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PROCEDES ET DISPOSITIFS DE DESULFURATION DE MASSES DE PURIFICATION DE GAZ.
La présente invention concerne des procédés de désulfuration de masses de purification de gaz, tels que ceux obtenus en grandes quantités lors de la purification des gaz bruts d'usines à gaz et de cokeries.
Il s'agit de procédés qui permettent la récupération de telles masses.
C'est un besoin économique et technique important que dobte- nir sous n'importe quelle forme le soufre contenu dans les masses de puri- fication de gaz enrichis, mais de telle manière que la possibilité de ré- cupération de la masse en vue d'une purification de gaz reste assuré. La solution de ce problème à l'aide d'extraction, de fusion ou de distillation a été déjà tentée, sans obtenir de résultats vraiement satisfaisants.
Il est aussi connu de griller complètement des masses de purification de gaz enrichis avec de l'air On obtient ainsi en effet une désulfuration prati- quement complète des masses mais en raison des températures appliquees qui atteignent environ 800 c ce dernier procédé nest pas utilisable.
Il résulte des expériences faites que la possibilité de récupé- ration d'une masse de purification de gaz désulfuré, en ce qui concerne -sa faculté d'absorption du soufre et son activité, dépend tout particulièrement de la température observée pendant la désulfuration, si bien qu'une plus grande faculté d'absorption du soufre et une plus intense activité correspon- dent à une température plus basse.
D'une manière générales le procédé suivant la présente invention consiste en ce que la désulfuration est réalisée en présence de l'air Il s'a git donc d'un procédé de grillage au cours auquel- on ajoute à l'air, dans la zone de réaction,, du gaz froid et inerte, par exemple du gaz de combustion,, pour obtenir une basse température. Il est ainsi possible de maintenir la tempé- rature de la zone de réaction à n'importe quelle valeur au-dessus de la tempé rature d'inflammation du soufre en fonction-de la quantité de gaz inerte ajou- té La chaleur de réaction libérée par l'oxydation du soufre est transmise aux parties gazeuses inertes contenues dans l'air et admises avec le gaz de combustion, tout en augmentant la chaleur-active de ces parties gazeuses.
Il
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est à recommander que la température dans la zone de réaction ne dépasse pas 400 c Une partie du soufre est consumée (brulée) et fournit du SO2 Les gaz de la zone réaction entrant à la suite dans la couche de masse empor- tent du soufre sous forme de vapeurs, surtout par sublimation. A la sortie de la cornue de grillage, se forme donc un mélange de gaz qui contient des parties inertes de l'air, du gaz de combustion ainsi du SO2 des particules de soufre élémentaire et des vapeurs de soufre.
Il y a plusieurs possibilités pour utiliser le mélange de gaz quittant la cornue. On peut ajouter à ce mélange de la vapeur aqueuse d'am- moniaque, qui forme avec le SO2 du sulfite d'ammonium, sous forme d'un dépôt cristallin finement dispersé et qui se mélange efficacement avec les particu- les de soufre contenues en suspension dans le courant de gaz. La bonne solu bilité dans l'eau du dépôt réalisé par le SO2 et l'ammoniaque à teneur de va- peur d'eau dans le courant de gaz permet même d'obtenir des solutions aqueuses plus concentrées de ces substances d'un côté et le mélange régulier avec les particules de soufre de l'autre côté, ce qui permet de produire en même temps que la dissolution du soufre une faible séparation de soufre dans le courant gazeux.
En plus de la séparation mécanique du soufre il y a aussi réaction du sulfite d'ammonium et du soufre, ce qui donne du thiosulfate d'ammonium de manière que l'on obtienne ainsi une solution de thiosulfate d'ammonium à environ 70 à 80 % avec une concentration d'environ 400 g. par litre sous for- me de liquide' de lavage..
Ce liquide contient encore du sulfite dammonium et peut être transformé, selon des procédés connus, en soufre élémentaire en sulfate d'ammonium
Une autre possibilité consiste à utiliser les parties du courant gazeux quittant la cornue sous forme de combustion secondaire du soufre conte- nu dans le courant gazeux et admettant de l'air secondaire et en addition de petites quantités de gaz inflammable, afin de maintenir la température entre 800 et 900 c étant donné que la chaleur de combustion du soufre élémentaire n'est pas tout-à-fait suffisante. Il en résulte enfin un gaz contenant en- tre 5 et 7 % de S02, qui peut être utilisé de différentes .façons, par exemple pour la préparation des lessives sulfitiques dans l'industrie du papier, la fabrication diacide sulfurique selon le procédé par contact, etc....
Des moyens de construction peuvent être utilisés pour le proces- sus de combustion réalisé dans la chambre de réaction,. notamment par l'aug- mentation aussi poussée que possible de la surface irradiante de chaleur aux dépens de la section de la chambre à réaction. La quantité de gaz inerte frais nécessaire pour maintenir une température bien déterminée à l'inté- rieur de la chambre de réaction est d'autant plus petite que l'on augmente la quantité de chaleur éliminée de la zone de réaction vers l'extérieur.
L'avantage de cette remarque est pourtant limité, étant donné les petites sec- tions,ce qui amène des difficultés dans le mouvement de la masse. La cha- leur de réaction conduite vers l'extérieur peut être utilisée pour la produc- tion de vapeur.
La réalisation du procédé suivant la présente invention exige par tonne de masse d'oxyde de fer enrichi et sec contenant environ 500 kg de soufre élémentaire, la combustion d'environ 200 kg. de soufre pour entrete- nir le procédé, tandis que l'on obtient environ 280 kg. de soufre élémentaire.
20 kg. de soufre restent dans la masse sous forme de SOfFe en raison d'un processus secondaire d'oxydation réagissant sur les sulfures de fer contenus dans la masse. Il faut en plus, suivant la théorie, 600 m3 d'air et 3,200m3 de gaz inerte. Dans la pratique le besoin d'air augmente suivant la hauteur de la couche utilisée tandis que le besoin de gaz inerte est réduit par le déport de chaleur vers 1-'extérieur. Il résulte des essais pratiques une re- lation necessaire d'air par rapport au gaz de combustion égale à 1/1 et pouvant atteindre 1/2 Il s'en suit que la teneur en' 502 du gaz final libéré du sou- fre est de 5 à 8 % de son volume.
Le gaz peut être utilisé autrement si on ne préfère pas réaliser d'abord une transformation de l'acide sulfureux selon les explications précédentes. La masse d'épuration après le traitement de gril- lage complet est pratiquement depourvue de soufre élémentaire. Après la sortie de la masse, selle-ci est arrosée à l'eau ammoniacale avec une concentration
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quelconque. Le résultat obtenu s1exprime parla formule de transformation 5'e + 2 NH4OH = (NH4)2,S04 + Fe OH) 2 En séchant et en étendant à Pair le Ee(JH), celui-ci est transformé en Fe(OH)3 qui. présente une forme active pour la purification du gaz. Ces masses de puri-
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fication, consistant en oxyde de fer, et après ce traitement, sont caractérisées par UJ.1.e forte affinité pour le soufre et une activité correspondante.
Le gou- dron et les combinaisons de cyanures contenus dans la masse enrichie originale
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sont complètement décomposés par 19oxydation.
Le procédé précédent a notamment les avantages suivants comparés à tous ceux connus jusqueà présent : il permet de se passer de moyens d'eslo. tation dont le coût est élevé, tels que l'emploi du gaz de chauffage ou de sol- vants. Il présente aussi une grande simplicité de construction parce qu'il surf- fit d'un récipient de réaction construit en tôle de fer et éventuellement muni
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d'une enveloppe de vapeur.
Ce récipient est toujours accessible de 1-'exté7Êieur, ce qui n'est pas possible dans le cas d'un f our; les matériaux de constructim sont traitées avec ménagement parce qu'il n'y a pas de températures dépassant la température de réactiono Le procédé de sulfuration est réalisé avec profit en l'utilisant soit en procédé continu, soit en procédé discontinu. La gran- deur décisive pour la construction est la section de la chambre à réaction - pour la sortie des gaz venant de la couche de nasse Cette section doit être calculée de manière qu'une vitesse réelle du gaz de 10 à 20 mm/sec en fonction
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de la section libre ne soit pas dépassée, afin dempêcher les particules de masse d'être emportées; on évite ainsi des impuretés du soufre.
Une autre- caractéristique constructive de cet appareillage consiste dans la manière dont est admise le mélange air-gaz de combustion dans la cornue. Ce mélange est introduit dans la massé sous un toit de protection afin que l'ouverture d'ad mission du tuyau ne soit pas en contact avec la masse de purification et que la hauteur de la couche de masse en dessous du bord inférieur du toit de pro- tection soit nettement plus grand que la couche qui se dépose au-dessus de cet endroit. Le but de cette disposition est d'offrir une résistance supérieu- re au courant de gaz vers l'ouverture de sortie de la masse que vers la surface de la masse.
La présente inventin sera mieux comprise en se référant à la des- cription suivante d'un exemple de réalisation illustrée dans les dessins ci- joints
La figo 1 montre un exemple de montage des principales pièces d'un appareil de de*,sulfuration représenté schématiquement. Selon l'invention on utilise le SO2 produit pour la préparation d'une solution de thiosulfate d'a, monium . Un mélange déterminé d'air-gaz de combustion est admis par le con- duit 1 en-dessous du toit de protection 2 de la cornue. La masse entre par le cône de remplissage 3 dans le magasin 4;1 tandis que la sortie de la masse désulfurée a lieu par le dispositif 5 vers le wagonnet tasculant 6.
Les gaz contenant du SO2 et du soufre quittent la cornue par le raccordement de tuyau
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7 dans lequel 3'additionne.ent du gaz ammoniac à teneur de vapeur d'eau est ré- alisé Les gaz entrent ensuite dans le réfrigérant 8 dont la partie inférieure plonge dans un récipient 9 qui sert à la réception de la lessive découlant qui. contient principalement du sulfite d'ammonium, du bisulfite d'ammonium et du soufre élémentaire à côté de plusieurs autres substances.
Elle est continuel- lement pomée par la pompe 10 vers le réfrigérant et les appareils de lava- ge 12, par lesquels le courant de gaz sortant du réfrigérant est conduit de fa con à obtenir une purification complète. On peut dévier de façon continue une partie de la lessive de la conduite circulaire pour un traitement secondaire
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et pour la transformation en sulfate d'annuonium et en soufre élémentaire, tan- dis que la concentration de la lessive dans le récipient est réglée en tant que le besoin par additionnement d'eau fraîche.. Enfin les gaz sortent par le tuyau 13 vers l'extérieur.
La figo 2 représente schématiquement un exemple de réalisation d'un appareil de désulfuration ou le SO2 est utilisé dans un. procédé par contact. Un dispositif de combustion secondaire est ajouté au four de grilla-
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ge selon la fig. 1 Le tuyau 14 conduit vers l'appareil de combustion secon- daire 15 muni de conduit d'admission 16 pour l'air secondaire et une conduite 17 par laquelle sort un gaz qui contient en dehors des parties comme le CO2 N2 H20 ainsi que du SO2 lequel est prêt pour être utilisé de la manière désirée.
L'invention n'est évidemment pas limitée aux exemples de réalisa- tion décrits. Elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront clairement à l'homme de l'art.
REVENDICATIONS.
1. - Un procédé de désulfuration de masses de purification de gaz tout en conservant les possibilités de purification., caractérisé en ce que la masse est grillée complètement à l'aide d'air auquel on ajoute une quantité de gaz frais et inerte telle que l'on peut obtenir une température quelconque au-dessus de la température d'inflammation du soufre, mais sans que cette température dépasse, de préférence, 400 c
2. - La régénération des masses de purification des gaz sulfurés est caractérisée en ce que ces masses sont traitées avec des alcalis, de préférence des solutions d'ammoniaque dont la concentration peut être quelconque
3.
- Le procédé peut être encore caractérisé en ce que la séparation du soufre est réalisée par addition d'ammoniaque sous forme de vapeur et avec une teneur d'eau, au courant de gaz après la sortie de la cornue, puis par dissolution,ainsi que par précipitation du mélange et des particules solides contenues dans le courant de gaz à l'aide d'une solution aqueuse de combinaisons d'ammonique-soufre-oxygène, la solution pouvant agir suivant le processus cyclique.
4.- Le mélange de gaz quittant la cornue et contenant du soufre élémentaire est transformé dans un appareil de combustion secondaire en addition- nant de l'air secondaire et une certaine quantité de gaz, le mélange de gaz ne contenant que du SO2 et des gaz inertes.
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