BE444769A - - Google Patents

Description

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  Procédé de désulfuration de gaz industriels,d'air résiduaire,d'eaux residusires de la fabrication du gaz et de la carbonisation et autres eaux résidusires,et appareil pour l'épuration de gaz. 



   :La présente invention est basée sur la -propriété,que possèdent les quinones métalliques ou des combinaisons quinoniques, de pouvoir,dans des solutions, pendant l'aération ou le traitement par de l'oxygène galeux ou de l'air, facilement absorber l'oxygène et le céder à nouveau aussi facilement à des corps susceptibles de s'oxyder.

   Si les solutions,additionnées de quinones métalliques, contiennent encore des hyposulfites alcalins ou   alcalino-terreux,   l'oxygène absorbé est cédé à l'hyposulfite et est de cette manière   emmagasiné.Le   transfert d'oxygène se manifeste par la diminution de la teneur de la solution en hyposulfite;toutefois, lorsqu'on fait agir des corps réducteurs, comme par exemple des combinaisons sulfu- rées susceptibles de s'oxyder, la teneur initiale de la solution en hyposulfite   réapparaît.   



   Dans la miseen oeuvre industrielle du procédé, par exem- ple dans le cas de l'épuration de   gaz   contenant de l'hydrogène sul- furé, on utilise, comme liquide de lavage ,une solution d'hyposulfi- te à laquelle il a encore été ajouté une quinone métallique et en outre, pour servir de tampon à la solution, encore des corps basi- ques, par exemple des barates ou phosphates alcalins. On lave les 

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 g;z avec; cette solution et .,près la rép,1;ér#i  iion subsequente de la solution au moyen d 'oxy:;ène 'ù..zeuA: ou d ',,ir, on utilise a. nouveau la solution pour la désulfuration de ç;* z . 



  Pendant 1 t onration,l '1--,idrot,ène sulfuré est oLydé et transformé en eau et soufre el.entire. et ce dernier est élimine de j-a solution par filtration. ' Pou< la réalisation d'oxydations de ce ,enre dans des so- lutions avec de .-'oxygène gazeux ou de l'air,on utilise,com..Te ac- célérateurs de la réaction,conformèrent a l'invention,des combinai- sone métalliques d -a, quinone ou des corps ,:uinoni..,ues .'POUl' la f..- brica.tion de ces accélérateurs de .1.:, r,.ûction,on utilise les acides sulfoniques ou des chlorures de, hydrocarbures ammatiques, ou les sels alcalins ou alcalino-terreux ou le- ;els de .lt-,n..si um des phé- 
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 nols et leurs homologues, ou les combinaisons de ces substances et, 
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 d-..ns -e ces de ..La présence à':1c;:îi en xcès,on ajoute '.. la solution des nydrates fr;ichment précipités ou de:

  ? oxydes métalliques, qui forment des perpcides ou pero:>yd ou qui possèdent plusieurs va- lences. Ces létaux sont le rolybdène ,le tungstène, e ,,¯nAdium, le n-n,;nèse, ie chrome, le ceiium et les autres trre rares (cérite), et le uagnésium. jes hydrates de ces "étaux sont, avec c les cor-ors organiques mentionnés, soumis à l'action d'ir, froid ou à des tenpératures accrues,jusqu'à ce que 1 ',ib=oroision d'oxygène cesse. lies accéic'rateurs de 'Le réaction ::;,bSOI b::nt facile:#nt lb- .;E;ène intro'uit dcns la solution et le cèdent .. nouveau usi facile- 
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 ,,lent des corps susceptibles de s'oxyder. 
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 rOUI' lü Ms ul fur" tion dw , ..z industriels,on réalise le rr. ¯ r de :a manière suivante :

   L'n prépare un liquide de lavage par l'addition del'acoé- c:::at,l)r de réaction au liqri.de de lavage,auquel on ajoute ds l'hypo- sulfite de sodium,du tétrabonte de sodium et une faible quantité de quinone de .nan,nèse. Ce lipide de lavage est aUDa.ravant traité pSI' de l'air. L'opération elle-même peut par exemple être effectuée 
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 cornue décrit en référence à la fi.l du dessin. 
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 On mabtient la solution en circulation. Cette solution est préparée dans la cuve 1 et est refoulée par la pompe 2, en pas- 

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 sant par les conduites 6,7 et 8, à travers l'injecteur 14 dans le récipient de réaction 4,dans lequel le liquide de   lavage,maintenu   sous pression, est pulvérisé.

   En   mère   temps,de l'air est   égrènent   aspiré par la conduite   17.Le   liquide et l'air sont mélangé% aussi intime.ment que possible, et en même temps l'hyposulfite,contenu dans la solution,est amené a l'état actif.La solution revient de cet en- droit par la conduite 10 dans le récipient collecteur 1. Une partie du liquide activé est refoulée par les conduites 6,7 et 9 dans l'in- jecteur 15,appartenant au récipient de réaction 5. Cet injecteur 15 fonctionne cornue l'injecteur   14=.Mais   sa conduite d'aspiration est raccordée à la conduite à gaz 16. La solution,activée dans le réci- pient d'aération 4, oxyde en cet endroit l'hydrogène   sulfuré,qu'elle   transforme en soufre.

   Le liquide, charge de soufre,s'écoule par la conduite 11 dans le filtre   6,où   le soufre brut est séparé par fil- tration,et revient dans la cuve collectrice l.Les conduites 18 et 19 entraînent le gaz pur et l'air restant. Si la vitesse d'écoulement de la solution et du gaz est convenablement réglée,le procédé conti- nue automatiquement.Une surveillance de l'installation est superflue. 



   Le seul élément animé d'un mouvement,dans l'appareil dé- crit,est la pompe servant à mettre la solution en circula.tion. Le   procède   et sa réalisation technique sont si simples que même de peti- tes usines à gaz peuvent l'appliquer. Le procédé et l'appareil dé- crits conviennent particulièrement bien pour des installati,ons de gazogènes,car aucune surveillance n'est nécessaire en service. Le   liquide   de lavage peut être conservé de façon illimitée et il suffit de compenser les pertes mécaniques, qui se produisent pendant la fil- tration. 



   De façon détaillée,la colonne de réaction et d'aération consiste en ce que plusieurs injecteurs,produisant des jets cylin- driques et comportant une chambre commune pour l 'amenée du liquide de lavage et une chambre commune   pou,:   l'aspiration du gaz, débouchent par le haut dans la enambre d'absorption,qui est fermée à sa partie infémieure par le liquide de lavage,qui remplit en partie une cham- bre fermée de tous les côtés, chambre   à   la partie supérieure de la- quelle sont raccordées une enduite pour l'évacuation du gaz et une 

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   conduite,déterminant   la hauteur du niveau du liquide de lavage et servant à l'évacuation de celui-ci.Les injecteurs selon l'invention consistent chacun en une tuyère d'entraînement et une tuyère récep- trice,

  dont la première est   disnosée     verticalement   au-dessus de la seconde. 



   La   fig.2     represente   schématiquement une forme de réalisa- tion de l'appareil de lavage de   gaz.   



     L'appareil co   ;prend une chambre 1 pour l 'amenée du liquide de lavage,une chambre 2 pour l'aspiration du gaz et une chambre d'ab- sorption   5.Dans   le fond 4 de   -La   chambre 1 sont montées des tuyères   d'entraînement   5,et dans le fond 6 de la chambre 2 sont montées des tuyères réceptrices   7.Les   tuyères d'entraînement 5 sont disposées 
4 dans le fond/de la chambre 1 de telle manière qu'il se trouve, au-   dessus   de chaque tuyère   récentrice   7,une tuyère d'entraînement 5. Il est ainsi formé un injecteur par une tuyère d'entraînement 5 et une tuyère réceptrice 7   correspondante.Les   chaibres 1 et 2 sont communes aux injecteurs formés par les tuyères 5 et 7.

   Le liquide de lavage est amené sous pression =). la cha obre 1 par les conduites 8. Des con- duites 9 d'amenée du gaz sont raccordées à la chambre 2 d'aspiration du gaz. La chambre d'absorption 3,dans laquelle les injecteurs 5-7 débouchent par   .Le   haut, est fermée à sa   rartie   inférieure par le liquide de lavage 10.

   Ce liquide de lavage 10 se trouve dans une chambre 11, fermée de tous les   côtés,que   ce liquide remplit partiel-   lement.A   la partie supérieure de la chambre 11 estraccordée une conduite 12 nour l'évacuation du   gaz,et,à   hauteur du niveau 13 du liquide de lavage est raccordée une conduite   14,déterminant   ce ni- veau et servant   à   l'évacuation du liquide de lavage.

   15 désigne une tubulure   d'évacuation,prévue   à la partie inférieure de La chambre 11,fermée de tous côtés.Pour obtenir un jet cylindrique,les tuyères d'entraînement 5 des injecteurs sont de simples tuyères, qui com- portent   à leur   partie supérieure on orifice d'entrée conique,large, qui devient   graduellement   ou brusquement un canal de tuyère à pa- rois parallèles. Ces tuyères ne comportent pas de dispositifs, par exemple de noyaux rapportés ,qui dispersent le liquide de lavage, et sont munies d'arêtes aigües ou d'arêtes de sortie qui ne sont   @   

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 que légèrement   fendillées.   Les tuyères 5-7 sont écartées l'une de l'autre d'une distance qui dépend de leur efficacité.

   La profondeur du liquide de lavage 10 dans la chambre 11 est d'une valeur telle que les jets de liquide de lavage provenant des injecteurs 5-7,ain- si que le gaz,entraîné par ceux-ci, n'atteignent pas,en pénétrant dans le liquide de lavage 10, le fond de la chambre 11. 



   Dans le cas de la désulfuration d'air résiduaire des co- lonnes de refroidissement d'eau de retour,de gaz résiduairesde l'industrie des matières textiles ou de la fabrication de sulfure de carbone, on utilise le liquide de lavage et l'appareil déjà dé- crits. Dans le cas   où.   ces gaz sont mélangés à de l'air, il suffit d'une colonne d'absorption pour effectuer la désulfuration, car la régénération du liquide de lavage a lieu par l'air entraîné ou par l'oxygène. Mais si ces gaz résiduaires, comme c'est le cas dans l'industrie du sulfure de carbone. ne contiennent pas d'oxygène,on les mélange à de l'air et on fait passer le mélange dans la chambre d'absorption de l'appareil. 



   Pendant l'épuration de gaz   contenant   de l'hydrogène   sulfu-   ré,on obtient du soufre élémentaire. Mais si les gaz contiennent, en outre d'hydrogène sulfuré, égale mentde l'ammoniaque, on obtient   l'hydrogène     sulfuré,à   froid,sous forme d'hyposulfite d'ammonium et on maintient le liquide de lavage en circulation jusqu'à ce que ce liquide soit saturé d'hyposulfite d'ammonium. On fait alors sortir du circuit une partie du liquide de lavage et on aère cette solution partielle, à des températures   accrues,de   préférence à 80 C;   1 'hypo-   sulfite d'ammonium se décompose ainsi en sulfate d'ammonium et en soufre élémentaire.

   Après avoir évacué de la solution le soufre sé- paré, la solution ne contient plus que du sulfate   d'ammonium,qui   peut être transformé par cristallisation en un produit pouvant être mis sur le marché; ou bien, on ajoute à la solution de la chaux éteinte et on sépare par distillation l'ammnique pure.

   Dans le cas de l'épuration de gaz contenant de   l'ammoniaque,on   utilise, au lieu d'un hyposulfite alcalin, de préférence une solution très diluée d'hyposulfite d'ammonium,à laquelle on a ajouté une faible quantité de quinone   métallique.Les   sels formant tampon, tels que par exemple 

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 des borates ou rhos-ohutes sont dans ce ca<; ;uprrins, car la teneur du gaz ei- mraoni.; ue fournit toujours une m. clinité s fH8'.nte de la solution, de sorte ,ue ia, fonction satisf"isante de l'accéléra- teur de réaction est assurée.

   On peut désulfurer directement à 80 C   lesgaz   contenant de   l'ammoniaque   et de   l'hydrogène   sulfuré, de sorte qu'on obtient dans le liquide de levage directement du sul- 
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 fate d'ammonium et que La décomposition après coup d'hyrosulfite d'ammonium. estsuperflue. 



   Dans le cas de la désulfuration   d'eaux     résiduaires   prove- 
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 nant de ia fabrication du g-.z ou de la crbonis.tion ou d'autres eaux résiduaires, dans lescuelles l'hydrogène sulfuré est contenu sous for ne de sulfure d'ammonium,et où ces eaux residuaires r;rsentent, en raison de 1- teneur de 'La solution en 10nique,toujours une alcalinité élevée,on ..ère ces eaux répiduaires en nrcsence d'une quinone .métallique et l'hydrogène sulfuré est, suivant les tempéra- tures utilisées, transformé en hyposulfite ou sulfate   d'ammonium.Ces   solutions sont ensuite traitées en vue d L'obtention de sulfate d'am-   monium   ou de   -l'obtention   d'ammoniaque.

   Dans beaucoup de cas, il est 
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 possible de uaintenir en circulation ces eaux residuaires. par egem- ple e 1. en eaux de refroidissement de retour dans le ces de la produc- tion de gaz, jusqu'à ce qu'elles soient saturées d 'h7r,osulfi te ou de sulfate d'ammonium. 



  "ais si les eau,'- llSidu3.ires,cont811.lnt de j-'hydrogène sulfuré,de L'acide suif'..' eux ou d'autres combinaisons du soufre sus- ceptibles de s'oxyder,ne cc)riLienent p: d'ammoniaque,de sorte que ces eaux présentent une r"acti"n acide,la teneur de ces eaux r6si- duaires en acide doit ètre reutralisée P:1T de :,f,r-;nts alcalins,par exemple par du lait de chaux, et -L'eau résiduaire doit être rendue faiblenent alcaline.Ces eaux résidu:.,ires, .ddiionnées de lait de chaux,sont ensuite, en nrésence d'une quinone de "11ang..:.nèse, traitées par de    'air   et débarrassées d'hydrogène sulfuré. Pendant l'aération à 80 C environ, les   combinaisons   sulfurées de l'esu ré- siduaire se décomposent en gypse.

   Après dépôt du   gypse,ces   eaux ré- siduaires peuvent être utilisées à nouveau ou être évacuées au rebut. 

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  De cette manière les eaux residuaires sont rendues non nuisibles pour les environs. 



     REVENDI  CATIONS. 



   1 - Procédé de désulfuration de gaz industrielsou d'air résiduaire etd'eaux résiduaires provenant de la fabrication de gaz ou de la carbonisation et d'autres eaux   résiduaires,caractérisé   en ce qu'on lave les gazen présence   d'oxygène, ou.,   dans le cas de la désulfuration de gaz ne contenant pas d'oxygène, avec un liquide de lavage,-ayant subi un traitement préalable par de l'oxygène ou des gaz inertes contenant de   l'oxygène,   tel que l'air,-maintenu en cir- culation,contenant de l'hyposulfite et de faibles quantités d'un véhicule d'oxygène,de préférence de   quinonesmétalliques   ou autres combinaisons quinoniques,cette solution de lavage étant maintenue constante à une valeur de pH de 7 à 10, de préférence une valeur de pH comprise entre 8 et 9,par l'addition,

     emune   seule fois, de substances basiques susceptibles de résister aux constituants aci- des du gaz ,et en ce qu'on traite la solution,devenue inactive pendant la désulfuration, envue de la régénération de cette solu- tion, avec de l'air ou de l'oxygène, jusqu'à absorption de la quan- tité nécessaire d'oxygène, et en ce qu'on débarrasse le liquide de lavage du soufre séparé pendant l'épuration du gaz.

Claims (1)

1. 2 - Procédé de désulfuration de gaz industriels,selon .La revendication 1,caractérisé en ve qu'on fait passer des gaz ou riches en oxygène,ou de l'air résiduaire gaz résiduaires ou des gaz qui ne contiennent pas, ou qui ne con- tiennent que dans une proportion insuffisante l'oxygène nécessaire à l'oxydation des combinaisons sulfurées existant dans ceux-ci ou pour larégénération du liquide de lavage,- après y avoir mélangé l'air ou l'oxygène manquant, sans aération préalable du liquide de lavage, directement dans le laveur .

   3 - Procédé de désulfuration de gaz industriels selon les revendications 1 et 8,caractérisé en ce qu'on traite le liquide de lavage,maintenu en circulation au moyen d'une pompe,dans un ré- cipient d'aération muni d'injecteurs, avec de l'air ou de l'oxygène et on le fait passer, à travers une cuve de préparation de la solu- <Desc/Clms Page number 8> tion,dans un récipient de réaction muni d'injecteurs,et on l'y mé- lange avec le gaz à épurer et, pour la légéneration au moyen d'air ou d'oxygène,on ramène le liquide de lavage à travers ia cuve de préparation de la solution et on elimine de la solution, dans un ap- pareil de filtration,le soufre séparé pendant l'épuration.

   4 - Procède de désulfuration de gaz industriels selon les revendications 1,2 et 3,cara térisé en ce que,nour le lavage des gaz,on utilise un appareil dans lequel plusieurs inlecteurs,pro-dui- sant des jets cylindriques et comportant une chambre commune pour l'amenée du liquide de lavage et une chambre commune pour l'aspira- . tion du gaz, débouchent par le haut dans une chambre d'absorption, qui est fermée par le baspar le liquide de lavage ,remplissant en partie une chanbre fermée de tous côtés, . la partie supérieure de laquelle sont raccordées une conduite d'évacuation des gaz et une conduite,déterminant la hauteur du niveau du liquide de lavage et servant à l'évacuation de ce liquide de levage.

   5 - Procédé de désulfuration de gaz industriels,conte- nant de 1 'ammonique et de l'hydrogène sulfuré ,selon les revendica- tions 1 - 4,caractérisé en ce qu'on lave ces gaz,à de faibles tem- pératures, avec un liquide de lavage, ayant subi un traitement préa- lable par de l'air,naintenu en circulation et contenant du sulfate d'ammoniaque et de faibles quantités d'un véhicule pour l'oxygène, de préférence des quinones métalliques, et on maintient ce liquide de lavage en circulation jusqu'à saturation par de l'hyposulfite d'ammonium,et,après saturation,on traite avec de l'air une partie de la solution,à des temnératures accrues,de préférence à 80 C,et on decompose ainsi l'hyposulfite d'ammonium en sulfate d'ammonium et en soufre élémentaire et,

   après élimination du soufre,on fait cristal- liser le sulfate d'ammonium.

   6 - Procédé de désulfuration de gaz indus triels selon les revendications 1 - 4,caractérisé en ce qu'on lave directement, à des températures accrues,de préférence à 6000,des gaz,contenant de l'ammoniaque et de l'hydrogène sulfuré, avec un liquide de lavage, ayant subi un traitement préalable par de l'air .maintenu en circula- <Desc/Clms Page number 9> tion et contenant de l'hyposulfite et de faibles quantités de quinonesmétalliques,et on transforme immédiatement l'hydrogèhe sulfu- EMI9.1 ré et l'a.ID.ll0ni;:que en sulfate d'ammonium.

   7 - Procédé de désulfuration de gaz industriels et d'eaux résiduaires selon les revendications 1 - 6 ,caractérisé en ce qu'on traite par de 1 'air,directement ou avant le refroidissement en re- tour, des eaux résiduaires provenant de la fabrication du gaz ou de la carbonisation ou des eaux de refroidissement contenant de l'am- moniaque et de l'hydrogène sulfuré,en présence de quinones métalliques ou autres combinaisons quinoniques,et on traite par de l'air, à des températures plus basses ou plus élevées,et on maintient en circu- lation les eaux résiduaires jusqu'à saturation en hyposulfite d'am- monium ou en sulfate d'ammonium.

   8- Procédé de désulfuration de gaz industriels et EMI9.2 d'eaux résiduaires selon les revendicationsl-.'7,caractérisé en ce qu'on traite par du lait de chaux les eaux résiduaires exemptes d'ammonique et on maintient en circulation les eaux résiduaires ,alcalines avec de l'air à des températures basses jusqu'à, satura- tion en hyposulfite de chaux,et on décompose la solution saturée,à EMI9.3 des températures accrues,enprésence de sels dtain-,qonium,en gypse et s outre.

   9 - Procédé de désulfuration de gaz industriels selon les revendications 1-8, caractérisé en ce que,pour la fabrication d'un accélérateur de la réaction pour la réalisation d'oxydations dans des solutions avec de l'oxygène gazeux ou de l'air,on utilise des acides sulfoniques ou des chlorures des hydrocarbures aromatiques ou les selsalcalins ou alcalino-terreux ou des sels de magnésium des phénols,ou les combinaisons de ces substances et leurs homologues, et on traite ces substances, en présence d'alcali en excès, par de l'air ou de l'oxygène et ori ajoute à la solution, pendant l'aération, des hydrates fraîchement précipités ou des oxydes des métaux formant des peracides ou peroxydes, de préférence des hydra- tes du molybdène, tungstène, vanadium,

   chrome, manganèse, terres <Desc/Clms Page number 10> rares ou magnésium, et on continue l'aération jusou'à ce que l'ab- sorption d'oxygène soit terminée. @