONS
1) Procédé d'élimination de l'acide carbonique de gaz, à l'aide de chaux, caractérisé en ce que le gaz à débarrasser de l'acide carbonique est conduit, dans un dispositif d'absorption, en contre-courant par rapport à la chaux fraîchement chargée, la quantité de chaux et la vitesse d'écoulement du gaz à débarrasser de l'acide carbonique étant proportionnées de façon que la réaction s'accomplisse principalement dans la partie supérieure du dispositif d'absorption.
2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la durée de contact entre la chaux et le gaz contenant de l'acide carbonique est augmentée à mesure que la chaux absorbe de l'acide carbonique.