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Procédé et dispositif pour améliorer l'extraction ammo- niacale de l'hydrogène sulfuré des gaz de houille.
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif mettant en oeuvre le procédé, pour améliorer l'extraction ammoniacale de l'hydrogène sulfuré des gaz de houille.
L'extraction de l'hydrogène sulfuré du gaz de houille au moyen d'eau de lavage ammoniacale est connue.
La procédé est basé sur la neutralisation par l'hydrogène sulfuré de l'ammoniac libre dissous dans l'es.u. Grâce à des mesures appropriées on obtient une discrimination, lors de l'extraction en faveur de l'hydrogène sulfuré au dépens de l'anhydride carbonique dans le gaz de houille.
Il est en outre connu que la capacité d'absorption de l'hydrogène sulfuré dépend de la concentration de l'am-
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moniac de l'eau de lavage.
Après avoir quitté l'installation de lavage, l'eau enrichie en hydrogène sulfuré passe vers un dispo- sitif de neutralisation, où l'hydrogène sulfuré et éven- tuellement aussi l'ammoniac, sont séparés. Si grâce à des mesures appropriées, on fait en sorte que l'ammoniac reste dans l'eau, cette eau peut être utilisée à nouveau pour le lavage de l'hydrogène sulfuré du gaz de houille, de telle sorte qu'un cycle est formé. Dans ce cas, et sans action extérieure, il se produira une concentration d'ammoniac dans l'eau de lavage, qui correspond à la teneur en ammoniac - et indirectement à celle de l'hydro- gène sulfuré - du gaz. De l'eau exempte d'ammoniac absor- be, après avoir parcouru quelques cycles, une quantité d'ammoniac qui correspond aux pressions partielles dues au gaz.
D'autre part, après avoir parcouru quelques cycles, une eau à teneur plus élevée en ammoniac cède l'ammoniac en excès au gaz.
Pour la séparation de l'hydrogène sulfuré, l'eau doit être chauffée jusqu'à sensiblement son point d'ébul- lition. Comme pour une concentration imposée par les con- ditions de service, elle ne peut transporter qu'une quanti- té déterminée, une dépense calorifique déterminée est né- cessaire par unité de quantité d'eau. De ce fait une limite est imposée au processus en cycle fermé, du point de vue économique.
La présente invention a pour objectif de diminuer la dépense calorifique que nécessite le procédé, et d'amé- liorer ainsi son rendement économique.
Conformément à l'invention, cet objectif est atteint grâce à trois mesures qui doivent être adoptées :
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l'augmentation de la teneur en ammoniac de l'eau de lavage, l'utilisation de la chaleur évacuée produite, la restitution de l'ammoniac en excès de l'eau au gaz.
L'invention se base sur un procédé connu pour amélicrer l'extraction ammoniacale de l'hydrogène sulfu- ré du gaz de houille, en utilisant une tour de lavage dans laquelle l'eau ammoniacale circule à contre-courant avec l'hydrogène sulfuré, ainsi qu'un dispositif de neutra lisation chauffé pour séparer l'hydrogène sulfuré et l'ammoniac. L'invention est caractérisée par le fait que le mélange de vapeur d'ammoniac et d'eau d'un dispositif séparateur d'ammoniac généralement existant, qui traite le produit de condensation du refroidissement de gaz de houille contenant du NH3 est conduit directement dans le dispositif de neutralisation, de telle sorte que la teneur en ammoniac de l'eau de lavage retournée vers la tour de lavage est accrue.
Dans ce cas, la chaleur du mélange d'ammoniac et de vapeur d'eau provenant du dis- positif séparateur d'ammoniac est utilisée dans la cham- bre de distillation du dispositif de neutralisation, par le fait que les vapeurs sont directement introduites dans cette chambre.
De préférence le procédé est mis en oeuvre de manière telle, que le mélange d'ammoniac et de vapeur @ d'eau provenant du dispositif séparateur d'ammoniac est introduit dans la partie inférieure du dispositif de neutralisation.'*
La caractéristique principale de la présente ; invention est constituée par le fait que grâce à l'intro- duction du mélange d'ammoniac et de vapeur d'eau dans le
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dispositif de neutralisation, la teneur en ammoniac de l'eau est augmentée au-delà de l'équilibre de pression partielle du NH3 avec le NH3 du gaz, et que de ce fait la quantité d'eau de lavage nécessaire est abaissée, pour un même degré de lavage de l'hydrogène sulfuré.
Après qu'une concentration limite déterminée en NH3 ait été atteinte et maintenue dans l'eau de lavage, le courant d'ammoniac en excès passe automatiquement dans le gaz de houille et s'échappe avec ce gaz. En même temps le cou- rant d'eau en excès, correspondant à la quantité'd'eau admise avec les vapeurs d'extraction, est soutirée du cycle et restituée au dispositif séparateur d'ammoniac.
L'installation conforme à l'invention pour la mise en oeuvre du procédé est conçu de manière telle, que la partie inférieure du dispositif de neutralisation est en communication avec le dispositif séparateur d'ammoniac, de sorte que le mélange d'ammoniac et de vapeur d'eau provenant du dispositif séparateur est admis dans le dispositif de neutralisation à hauteur du niveau du liquide du bassin de décantation du dispositif de neutralisation. La conduite d'évacuation pour l'eau pauvre en hydrogène sulfuré, partant du bassin de décan- tation du dispositif de neutralisation pour l'eau à teneur plus élevée en ammoniac est dans ce cas en communi- cation, par le truchement d'une pompe, d'un échangeur de chaleur et d'un réfrigérateur, avec la tour de lavage.
Le dessin représente à titre d'exemple d'exécu- tion, un schéma de principe de l'installation.
Le chiffre de référence 1 désigne la tour de lavage dans laquelle le gaz de houille pénètre en 1' et s'échappe en 1". A contre-courant avec ce courant de gaz, de l'eau ammoniacale élimine sélectivement l'hydrogène
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sulfuré, avant l'anhydride carbonique, du gaz de houille, à l'intérieur de la tour de lavage 1. L'eau enrichie en hydrogène sulfuré s'échappe de la tour de lavage 1 par la conduite 2', pour passer à la pompe 2, d'où elle est refoulée. La plus grande partie de cette eau passe par la conduite 2" vers l'échangeur de chaleur 3, y est préchauffée et passe ensuite vers le dispositif de neutra- lisation (colonne de distillation) 4.
Le dispositif de neutralisation est chauffé par de la vapeur d'origine extérieure, par l'intermédiaire du réchauffeur 5 doté de la conduite d'admission 5' et la conduite 5" d'évacuation de produits de condensation. De ce fait, l'hydrogène sulfuré et l'ammoniac sont extraits de l'eau.
Conformément à l'invention, le mélange d'ammo- niac et de vapeur d'eau est conduit du dispositif sépa- rateur d'ammoniac 6 par la conduite 6' vers le disposi- tif de neutralisation 4. Le mélange d'ammoniac et de vapeur d'eau provenant du dispositif séparateur 6, lequel est utilisé de manière générale pour extraire l'ammoniac de l'eau ammoniacale produite dans le four et les réfrigérants, est introduit dans la partie inférieure du dispositif de neutralisation 4. Dans ce cas la chaleur du mélange va au profit du processus de neutralisation et abaisse les besoins en vapeur de chauffage.
L'ammoniac provenant du mélange d'ammoniac et de vapeur d'eau s'ajoute dans le dispositif de neutralisation 4 à l'ammoniac de l'eau de lavage, lequel passe d'abord sé- parément vers la partie supérieure du dispositif de neutralisation 4. Un courant partiel 2" d'eau enrichie en hydrogène sulfuré, qui a été dérivé avant l'échangeur de chaleur 3, est ajouté à l'état froid à la partie supérieure du dispositif de neutralisation 4 et extrait
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tout l'ammoniac 'contenu dans les vapeurs d'hydrogène sulfuré et d'ammoniac. L'eau débarrassée d'hydrogène sulfuré s'échappe du bassin de.décantation du dispositif de neutralisation 4 en 4' avec une teneur en ammoniac supérieure à celle qu'elle avait lors de l'admission.
Cette eau ammoniacale est transportée par la pompe 8 et refroidie dans l'échangeur de chaleur 3 et dans le réfrigérateur 9 grâce à l'admission d'eau de réfrigéra- tion 9' jusqu'à ce qu'elle atteigne la température de lavage et, par la conduite 4', est retournée à la tour de lavage 1. Par suite de la teneur en ammoniac plus élevée, cette eau peut à présent absorber plus d'hydro- gène sulfuré dans la tour de lavage 1, ce qui veut dire que pour un même degré d'extraction, on peut diminuer tant la quantité d'eau de lavage que celle de la vapeur de chauffage.
Comme l'admission du mélange d'ammoniac et de vapeur d'eau par la conduite 6' implique une arrivée continue d'eau dans le cycle sous forme de vapeur, la même quantité partielle d'eau doit être soutirée du cycle. A cet effet on a prévu derrière la pompe 2, une dérivation 2"". Par cette conduite de dérivation, l'eau passe vers le réservoir d'eau ammoniacale 7.équipé de la conduite d'admission d'eau ammoniacale 7', et de là, à travers la conduite 2"", elle retourne vers le dis- positif séparateur d'ammoniac 6. L'admission continue d'ammoniac à l'eau de lavage par l'intermédiaire des vapeurs en 6' est compensée par l'absorption continue d'ammoniac par le gaz de houille dans la tour de lavage 1, étant donné qu'à présent l'eau a une teneur en ammoniac plus élevée que celle qui correspond à l'équi- libre avec la teneur originale en ammoniac du gaz.
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Dans ce cycle, un équilibre se produit auto- matiquement après un certain temps, avec la teneur moyenne en ammoniac du gaz de houille dans la tour de lavage 1. Cela augmente la concentration d'ammoniac dans l'eau de lavage par rapport à celle qui serait obtenue si l'exploitation se faisait sans addition des vapeurs d'élimination 6', l'excès d'ammoniac étant cédé au gaz de houille dans la tour de lavage 1.
Le dispositif de neutralisation 4 présente à son extrémité supérieure une conduite de soutirage 4" pour les vapeurs d'hydrogène sulfuré. Le chiffre de référence 6" désigne la conduite d'admission de vapeur vers le dispositif séparateur 6.