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Procédé d'épuration d'air résiduaire contenant de l'hydrogène sulfuré.
Dans de nombreux procédés de fabrication chimiques on obtient de l'air résiduaire ou d'échappement contenant de l'hydrogène sulfuré, qui, pour des raisons économiques ou hy- giéniques, doit être débarrassé de l'hydrogène sulfuré. Alors que pour les très hautes teneurs en hydrogène sulfuré on dispose de procédés travaillant économiquement, qui permettent un enrichissement de l'hydrogène sulfuré pour obtenir un gaz valant la peine d'être traité ou permettent sa transformation directe en soufre ou en acide sulfurique, il manque une méthode de travail satisfaisante pour l'épuration d'air résiduaire
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à très faibles teneurs en hydrogène sulfuré, tel qu'on en obtient, par exemple, dans le traitement de la viscose dans l'industrie de la soie artificielle et dans l'industrie de la laine cellulosique.
Actuellement, on laisse encore le plus souvent, dans ce cas, l'air résiduaire non purifié s'échapper dans l'atmosphère et dans un petit nombre de cas seulement on essaye de diminuer la teneur en hydrogène sulfuré de l'air résiduaire en le lavant au moyen de lessives diluées, en particulier au moyen de solutions de carbonate de sodium. Or, le carbonate de sodium ne se combine que très lentement avec l'hydrogène sulfuré, de sorte que, malgré l'emploi de grandes tours de lavage, l'utilisation du carbonate de sodium et l'effet d'épuration sont faibles.
Or, on a découvert, selon l'invention, qu'on peut exécuter ces lavages de gaz avec un résultat sensiblement meilleur en ajoutant de petites quantités d'un charbon actif pulvérulent ou à grain fin à la solution de lavage. La réaction du carbonate de sodium avec l'hydrogène sulfuré est dans ce cas très fortement accélérée, et en fait une addition de 0,2% en poids de charbon - calculée sur le carbonate de sodium - jusqu'à un passage de 0,8 molécule-gramme H2S pour 1 molécule-gramme de carbonate de sodium, produit déjà une augmentation de la quantité de H2S absorbée allant du quadruple au quintuple avec diminution simultanée de la teneur résiduelle de H2S de l'air à 1/5 - 1/6.
En augmentant la teneur en charbon du liquide de lavage ou, en même temps, sa teneur en carbonate de sodium, on peut encore obtenir une accélération supplémentaire de la fixation ou combinaison d'hydrogène sulfuré.
. Le procédé selon l'invention se distingue fondamentalement d'un procédé connu, dans lequel des gaz contenant de l'hydrogène sulfuré sont traités en présence d'air par du charbon actif à l'état suspendu ou flottant, en ce que dans le procédé connu il se forme du soufre qui se dépose dans le charbon actif, tandis que dans le procédé selon l'invention le rôle du
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charbon consiste essentiellement à agir comme catalyseur. Le @ but et l'effet de l'emploi de charbon dans le cas du procédé connu, qui travaille en phase gazeuse, sont donc fondamentalement autres que dans le procédé selon l'invention, dans lequel le charbon actif est employé sous forme de suspension dans une solution alcaline.
Alors que dans l'utilisation de carbonate de sodium seul,,la réaction est terminée par atteinte'd'un état d'équilibre lorsque dans une solution par exemple à 6% environ 20% de sa teneur en carbonate de sodium sont transformés en sulfhydrate de sodium, on constate qu'en présence de charbon actif, non seulement le carbonate de sodium est complètement transformé par réaction, mais qu'en outre une quantité importante d'hydrogène sulfuré'est combinée. Ceci est produit par l'oxydation du sulfhydrate de sodium en hyposulfite, au cours de laquelle une forte action catalysatrice est exercée par le charbon actif.
Une organisation appropriée de l'installation de lavage - par exemple par l'emploi de plusieurs appareils laveurs montés et reliés en contre-courant - permet de fixer avec 1 moléculegramme de carbonate de sodium jusqu'à 2 molécules-grammes d'hydrogène sulfuré, ce qui constitue une diminution importante du coût du procédé de lavage par réduction de la consommation de produits chimiques.
Si au lieu de carbonate de sodium on emploie du carbonate de potassium ou un hydroxyde alcalin, le cours de la réac- tion est en principe le même ; alcalis sont alors, dans la plupart des cas, transformés en partie d'abord en carbonate par la teneur en acide carbonique de l'air résiduaire.
La consommation de charbon actif est très faible puisque le charbon, comme on l'a déjà fait ressortir, joue essentiellement le rôle d'un catalyseur d'oxydation. Avec une partie en poids de charbon, on peut fixer une quantité centuple d'hydrogène sulfuré, de sorte que dans la plupart des cas il n'est pas rentable de séparer le charbon des eaux résiduaires
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de lavage et de le remployer.
Si l'air résiduaire contient, outre l'hydrogène sulfuré, de petites quantités d'anhydride sulfureux - comme c'est le cas par exemple dans la fabrique de soie viscose - l'anhydride sulfureux est aussi combiné. Le cours de la réaction de la combinaison de l'hydrogène sulfuré n'est est pas influencé.
L'effet favorable à la réaction exercé par le charbon actif pour l'hydrogène sulfuré s'exerce aussi sur d'autres composés sulfurés facilement oxydables ; c'est le cas, par exemple, pour le protochlorure de soufre et les composés du soufre qui en dérivent à l'intervention d'alcalis. Le nouveau procédé peut donc aussi être employé pour l'épuration de l'air qui s'échappe des Installations de vulcanisation. Dans ce cas aussi, l'addition de charbon actif-produit une augmentation importante du pouvoir d'épuration du carbonate de sodium.
Quant aux composés sulfurés organiques, on ne constate aucune amélioration de leur oxydabilité dans la solution de carbonate de sodium en présence de charbon actif. C'est vrai aussi, entre autres, pour le sulfure de carbone. Donc s'il s'agit, par exemple, d'épurer de l'air résiduaire qui, à côté de l'hydrogène sulfuré, contient des vapeurs de sulfure de carbone - comme c'est le cas pour l'air qui est évacué par les fabriques de viscose et de laine cellulosique - c'est par préférence presque uniquement l'hydrogène sulfuré qui est ici combiné par oxydation, tandis que le sulfure de carbone ne subit pratiquement pas de diminution, car la décomposition du sulfure de carbone par le carbonate de sodium seul n'a lieu que très lentement.
Par conséquent, on a la possibilité de ne débarrasser cet air résiduaire que de l'hydrogène sulfuré, ce qui facilite sensiblement la récupération séparée, par un procédé d'adsorption, du sulfure de carbone qu'il contient.
Dans la réalisation technique du procédé, un seul appareil laveur - par exemple une tour de lavage ou un laveur
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rotatif - suffit comme espace ou chambre de réaction, lorsque l'air résiduaire a une faible teneur en hydrogène sulfuré.
Dans cette chambre de réaction s'opère alors l'absorption de l'hydrogène sulfuré par la solution de lavage ainsi que, si- multanément, l'oxydation du sulfure formé en hyposulfite par l'effet catalyseur du charbon actif, de sorte que la solution qui s'évacue ne présente plus aucune tension d'hydrogène sul- furé et peut de ce fait être ramenée directement à l'appareil de lavage comme solution de lavage, pour autant que la teneur en carbonate de sodium de la solution n'ait pas été épuisée après qu'elle a traversé une fois l'appareil. Dans le cas de plus hautes teneurs en hydrogène sulfuré de l'air, le temps de réaction disponible dans un seul appareil de lavage ne suffira plus à la réalisation des deux opérations ou processus du procédé, et il est alors à conseiller de travailler avec plusieurs appareils laveurs.
On peut par exemple réaliser cela en montant en série dans le courant d'air plusieurs appareils laveurs travaillant par lavage simple ou par lavage en cycle, l'appareil laveur monté en dernier lieu dans la direction d'écoulement du gaz étant alimenté par ruissellement en solu- tion de lavage composée fraîchement, tandis que l'appareil laveur monté en premier lieu est arrosé de solution de lavage fortement usagée. Une autre possibilité de travail consiste à n'absorber d'abord que l'hydrogène sulfuré du courant d'air à épurer dans un seul ou dans plusieurs appareils laveurs mon- tés en série, une partie seulement de cet hydrogène étant fi- xée par la réaction d'oxydation; cette dernière est ensuite achevée dans un deuxième système laveur qui est traversé par de l'air frais ou d'autres gaz contenant beaucoup d'oxygène.
Le mode opératoire cité en dernier lieu peut aussi être appliqué à la séparation de l'hydrogène sulfuré de gaz qui n'ont pas une teneur en oxygène suffisante pour la réac- tion d'oxydation. C'est le cas, entre autres, pour les gaz combustibles (gaz de cokeries, gaz de générateurs ou gazogè-
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nes) et pour maints gaz résiduaires industriels. A cette dernière catégorie de gaz appartiennent, par exemple, les gaz qui s'échappent du four Claus servant à l'obtention du soufre à partir d'hydrogène sulfuré, lesquels présentent encore une teneur résiduelle en hydrogène sulfuré et en anhydride sulfureux.
Ces gaz pauvres en oxygène peuvent être débarrassés des composés sulfurés dans un système laveur par traitement par une solution de carbonate de sodium contenant du charbon actif. L'oxydation de ces composés sulfurés en hyposulfite est achevée ensuite par traitement de la solution de lavage par de l'air frais dans un deuxième système laveur. La lessive de lavage ainsi rendue exempte d'hydrogène sulfuré peut ensuite être introduite dans le premier système laveur, au cas où la teneur résiduelle en carbonate de sodium fait paraître désirable qu'il en soit ainsi.
Si le pouvoir d'absorption de la solution de carbonate de sodium additionnée de charbon actif devait ne pas suffire à la fixation de l'hydrogène sulfuré dans le premier système laveur, on pourrait l'améliorer par addition d'autres substances d'absorption ayant un haut pouvoir de fixation de l'hydrogène sulfuré, comme, par exemple, les éthanolamines.
Selon le cours de la réaction du procédé, les lessives résiduaires du processus contiennent de l'hyposulfite. Comme la teneur croissante en hyposulfite de la solution ne gêne pas le cours de la réaction, on peut travailler sur des lessives résiduaires à haute teneur, desquelles,après séparation du charbon actif par filtration, de 1'hyposulfite de pureté industrielle peut être isolé, avec une faible dépense de chaleur, par évaporation.
EXEMPLE.
Dans une fabrique de laine cellulosique viscose, on aspira des machines de lavage auxquelles le filé brut est amené, un air résiduaire contenant environ 40 g. d'hydrogène sulfuré et 1000 g. de sulfure de carbone dans 100 m3. Pour élimi-
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ner l'hydrogène sulfuré de cet air résiduaire, on le conduisit dans un appareil laveur de gaz, qui fut chargé d'une solution à 6% de carbonate de sodium qui contenait par kg. de carbonate de sodium 3 à 4 g. de charbon actif Carboraffin en poudre. La solution de lavage fut mise en circulation; l'air sortant de l'appareil laveur était exempt @ d'hydrogène sulfuré.
On travailla aussi sans addition de charbon. Dans ce cas, on obtient seulement un rendement total de désulfuration d'environ 20% jusqu'au moment où les 80% de la teneur en carbonate de sodium de la solution de lavage étaient passés à travers une quantité équivalente d'hydrogène sulfuré; c'est-àdire que l'air qui s'échappa de l'appareil laveur pendant la période susdite, contenait encore en moyenne environ 32 g. d'hydrogène sulfuré dans 100 m3. Vis-à-vis de cela, quand on ajouta du charbon actif à la lessive de lavage, la désulfuration était complète après la même durée de travail et au delà.
En montant en série dans le courant d'air résiduaire trois appareils laveurs, auxquels la lessive de lavage est amenéeà contre-courant par rapport à la direction de l'air, on a pu obtenir en outre une utilisation pratiquement complète de la lessive de carbonate de sodium jusqu'à la formation dthyposul- fite, l'air résiduaire restant continuellement exempt d'hydrogène sulfuré.
L'air résiduaire ainsi purifié, qui présentait seulement une perte de sulfure de carbone de 1 à 2 g/100 m3 - c'est à-dire 0,1 à 0,2% de la teneur initiale -, fut conduit à une installation d'adsorption par le charbon actif pour la séparation du sulfure de carbone.
REVENDICATIONS.
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