BE850110A

BE850110A - Lutte contre le tartre et les depots dans les laveurs de gaz.

Info

Publication number: BE850110A
Application number: BE173857A
Authority: BE
Original assignee: Calgon Corp
Priority date: 1976-01-07
Filing date: 1977-01-05
Publication date: 1977-07-05

Description


  Lutte contre le tartre et les dépôts dans les laveurs de gaz Ces dernières années, le nombre de systèmes d'épuration par voie humide installés en vue d'éliminer les matières gazeuses et les matières en particules des fumées s'est accru de façon considérable. D'autres systèmes de ce genre sont actuellement à l'état de projet. Ces systèmes d'épuration par voie humide sont utilisés pour épurer les effluents de cheminées de chaudières, de cheminées d'incinérateurs, de fours à chaux, de fonderies, de hauts-fourneaux, de fours à oxygène basiques (BOF), de fours à sole, d'installations de production de coke, de chaudières de récupération des papeteries, d'installation de fabrication d'aliments pour animaux d'appartement, de fours électriques (acier et aluminium), de fonderies, d'installations de production d'asphalte et de nombreuses autres installations.

  
Une des particularités les plus importantes d'un système d'épuration par voie humide, ou de lavage, est la chambre de contact, le dispositif utilisé pour effectuer le transfert de la matière gazeuse et/ou en particules du gaz à la phase aqueuse. La plupart des syst èmes d'épuration par voie humide comportent un venturi, un lit à garnissages, une plaque perforée, une chambre de pulvérisation ou un lit turbulent. Certains systèmes utilisent même deux chambres de contact en série, par exemple un venturi suivi d'une chambre de pulvérisation.

  
Les laveurs à venturi ou à plaque perforée sont généralement plus efficaces pour l'élimination des particules tandis que les lits à garnissage, les lits turbulents et les chambres de pulvérisation sont habituellement plus efficaces pour éliminer les

  
 <EMI ID=1.1> 

  
La présente invention concerne spécialement les systèmes de lavage dans lesquels on rencontre des problèmes de tartre et de dépôts dus à des matières insolubles comme le carbonate de

  
 <EMI ID=2.1> 

  
ce, l'oxyde de manganèse, les fines particules de minerai de fer et de laitier. Le problème type que la présente invention perme&#65533; de résoudre est celui rencontré dans les systèmes de lavage de gaz des opérations des hauts-fourneaux où du minerai de fer est transformé en fer ayant une haute teneur en carbone.

  
De manière que le problème auquel se rapporte la présente invention soit complètement compris, on va décrire brièvement ci-après le fonctionnement d'un haut-fourneau.

  
Dans la production de fer, du minerai de fer est introduit en même temps que des ingrédients supplémentaires comme de la dolomite par le sommet d'un haut-fourneau chauffé au coke. Un courant d'air est envoyé de bas en haut à partir du fond du hautfourneau à travers les matières fondues. Le carbone du coke réduit le minerai de fer (Fe203) en fer métallique. Le fer fondu est soutiré du fond du four tandis que le laitier est soutiré du milieu du four. Le sous-produit de la réduction par le carbone est évidemment une combinaison d'anhydride carbonique et d'oxyde de carbone qui réagit avec le calcium présent pour former un agent d'entartrage gênant le carbonate de calcium, et d'autres matières solides : argile, scories, particules fines, etc.

  
Comme on le comprendra, le courant d'air soufflé de bas en haut contribue notablement à la teneur en impuretés du gaz de combustion, imposant ainsi une très lourde charge au système d'épuration. La teneur en particules du milieu de lavage est comprise entre 1000 et 2000 parties environ par million en raison de la teneur en particules du gaz de combustion.

  
Les laveurs qui sont utilisés pour l'épuration des gaz des hauts-fourneaux sont souvent du type à venturi et traitent les gaz résiduels venant du four. Ces gaz contiennent des quantités importantes d'oxyde le fer, dont la finesse de particules permet l'entraînement dans le courant de gaz. De fines particules de coke peuvent être présentes aussi, dans une moindre mesure, et dans une certaine mesure des matières en particules usées provenant du laitier, comme des silicates et des dolomites non utilisées. L'oxyde de fer a été soumis à des températures élevées dans le four et peut donc être dans une forme frittée d'une faible activité de surface. Toutefois, la finesse de ses particules pose des problèmes de dépôt dans les laveurs et dans les conduites d'évacuation.

  
 <EMI ID=3.1> 

  
oxygène basique (BOF) dans lequel le BOF reçoit du métal fondu venant du haut-fourneau plus des petits morceaux, divers alliages pour répondre aux normes et de la chaux et su spath-fluor comme fondant. De l'oxygène est introduit par une lance pour éliminer les impuretés. Le soufflage d'oxygène puut libérer 4,4 tonnes de poussière par 220 tonnes de coulée. Cette poussière doit être éliminée du gaz résiduel. La poussière est constituée d'oxyde de fer, de chaux et de fluorure.

  
Ces particules et gaz solubles sont enlevés du gaz résiduaire dans un épurateur par voie humide. Dans l'eau de l'épurateur, l'oxyde de fer, le fluorure de calcium et le carbonate de calcium se combinent pour provoquer une accumulation massive de dépôt sur les intervalles du système épurateur, avec pour résultat un fonctionnement inefficace de l'épurateur et des coûts d'entretien élevés.

  
Des procédés de la technique antérieure, comme le procédé décrit dans le brevet U.S. n[deg.] 3.880.620, utilisent des inhibiteurs de tartre, c'est-à-dire des phosphates inorganiques et organiques ;  et des dispersants polymères de masse moléculaire peu élevée. Cette façon d'aborder le problème n'a pas été complètement satisfaisante pour empêcher le dépôt et a entraîné des coûts de traitement accrus et de fréquents arrêts pour nettoyage mécanique.

  
La présente invention a donc pour but de fournir une composition et un procédé pour empêcher efficacement les dépôts dans des laveurs de gaz.

  
Elle a aussi pour but de fournir.une composition et un procédé pour empêcher les dépôts dans les laveurs de gaz d'une manière économique et en réduisant au minimum la fréquence de nettoyage mécanique de l'équipement du laveur.

  
Elle a encore pour but de fournir une composition et un procédé pour empêcher les dépôts dans les laveurs de gaz utilisables efficacement dans un large intervalle de conditions de pH.

  
Ces buts et d'autres de la présente invention sont atteints grâce à la composition et au procédé de la présente invention,

  
où d'environ 0,01 à environ 100 ppm d'ingrédients actifs, de préférence d'environ 0,1 à environ 10 ppm d'ingrédients actifs,

  
d'une composition comprenant un inhibiteur de tartre et un polymère de masse moléculaire élevée sont maintenues dans le milieu aqueux de lavage. Le rapport de l'inhibiteur de tartre au polymère de masse moléculaire élevée peut être compris entre 1:10 environ et 10:1 environ, de préférence entre 1:5 environ et 5:1 environ, en poids. 

  
Des inhibiteurs de tartre à seuil appropriés comprennent des phosphonates de formule générale :

  

 <EMI ID=4.1> 


  
dans laquelle R est

  

 <EMI ID=5.1> 


  
 <EMI ID=6.1> 

  
n va de 0 à 6 ; et

  
x va de 1 à 6 ; et ceux de la formule générale :

  

 <EMI ID=7.1> 


  
dans laquelle :

  
X est -OH ou -NH2 ; et

  
R 'est un groupe alcoyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone.Les

  
composés particulièrement préférés, toutefois, sont l'amino tris(acide méthylène phosphonique) et l'acide hydroxyéthylène1,1-diphosphonique (HEDP) ainsi que leurs sels solubles dans l'eau.

  
Sont utiles aussi comme inhibiteurs de tartre à seuil des phosphates tels que des polyphosphates, comme par exemple des polyphosphates de sodium et des esters phosphoriques de formule : 

  

 <EMI ID=8.1> 


  
où :

  
 <EMI ID=9.1> 

  
R est un groupe alcoylène ayant de 1 à 18 atomes de carbone. Des polyphosphates utilisables sont décrits dans les brevets U.S. n[deg.] 2.337.856, 2.906.599 et 3.213.017. 

  
Les polymères de masse moléculaire élevée utilisables comprennent n'importe quel polymère non-ionique ou anionique soluble dans l'eau ayant une masse moléculaire d'au moins 100.000 et de préférence d'au moins 1.000.000. Les exemples de polymères utilisables comprennent des polyacrylamides comme ceux décrits dans le brevet U.S. n[deg.] 3.085.916, des polymères d'acide 2-acrylamido méthyl propane sulfonique comme ceux décrits dans le brevet U.S. n[deg.] 3.709.816 et des polystyrènes sulfonés comme ceux décrits dans le brevet U.S. n[deg.] 3.630.937.

  
L'invention est encore illustrée par les exemples suivants

  
EXEMPLE 1

  
10 ppm d'une composition comprenant un copolymère de masse moléculaire élevée d'acide 2-acrylamido méthyl propane sulfonique et d'acrylamide et un inhibiteur de tartre [amino tris (méthylène phosphonate)] dans un rapport en poids de 1:2,5 sont maintenues dans l'eau introduite dans un système de lavage à recyclage d'un four à oxygène basique pendant 13 semaines : à ce moment, on examine visuellement le système et on n'observe pas de dépôt visible dans les pompes, les vannes ou les dispositifs de pulvérisation. Cela contraste avec.l'encrassement important des pompes, des dispositifs de pulvérisation et des vannes, entraînant une perte des efficacités de lavage du gaz et de refroidissement, et causant ainsi une perte temporaire de production, qui se produit en une période de deux semaines en l'absence de traitement.

   Antérieurement, ce système était sévèrement contaminé de carbonate de calcium et contenait des quantités importantes d'oxyde ferrique.

  
EXEMPLE 2

  
6,6 ppm d'une composition comprenant un copolymère de masse moléculaire élevée d'acide 2-acrylamido méthyl propane sulfonique et d'acrylamide et un inhibiteur de tartre [amino tris (méthylène phosphonate)] dans un rapport en poids de 1:2,5

  
sont maintenues dans l'eau introduite dans un système de lavage

  
à venturi et de refroidissement pour four à oxygène basique présentant une sévère accumulation de fluorure de calcium, d'oxyde de fer et de carbonate de calcium. Après 1600 coulées, on contrôle le système et on observe que les conduits de gaz, les grilles des dalots et les buses sont propres.

  
EXEMPLE 3

  
15 ppm d'une composition comprenant un copolymère de masse moléculaire élevée d'acide 2-acrylamido méthyl propane sulfonique et d'acrylamide et un inhibiteur de tartre [amino tris
(méthylène phosphonate)] dans un rapport en poids de 1:2,5 sont maintenues dans l'eau introduite dans un système de lavage pour haut-fourneau ayant d'importants dépôts de fer, qui entraînaient antérieurement un accroissement de la pression au sommet du four, avec pour résultat une perte de production et un arrêt pour détartrage après moins d'une semaine quand on utilisait un polyacrylate

  
 <EMI ID=10.1> 

  
(méthylène phosphonate). Après six semaines de traitement avec les compositions polymère de masse moléculaire élevée/inhibiteur de tartre selon la présente invention, on n'observe pas d'acroissement de pression ni de dépôt et le système fonctionne normalement.

  
EXEMPLE 4

  
Pour simuler les conditions dans un système de lavage de gaz, on prépare une eau synthétique ayant un pH de 12,0, une concentration en matières solides en suspension (oxyde ferrique hydraté) de 2000 mg/1, une concentration d'hydroxyde de sodium de
200 mg/1, une concentration de bicarbonate de sodium de 260 mg/1, une concentration de calcium de 450 mg/1 et une concentration de fluorure de 40 mg/1. L'eau est maintenue à une température de

  
60 &#65533; 2,2[deg.]C et on la fait circuler à travers le système d'essai à une vitesse linéaire comprise entre 91 et 122 cm/s. Le système d'essai comporte une zone d'essai surchauffée (30,5 cm de longueur), une zone chauffée (30,5 cm de longueur), une zone de pulvérisation et une zone d'écoulement. L'inhibiteur est ajouté à l'eau synthétique qu'on fait ensuite circuler à travers le système pendant cinq heures ; on arrête alors le système, on pèse les zones d'essai et on calcule le pourcentage d'inhibition en utilisant la relation suivante :

  

 <EMI ID=11.1> 


  
Les résultats de ces essais sont présentés dans le Tableau I.

TABLEAU I

  

 <EMI ID=12.1> 
 

  
TABLEAU I (suite)

  

 <EMI ID=13.1> 


  
 <EMI ID=14.1> 

  
lation sévère entraîne plus d'emprisonnement mécanique que d'accumulation de dépôt. 

  
 <EMI ID=15.1> 

  

 <EMI ID=16.1> 


  
Désignations des constituants de la composition Calgon hexamétaphosphate de sodium

  
 <EMI ID=17.1> 

  
HEDP acide 1-hydroxyéthylidène-1,1-diphosphonique Polymère 1 copolymère 49/51 d'acrylamide et d'acide 2-acryl-

  
amido-2-méthyl propane-1-sulfonique ayant une masse moléculaire de 1.000.000 environ

  
Polymère 2 homolypère d'acide 2-acrylamido-2-méthyl propane-1-

  
sulfonique ayant une masse moléculaire de 500.000 environ Polymère 3 polyacrylamide non hydrolysé de masse moléculaire

  
élevée ayant une masse moléculaire de 1.000.000 environ

  
Polymère 4 acrylate de sodium de masse moléculaire peu élevée

  
ayant une masse moléculaire de 700-1000 environ Polymère 5 polyacrylamide de masse moléculaire élevée hydrolysé (15 %) ayant une masse moléculaire de 1.000.000 environ

  
Polymère 6 polyacrylamide de masse moléculaire peu élevée hydrolysé (15 %) ayant une masse moléculaire de 8.000 environ

  
Polymère 7 polystyrène sulfoné ayant une masse moléculaire

  
de 700.000 environ

  
Polymère 8 polystyrène sulfoné ayant une masse moléculaire de
6.000-8.000 environ. 

REVENDICATIONS

  
1. Une composition utile pour lutter contre l'accumulation de dépôts dans des laveurs de gaz comprenant un inhibiteur

  
de tartre et un polymère de masse moléculaire élevée soluble dans l'eau dans laquelle le rapport de l'inhibiteur de tartre au polymère est compris entre 1:10 environ et 10:1 environ.

Claims

2. Une composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'inhibiteur de tartre est un phosphate.

3. Une composition selon la revendication 2, caractérisée en ce que le phosphate est de l'hexamétaphosphate de sodium.

4. Une composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'inhibiteur de tartre est un phosphonate de la formule : <EMI ID=18.1>

dans laquelle

Alk est n'importe quel groupe alcoylène contenant de 2 à 6 atomes de carbone,

"R" peut être choisi parmi H, -CH2COOM et <EMI ID=19.1>

"M" est choisi parmi H et un cation formant un sel soluble

dans l'eau, <EMI ID=20.1>

au moins un des radicaux représentés par "R" doit être <EMI ID=21.1> et quand "n" est plus grand que zéro, au moins une moitié des radicaux représentés par "R" doit être

<EMI ID=22.1>

5. Une composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que le phosphonate est de l'amino tris (méthylène phosphonate).

6. Une composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'inhibiteur de tartre est un phosphonate de la formule

<EMI ID=23.1>

dabs laquelle :

X est -OH ou -NH2, et

R est un groupe alcoyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone ou

un sel soluble dans l'eau d'un tel composé.

7. Une composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'inhibiteur de tartre est de l'acide hydroxyéthylidène1,1-diphosphonique ou un sel soluble dans l'eau de cet acide.

8. Une composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le polymère a une masse moléculaire d'au moins 100.000.

9. Une composition selon la revendication 8, caractérisée en ce que le polymère est un copolymère d'acrylamide et d'acide 2-acrylamido méthyl propane sulfonique ou ses sels solubles dans l'eau.

10. Une composition selon la revendication 8, caractérisée en ce que le polymère est un polyacrylamide.

11. Une composition selon la revendication 8, caractérisée en ce que le polymère est un polystyrène sulfoné. 12. Une composition utile pour lutter contre l'accumulation de dépôts dans des laveurs de gaz comprenant de l'amino

tris (méthylène phosphonate) et un copolymère de masse moléculaire élevée d'acrylamide et d'acide 2-acrylamido méthyl propane sulfonique ou de ses sels solubles dans l'eau, le rapport en poids du phosphonate au polymère étant compris entre 1:5 et 5:1.

13. Un procédé de lutte contre l'accumulation de dépôts dans des laveurs de gaz; selon lequel on maintient au moins 0,01 ppm d'une composition comprenant un inhibiteur de tartre et un polymère de masse moléculaire élevée soluble dans l'eau dans laquelle le rapport de l'inhibiteur de tartre au polymère est compris entre 1:10 environ et 10:1 environ dans le milieu aqueux de lavage.

14. Un procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'inhibiteur de tartre est un phosphate.

15. Un procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le phosphate est de l'hexamétaphosphate de sodium.

16. Un procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'inhibiteur de tartre est un phosphonate de la formule

<EMI ID=24.1>

dans laquelle :

Alk est n'importe quel groupe alcoylène contenant de 2 à 6

atomes de carbone,

<EMI ID=25.1> <EMI ID=26.1> "M" est choisi parmi H et un cation formant un sel soluble

dans l'eau,

n va de 0 à 14, avec la condition que quand n = o, au moins

un des radicaux représentés par "R" doit être

<EMI ID=27.1>

et quand "n" est plus grand que zéro, au moins une moitié des radicaux représentés par "R" doit être :

<EMI ID=28.1>

17. Un procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le phosphonate est de l'amino tris (méthylène phosphonate).

18. Un procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'inhibiteur de tartre est un phosphonate de la formule

<EMI ID=29.1>

dans laquelle :

X est -OH ou -NH2, et

R est un groupe aloyle ayant de 1 à 5 atomes de carbone, ou un

sel soluble dans l'eau d'un tel composé.

19. Un procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'inhibiteur de tartre est de l'acide hydroxyéthylidène1,1-diphosphonique ou un sel soluble dans l'eau de cet acide. 20. Un procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le polymère a une masse moléculaire d'au moins 100.000.

21. Un procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le polymère est un copolymère d'acrylamide et d'acide 2acrylamido méthyl propane sulfonique ou ses sels solubles dans l'eau.

22. Un procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le polymère est un polyacrylamide.

23. Un procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le polymère est un polystyrène sulfoné.