FR2532190A1 - Dispositif pour l'elimination a froid de l'hydrogene sulfure contenu dans un melange gazeux, par reaction sur de l'anhydride sulfureux, et pour la separation du soufre solide ainsi produit - Google Patents
Dispositif pour l'elimination a froid de l'hydrogene sulfure contenu dans un melange gazeux, par reaction sur de l'anhydride sulfureux, et pour la separation du soufre solide ainsi produit Download PDFInfo
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF POUR L'ELIMINATION A FROID DE L'HYDROGENE SULFURE CONTENU DANS UN MELANGE GAZEUX, PAR REACTION AVEC DE L'ANHYDRIDE SULFUREUX, ET POUR LA SEPARATION DU SOUFRE SOLIDE AINSI PRODUIT. SELON L'INVENTION, LE REACTEUR1 EST EQUIPE D'UN AGITATEUR4 ET COMPREND, A SA PARTIE SUPERIEURE, UN UNIQUE ORIFICE D'EVACUATION POUR LES PHASES SOLIDE, LIQUIDE ET EVENTUELLEMENT GAZEUSE, CET ORIFICE ETANT CONNECTE A UN ORIFICE LATERAL D'ALIMENTATION D'UN DECANTEUR3.
Description
Dispositif pour l'élimination à froid de l'hydrogène sulfuré contenu dans un mélange gazeux, par réaction sur de l'anhydride sulfureux, et pour la séparation du soufre solide ainsi produit.
La pr.dsente invention concerne un dispositif pour l'élimination à froid de lthydrogène sulfuré contenu dans un mélange gazeux, par réaction sur de l'anhydride sulfureux, c'est-à-dire par le procédé Claus, et pour la récupération de soufre solide ainsi produit.
De nombreux mélanges gazeux, naturels ou provenant d'unités industrielles, contiennent de lthydrogène sul furé, qu'il est nécessaire d'éliminer de ces mélanges préalablement à leur utilisation.
Ces mélanges gazeux seront désignés dans la suite de la présente description par leexpression 59gaz à épurer' 1texpression "gaz épuré" désignant un mélange gazeux d'où l'hydrogene sulfuré été éliminé de façon pratiquement complète.
Le gaz à épurer peut entres par exemple, le gaz na turel ou l'effluent gazeux d'une unité de raffinage du pétrole brut, telle qu'une unité de désulfuration
Il est connu, pour éliminer l'hydrogene sulfuré con tenu dans le gaz à épurer, d'utiliser des procédés con sistant à laver ce gaz par des absorbants, comme, par exemple, les aminese L'hydrogène sulfuré est ensuite restitué par chauffage de la solution, puis converti en soufre dans une unité Claus, où l'hydrogène sulfuré ré agit sur l'anhydride sulfureux suivant la réaction
Il est connu, pour éliminer l'hydrogene sulfuré con tenu dans le gaz à épurer, d'utiliser des procédés con sistant à laver ce gaz par des absorbants, comme, par exemple, les aminese L'hydrogène sulfuré est ensuite restitué par chauffage de la solution, puis converti en soufre dans une unité Claus, où l'hydrogène sulfuré ré agit sur l'anhydride sulfureux suivant la réaction
Dans les unités Claus comprenant généralement trois étages, l'anhydride sulfureux est produit, par oxydation de l'hydrogène sulfuré, dans un étage thermique utilisant une température élevée, de l'ordre de 1 400 C, la réaction de Claus ayant lieu dans deux étages catalytiques, où la température est de l'ordre de 200 à 250GC
Le gaz recueilli à la sortie de unité Claus con tient encore une faible proportion d'llydrogène sulfuré et d'anhydride sulfureux, qu'il est nécessaire d'éliminer avant le rejet du gaz à l'atmosphère, pour éviter la pollution atmosphérique. Les procédés utilisant une unité
Claus ont donc l'inconvénient de nécessiter une unité dite de traitement du gaz de queue. Outre cet inconvénient, il est à noter également que l'étape de restitution de lthydrogène sulfuré est une grosse consommatrice de calories.De plus, le gaz entrant dans étape thermique ne doit pas contenir d'hydrocarbures, d'une part, pour éviter la formation d'oxysulfure de carbone, qui est polluant pour l'atmosphère et n'est généralement pas éliminé dans les étapes catalytiques et, d'autre part, pour éviter la formation de carbone, qui conduit à la production d'un soufre de couleur noire, indésirable.
Le gaz recueilli à la sortie de unité Claus con tient encore une faible proportion d'llydrogène sulfuré et d'anhydride sulfureux, qu'il est nécessaire d'éliminer avant le rejet du gaz à l'atmosphère, pour éviter la pollution atmosphérique. Les procédés utilisant une unité
Claus ont donc l'inconvénient de nécessiter une unité dite de traitement du gaz de queue. Outre cet inconvénient, il est à noter également que l'étape de restitution de lthydrogène sulfuré est une grosse consommatrice de calories.De plus, le gaz entrant dans étape thermique ne doit pas contenir d'hydrocarbures, d'une part, pour éviter la formation d'oxysulfure de carbone, qui est polluant pour l'atmosphère et n'est généralement pas éliminé dans les étapes catalytiques et, d'autre part, pour éviter la formation de carbone, qui conduit à la production d'un soufre de couleur noire, indésirable.
Il a été proposé d'autres procédés, qui consistent à faire réagir dans une enceinte l'anhydride sulfureux et l'hydrogène sulfuré dans un solvant de ces deux composés, et à recueillir à la sortie de l'enceinte d'une part, le gaz épuré et, d'autre part, le soufre formé lors de la réaction. Un tel procédé est par exemple décrit dans le brevet français n0 1 492 013 où le solvant utilisé est un ester neutre de l'acide phosphorique.
Toutefois, afin d'obtenir une élimination aussi compiète que possible de l'hydrogène sulfuze il est nécessaire dlemployer une enceinte réactionnelle de très grande taille, ce qui diminue l'intér8t économique d'un tel procédé. Une solution consiste alors à effectuer la réaction de l'anhydride sulfureux et de l'hydrogène sulfuré avec un excédent d'hydrogène sulfuré favorable à la cinétique de la réaction ainsi qu'à sa sélectivité, puis à absorber dans un agent absorbant l'excédent d'hydrogène sulfuré contenu dans le gaz sortant de l'enceinte. La solution d'hydrogène sulfuré dans cet agent absorbant est ensuite traitée pour restituer l'hydrogène sulfuré, qui est brtlé pour obtenir l'anhydride sulfureux nécessaire à la réaction.Un tel procédé, décrit dans le brevet français n0 2 187 680, a l'inconvénient de nécessiter lui aussi une étape de restitution de llhydrogène sulfuré qui, comme indiqué précédemment, est une grosse consommatrice de calories. Il a en outre le désavantage de nécessiter l'emploi de deux solvants, ce qui complique la mise en oeuvre du procédé.
La Demanderesse a mis au point un procédé d'élimination de lthydrogène sulfuré permettant de pallier les inconvénients des procédés décrits ciedessus 9 procédé qui a fait l'objet du brevet français 2 411 0820
Ce brevet a pour objet un procédé d'élimination de l'hydrogène sulfuré contenu dans un gaz à épurer, ledit procédé comprenant les étapes suivantes
a) une étape de réaction dudit hydrogène sulfuré sur de l'anhydride sulfureux9 dans un solvant de ces deux composés et en présence d'un excès d'llydrogène sul- épuré, ladite réaction conduisant à l'obtention
- d'une part, dan gaz partiellement épuré, conte nuant l'excès d'hydrogène sulfuré utilisé pour la réactione
- d'autre part, de soufre formé lors de la réaction
b) une étape d'absorption de l'excès d'hydrogene sulfuré contenu dans le gaz partiellement épuré dans un solvant de l'hydrogène sulfuré9 ladite absorption consduisant à l'obtention
- d'une part, d'un gaz épuré,
- d'autre part, d'une solution d'hydrogène sulfuré dans un solvant, ledit procédé étant caractérisé en ce que le solvant uti- lisé pour étape d'absorption est identique à celui utilisé pour l'étape de réaction et en ce que la solution d'hydrogène sulfuré obtenue à la suite de l'étape d'ab- sorption est recyclez à l'étape de réactions
Lors du dép8t de ce brevet, la Demanderesse estimait qu'il était préférable, pour des raisons de manqua tention, de recueillir le soufre à l'état liquide à la sortie du réacteur et ledit brevet proposait donc de mettre en oeuvre le procédé à une température de préfé- rence comprise entre 1120C (température de fusion du soufre) et 1500C.
Ce brevet a pour objet un procédé d'élimination de l'hydrogène sulfuré contenu dans un gaz à épurer, ledit procédé comprenant les étapes suivantes
a) une étape de réaction dudit hydrogène sulfuré sur de l'anhydride sulfureux9 dans un solvant de ces deux composés et en présence d'un excès d'llydrogène sul- épuré, ladite réaction conduisant à l'obtention
- d'une part, dan gaz partiellement épuré, conte nuant l'excès d'hydrogène sulfuré utilisé pour la réactione
- d'autre part, de soufre formé lors de la réaction
b) une étape d'absorption de l'excès d'hydrogene sulfuré contenu dans le gaz partiellement épuré dans un solvant de l'hydrogène sulfuré9 ladite absorption consduisant à l'obtention
- d'une part, d'un gaz épuré,
- d'autre part, d'une solution d'hydrogène sulfuré dans un solvant, ledit procédé étant caractérisé en ce que le solvant uti- lisé pour étape d'absorption est identique à celui utilisé pour l'étape de réaction et en ce que la solution d'hydrogène sulfuré obtenue à la suite de l'étape d'ab- sorption est recyclez à l'étape de réactions
Lors du dép8t de ce brevet, la Demanderesse estimait qu'il était préférable, pour des raisons de manqua tention, de recueillir le soufre à l'état liquide à la sortie du réacteur et ledit brevet proposait donc de mettre en oeuvre le procédé à une température de préfé- rence comprise entre 1120C (température de fusion du soufre) et 1500C.
En poursuivant ses travaux, la Demanderesse a établi qu'il y avait avantage à effectuer la réaction de llhy- drogène sulfuré et de l'anhydride sulfureux à une température inférieure à 1120C et, de préférence, comprise entre O et 70 C, la limite inférieure de cette gamme préférentielle de températures étant choisie en raison de la viscosité du solvant, qui devent importante aux basses températures, tandis que la limite supérieure (70 C) vise à éviter que le soufre ne cristallise, lors du re- froidissement auquel est souris le solvant avant d'être conduit à des ours d'absorption.
Cette forme avantageuse de mise en oeuvre du procédé dé selon le brevet FR 2 411 082 fait l'objet d'une demande de certificat d'addition rattachée à ce brevet et déposée le même jour que la p-rosante demande.
En vue de répondre à des spécifications plus sévères en matière d'épuration des gaz hydrocarbonés (teneur en soufre d'au plus 4 p.p.m. pour un gaz devant être transporté dans une canalisation ou être liquéfié et de 0,1 p.
p.m. au plus pour un effluent de gazéificatin), la Demanderesse a éte amenée à concevoir une variante des procédés faisant l'objet du brevet FR 2 411 082 et de la demande de certificat d'addition précitée. Comme dans ces procédés, cette variante comprend une étape de réaction de l'hydrogène sulfuré et d'anhydride sulfureux en présence d'un excès d'hydrogène sulfuré et une étape d'absorption de l'excès d'hydrogène sulfuré contenu dans l'effluent gazeux obtenu à l'issue de l'étape de réaction.
Selon cette variante, toutefois, 'étape de réaction est précédée d'une étape préliminaire d'absorpton de l'hydrogène sulfuré contenu dans- le gaz à épurer dans le solvant utilisé dans les étapes ultérieures de réaction et d'absorption. Ladite absorption préliminaire conduit à l'obtentation, d'une part, d'un gaz épuré, d'autre part, d'urne solution d'hydrogène sulfuré dans le solvant, et c'est cette solution qui est utilisée pour fournir l'hydrogène sulfuré nécessaire à l'étape de réaction de l'hydrogène sulfuré et de l'anhydride sulfureux.
Dans ce procédé également, qui fait l'objet d'une demande de brevet déposée le même jour que la présente demande, la température de réaction peut être supérieure ou inférieure à 112 C, mais elle est de préférence in férieure à 112 C et comprise entre O et 70 C, de manière à recueillir le soufre formé à l'état solide, afin de ne pas avoir à refroidir le soufre formé dans des échangeurs,qui risquent de se trouver rapidement encrassés
Dans ce procédé, comme dans celui qui fait lfobjet de la demande de certificat d'addition précitée9 le solvant utilisé pour l'absorption de l'hydrogène sulfuré (et éventuellement de l'anhydride carbonique) et la-réaction de l'hydrogène sulfuré et de l'anhydride sulfureux, peut comprendre au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les glycols et les monoéthers de glycols, comme par exemple l'éthylène glycol9 le diéthylène glycols le triéthylène glycol, ainsi que les éthers monométhylique et monoéthylique des diéthylène- et triéthylène glycols.
Dans ce procédé, comme dans celui qui fait lfobjet de la demande de certificat d'addition précitée9 le solvant utilisé pour l'absorption de l'hydrogène sulfuré (et éventuellement de l'anhydride carbonique) et la-réaction de l'hydrogène sulfuré et de l'anhydride sulfureux, peut comprendre au moins un composé choisi dans le groupe constitué par les glycols et les monoéthers de glycols, comme par exemple l'éthylène glycol9 le diéthylène glycols le triéthylène glycol, ainsi que les éthers monométhylique et monoéthylique des diéthylène- et triéthylène glycols.
Les monoéthers de glycols sont préférés et, notamment5 l'éther monométhylique du diéthylène glycol
La réaction de l'anhydride sulfureux et de l'hydre gène sulfuré est effectuée en présence d'un excès d'lzy- drogène sulfuré 9 le rapport molaire H2SjSo2 étant par exemple, compris entre 3 et 29 de préférence entre 2,2 et 2.
La réaction de l'anhydride sulfureux et de l'hydre gène sulfuré est effectuée en présence d'un excès d'lzy- drogène sulfuré 9 le rapport molaire H2SjSo2 étant par exemple, compris entre 3 et 29 de préférence entre 2,2 et 2.
Le gaz partiellement épuré sortant du réacteur est conduit dans un absorbeur où règne une température qui doit être telle que lehydrogène sulfuré soit suffisamment soluble dans le solvant et que la tension de vapeur du solvant utilisé ne soit pas trop élevée0 Elle peut entre comprise, par exemple, entre O et 1500C9 et D de prefée rence, entre 20 et 6O0C.
La pression à l'intérieur de cet absorbeur est de préférence voisine de celle régnant à l'intérieur du réacteur.
Le débit du solvant dans l'absorbeur doit entre tel que l'hydrogène sulfuré qui est introduit soit dissous dans le solvant. Afin, d'améliorer l'absorption de l'excé- dent d'hydrogène sulfuré, le gaz partiellement épuré peut contenir jusqu'à 50 9o' en volume et, de préférence, de 0,1 à 35 50 en volume d'ammoniac.
La solution d'hydrogène sulfuré obtenue lors de l'é- tape d'absorption est recyclée au réacteur, l'ammoniac qu'elle contient jouant également un rôle de catalyseur de la réaction. En outre, l'ammoniac neutralise les sousproduits acides, tels que les acides polythioniques, formés dans le réacteur.
Afin d'améliorer la solubilité de l'ammoniac dans le solvant, celui-ci peut contenir jusqu'à 75 % en poids d'eau et, de préférence, jusqu'à 20 fo en poids d'eau.
La limite supérieure de la teneur en eau du solvant est fixée par la nécessité de vaporiser l'eau dans le réacteur.
Le soufre produit dans le réacteur est récupéré et une partie de ce soufre peut être brûlée pour produire l'anhydride sulfureux nécessaire à la reaction avec l'hydrogène sulfuré. Dans ce but, le mélange de soufre et de solvant provenant du réacteur est séparé par décantation solide/liquide ; le soufre imbibé de solvant est ensuite fondu et séparé par décantation liquide/liquide. Le solvant récupéré est recyclé au réacteur.
Les réacteurs à garnissage utilisés pour mettre en oeuvre le procédé selon le brevet FR 2 411 082, où le soufre est obtenu à l'état liquide, présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients1si on les applique à la mise en oeuvre des procédés ci-dessus, où l'on récupère du soufre à l'état solide
D'une part, afin de fournir une aire interfaciale satisfaisante, les réacteurs à garnissage doivent avoir un volume important, avec pour conséquence l'apparition de réactions secondaires parasites, telles que des réactions entre des oléfines, lthydrogène sulfuré et le soufre, conduisant à la formation de sous-produits.
D'une part, afin de fournir une aire interfaciale satisfaisante, les réacteurs à garnissage doivent avoir un volume important, avec pour conséquence l'apparition de réactions secondaires parasites, telles que des réactions entre des oléfines, lthydrogène sulfuré et le soufre, conduisant à la formation de sous-produits.
D'autre part, du fait de l'effet de filtre d'un garnissage, les sels dlammonium qui peuvent se former, de même que des produits de conversion, risquent de provoquer un bouchage du réacteur.
Enfin, le soufre produit et les sels sous-produits -décantent dans le réacteur9 ce qui complique les opérations d'évacuation de ces produits du réacteur. De plusple transfort de chaleur entre la partie centrale du réacteur et ses parois est insuffisant, ce qui oblige à utiliser un échangeur réfrigérant interne, qui accroît les risques de bouchage
L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif pour l'élimination par réaction de Claus de l'hydrogène sulfuré contenu dans un mélange gazeux et pour la rècupération de soufre formé qui se prête à la mise en oeuvre à froid des procédés précités sans risque de bouchage du réacteur ou d'apparition de réaction secondaires.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif pour l'élimination par réaction de Claus de l'hydrogène sulfuré contenu dans un mélange gazeux et pour la rècupération de soufre formé qui se prête à la mise en oeuvre à froid des procédés précités sans risque de bouchage du réacteur ou d'apparition de réaction secondaires.
L'invention vise également à proposer un tel disposé sitif, dont le réacteur puisse être refroidi extérieurement de façon simple par un système de double enveloppe à circulation d'eau.
L'invention vise aussi à proposer un dispositif de ce type, dans lequel l'alimentation du réacteur soit propre à limiter les réactions parasites et à favoriser à leurs dépens la réaction de Claus0
L'invention vise encore à proposer un tel disposi- tif. dans lequel le réacteur puisse entre alimenté aussi bien en gaz à épurer qu9en solution d'hydrogène sulfuré, afin de se prêter indiféremment à la mise en oeuvre des différents procédés rappelés ci-dessus.
L'invention vise encore à proposer un tel disposi- tif. dans lequel le réacteur puisse entre alimenté aussi bien en gaz à épurer qu9en solution d'hydrogène sulfuré, afin de se prêter indiféremment à la mise en oeuvre des différents procédés rappelés ci-dessus.
L'invention vise enfin à proposer un- tel dispositif, dans lequel la séparation du gaz partiellement épuré 9 du solvant clarifié et du soufre produit s'effectue dans une zone calme distincte du réacteur.
A cet effet9 l-2-invention à pour objet un dispositif pour l'élimination à froid de l'hydrogène sulfuré contenu dans un mélange gazeux par réaction avec de l'anhy- dride sulfureux et pour la séparation du soufre solide ainsi produit, ce dispositif comprenant
- d'une part, un réacteur équipé d'une entrée d'un solvant commun à l'hydrogène sulfuré et à l'anhydride sulfureux, d'une entrée 'une solution d'anhydride sulfureux dans ledit solvant et d'une entrée de gaz à épurer ou d'une solution de l'hydrogène sulfuré de ce gaz pro venant d'une étape préliminaire d?absorption dans ledit solvant
-d'autre part un décanteur présentant à sa base un orifice d'évacuation pour une phase solide à à sa pare tie supérieure un orifice d'évacuation pour une phase gazeuse et latéralement un orifice d'évacuation pour ure phase liquide0
Ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit réacteur est équipé d'un agitateur et en ce qu'il comprend à sa partie supérieure un unique orifice d'évacuation pour les phases solides, liquides et éventuellement gazeuses, cet orifice étant connecté à un orifice latéral d'alimentation du dit décanteur.
- d'une part, un réacteur équipé d'une entrée d'un solvant commun à l'hydrogène sulfuré et à l'anhydride sulfureux, d'une entrée 'une solution d'anhydride sulfureux dans ledit solvant et d'une entrée de gaz à épurer ou d'une solution de l'hydrogène sulfuré de ce gaz pro venant d'une étape préliminaire d?absorption dans ledit solvant
-d'autre part un décanteur présentant à sa base un orifice d'évacuation pour une phase solide à à sa pare tie supérieure un orifice d'évacuation pour une phase gazeuse et latéralement un orifice d'évacuation pour ure phase liquide0
Ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit réacteur est équipé d'un agitateur et en ce qu'il comprend à sa partie supérieure un unique orifice d'évacuation pour les phases solides, liquides et éventuellement gazeuses, cet orifice étant connecté à un orifice latéral d'alimentation du dit décanteur.
Le réacteur de ce dispositif étant un réacteur à agitation, le soufre solide qui aly forme et les sousproduits solides eventuels une couvent denanter et sent entraînte par la phase liquide et éventuellement gazeuse vers l'orifice d'évacuation vers is décanteur, cet orifice pouvent être commun aux troux phases, puisque la séparation s'effectues en dehorps du réacteur, qui pourra dons avoir une structure simple.
Ce réacteur pourra être cylindrique et être équipé d'un agitateur à pales entraîné en rotation ocazionalement au cylindre. Avantageusement, pour accroîte l'agitation, des déflecteurs faisant saillie de bas en haut sur la paroi cylindrique interne du réacteur serent répartis régulièrement à la périférie interne du réacteur.
Celui-ci sera avantageusement équipé d'une double envelope à circulation d'eau, afin d'évacuer de façon simple et peu conteuse les calories de la réaction.
De preerence, les arrivées de solvant et de gaz à épurer seront prévus sensiblement à un meme niveau à la base du réacteur, tandis que l'arrivée de la solution d'anhydride sulfureux sera décalée verticalement. De cette manière, l'hydrogène sulfuré du gaz à épurer sera partiellement dissous dans le solvant, avant de rencontrer l'anhydride sulfuré arrivant à un niveau supérieur.
On évite ainsi d'avoir localement un repport SO2 trop 75
2 élevé, qui favoriserait la formation d'acides polythie- niques.
2 élevé, qui favoriserait la formation d'acides polythie- niques.
Si le réacteur comporte également une arrivée d'ammo- niac, dont les effets avantageux ont été rappelés cidessus, cette arrivée sera elle-même décalée verticalement par rapport à l'alimentation en solution d'anhydride sulfureux, de façon que la majeure partie de cet anhydride ait été déjà converti en soufre en dehors de la présence del 'ammoniac,qui favoriserait la formation de thiosulfate d'ammonium, le reste de l'anhydride sulfureux réagissant dans la partie supérieure du réacteur en présence de l'ammoniac, qui agit alors comme catalyseur.
Afin de favoriser la diffusion de l'anhydride sul- fureux dans le mélange réactionnel, la solution de ce composé sera injectée dans le mélange par un diffuseur annulaire perforé, disposé coaxialement à lagitateur0
Le décanteur pourra atre un décanteur cylindrique dtua type classique, équipé de façon connue d'un racleur à palettes entraîné en rotation an niveau du fond.Selon l'invention, l'orifice d'alimentation du décanteur connecté à l'orifice d'évacuation du réacteur sera disposé au-dessous d'une cloison faisant office de brise- jet, qui forme un auvent à partir de la paroi interne et plonge dans la phase liquide dudécanteur0 On provoquera ainsi la pénétration dans la phase liquide de l'ensemble des phases provenant du réacteur, en évitant que des gouttelettes de solvant ne soient entraînées par la phase gazeuse évacuée prématurément.
Le décanteur pourra atre un décanteur cylindrique dtua type classique, équipé de façon connue d'un racleur à palettes entraîné en rotation an niveau du fond.Selon l'invention, l'orifice d'alimentation du décanteur connecté à l'orifice d'évacuation du réacteur sera disposé au-dessous d'une cloison faisant office de brise- jet, qui forme un auvent à partir de la paroi interne et plonge dans la phase liquide dudécanteur0 On provoquera ainsi la pénétration dans la phase liquide de l'ensemble des phases provenant du réacteur, en évitant que des gouttelettes de solvant ne soient entraînées par la phase gazeuse évacuée prématurément.
Avantageusement, l'orifice d'évacuation de la phase liquide sera également équipé d'une cloison analogue, mais plongeant plus profondément que le précédent dans la phase liquide, afin de favoriser la séparation gaz liquide. Des perforations seront prévues latéralement dans cette cloison pour permettre l'évacuation du gaz libéré.
D'autres caractéristiques de l'invention apparal- tront dans la description qui va suivre, dans laquelle on se réfèrera au dessin annexé, qui est une coupe schématique d'un dispositif conforme à 1'invention.
Ce dispositif comprend un réacteur 1 de forme cylindrique, raccordé à sa partie supérieure par une canalisation 2 à un décanteur 3, de forme également cylindrique.
Le réacteur 1 est équipé d'un agitateur à pales 4, disposé suivant son axe et entrainé en rotation par des moyens moteurs non représentés, par exemple à une vitesse de 30 t/mn.
il comporte un système de doubles parois 5, 6, séparées par un volume d'eau circulant entre un conduit d'alimentation 7 et un conduit d'évacuation 8, en vue d'évacuer les calories de la réaction et de maintenir une température inférieure à 1120C à l'intérieur du réacteur et, de préférencecomprise entre O et 7000.
En vue d'accrottre la turbulence du milieu réactionnel et de favoriser ainsi le mélange des différents composés présents, des déflecteurs verticaux 9, par exemple au nombre de six, font saillie du haut en bas de la paroi 6 à l'intérieur du réacteur.
Deux conduits 10 et 11, débouchant à la base du réacteur,alimentent respectivement ceauimci en un solvant commun à lthydrogène sulfuré et à l'anhydride sulfureux, et en gaz à épurer (ou en une solution de lthydrogène sulfuré de ce gaz,provenant d'une étape préliminaire d'absorption dans ledit solvant).
A un niveau du réacteur supérieur à celui de l'arrivée des conduits 10 et 11, uneconduiteî2 alimente le réacteur en une solution d'anhydride sulfureux dans ledit solvant. Cette conduite 12 est connectée à un diffuseur annulaire 13, disposé coaxialement à l'agitateur 4 et présentant des orifices d'injection régulièrement répartis.
A un niveau encore supérieur du réacteur débouche une conduite 14, qui alimente le réacteur en ammoniac, en eau et éventuellement en solvant.
Le décanteur 3 est d'un type connu en soi et il comporte un racleur à palettes, coaxial au décanteur et entraîné en rotation au niveau du fond9 en vue d'évacuer la phase solide vers an orifice central 160 Un orifice 12 d'évacuation de la phase liquide clarifiée est égale ment prévu dans la paroi latérale du décanteur et un orifice 18 d'évacuation de la phase gazeuse est prati qué à sa partie supérieure.
La canalisation 2 débouche dans le décanteur à la partie supérieure de sa paroi latérale au-dessous d'une cloison formant auvent 199 qui fait saillie à partir de la paroi latérale.
De façon analogue, l'orifice d'évacuation 17 de la phase liquide est disposé au-dessous d'une cloison 20, qui fait saillie à partir de la paroi latérale et qui plonge profondément dans la phase liquide.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant
L'hydrogène sulfuré gazeux arrivant à la base du réacteur 1 par la conduite 11 se zen dissout au moins par tiellement dans le solvant qui arrive par la conduite 10. Il parvient ensuite en contract avec l'anhydride sul furé introduit par le diffuseur 12 et réagit avec lui.
L'hydrogène sulfuré gazeux arrivant à la base du réacteur 1 par la conduite 11 se zen dissout au moins par tiellement dans le solvant qui arrive par la conduite 10. Il parvient ensuite en contract avec l'anhydride sul furé introduit par le diffuseur 12 et réagit avec lui.
Du fait de l'injection en différents points réalisée par le diffuseur et de 11 agitation du mélange réaction nel dans lequel l'hydrogène sulfuré est partiellement dissous9 on évite le risque d'un rapport 2 localement
H2S trop élevé, qui conduirait à la formation diacides polythioniques aux dépens du soufre a
Le mélange réactionnel continue à=monter dans le réacteur en entraînant le soufre, qui se forme par réac tion de Claus0 Cette réaction se produit D en effet, même en l'absence d'ammoniac, qui agit comme catalyseur9 ce dernier n'étant nécessaire que si l'on désire une con version complète de lsanhydride sulfureux en soufre0
C'est ce qui se produit au niveau de l'injection d'ammoniac par la conduite 14, les diverses phases liquides solide et gazeuse étant ensuite évacuées par la carali- station 2 vers le décanteur 3. On notera qu'en injectant l'ammoniac seulement dans la partie supérieure du réacteur, on ne produit qu'une faible quantité de thiosulfate d'ammonium, que favorise la présence d'ammoniac.
H2S trop élevé, qui conduirait à la formation diacides polythioniques aux dépens du soufre a
Le mélange réactionnel continue à=monter dans le réacteur en entraînant le soufre, qui se forme par réac tion de Claus0 Cette réaction se produit D en effet, même en l'absence d'ammoniac, qui agit comme catalyseur9 ce dernier n'étant nécessaire que si l'on désire une con version complète de lsanhydride sulfureux en soufre0
C'est ce qui se produit au niveau de l'injection d'ammoniac par la conduite 14, les diverses phases liquides solide et gazeuse étant ensuite évacuées par la carali- station 2 vers le décanteur 3. On notera qu'en injectant l'ammoniac seulement dans la partie supérieure du réacteur, on ne produit qu'une faible quantité de thiosulfate d'ammonium, que favorise la présence d'ammoniac.
Le mélange à décanter qui se déverse par la canalisation 2 dans le décanteur 3 rencontre le brise-jet 19, et l'on évite ainsi que la phase gazeuse ne soit évacuée prématurément par l'orifice 18 en risquant d'entraîner des gouttes de solvant.
La phase liquide contenant le solvant est évacuée après décantation par l'orifice 17. La cloison 20 plonge profondément dans la phase liquide pour assurer une excellente séparation du liquide et du gaz.
La phase solide contenant le soufre et divers sousproduits est évacuée par l'orifice 16, tandis que la phase gazeuse constituée du gaz partiellement épuré est évacuée par l'orifice 18.
En divisant ainsi l'ensemble du processus en deux zones distinctes, l'une agitée, où se produit la réaction de Claus, l'autre calme, où le soufre peut décanter et où le gaz partiellement épuré peut se séparer de la phase liquide, on peut mettre en oeuvre à froid, dans les meilleures conditions, les procédés rappelés ci-dessus d'épuration d'un gaz contenant de l'hydrogène sllfilré.
Claims (8)
1.- Dispositif pour l'élimination à froid de lthy- drogène sulfuré contenu dans un mélange gazeux par réacs tion avec de l'anhydride sulfureux et pour la séparation du soufre solide ainsi produit, ce dispositif compre- nant
- d'une part, un réacteur (1) équipé d'une entrée (10) d'un solvant commun à l'hydrogène sulfuré et à l'anhydride sulfureux, d'une entrée (12) dune solution d'anhydride sulfureux dans ledit solvant et d'une entrée (11) de gaz à épurer ou d'une solution de l'hydrogène sulfuré de ce gaz provenant d'une étape préliminaire d'absorption dans le dit solvant
-d'autre part, un décanteur (3) présentant à sa base un orifice d'évacuation (16) pour une phase solide, à sa partie supérieure un orifice d t évacuation (18) pour une phase gazeuse et latéralement un orifice d'évacuation (17) pour une phase liquide
Ce dispositif étant caractérisé en ce que ledit réacteur (1) est équipé d'un agitateur (4) et en ce qu'il comprend à sa partie supérieure un unique orifice d'évacuas tion pour les phases solide, liquide et éventuellement gazeuse, cet orifice étant connecté à un orifice latéral d'alimentation du dit décanteur (3)
2.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que ledit réacteur (i) comprend un agitateur à pales (4) entraîné en rotation autour d'un axe et en ce que, sur la paroi interne du dit réacteur, sont disposés des dé flecteurs (9) parallèles au dit axe.
3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit réacteur (1) comprend une double enveloppe (5, 6) à circulation d'eau.
4.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les entrées de solvant (10) et de gaz à épurer ou de solution d'hydrogène sulfuré (11) sont disposées dans ledit réacteur niveau inférieur à celui de l'arrivée (12) de la solution d'anhydride sulfureux.
5.- Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'arrivée de la solution d'anhydride sulfureux est raccordée à un diffuseur annulaire (13), muni d'orifices d'injection et disposé coaxialement à l'axe de rotation du dit agitateur (4).
6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit réacteur comporte une arrivée d'ammoniac (14) disposée à un niveau supérieur à celui de l'arrivée (12) de la solution d'anhydride sulfureux.
7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'orifice d'alimentation du décanteur (3) connecté à l'orifice d'évacuation du réacteur (1) est disposé au-dessous d'une cloison (19) faisant office de brise-jet, qui forme auvent au-dessus du dit orifice à partir de la paroi interne du décanteur.
8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'orifice (17) dtévacuation de la phase liquide clarifiée est disposé au-dessous d'une cloison (20) perforée qui forme auvent au-dessus du dit orifice à partir de la paroi interne du décanteur et plonge dans la phase liquide de celui-ci.
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|---|---|---|---|
| FR8214593A FR2532190A1 (fr) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | Dispositif pour l'elimination a froid de l'hydrogene sulfure contenu dans un melange gazeux, par reaction sur de l'anhydride sulfureux, et pour la separation du soufre solide ainsi produit |
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|---|---|---|---|
| FR8214593A FR2532190A1 (fr) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | Dispositif pour l'elimination a froid de l'hydrogene sulfure contenu dans un melange gazeux, par reaction sur de l'anhydride sulfureux, et pour la separation du soufre solide ainsi produit |
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| FR2532190B1 FR2532190B1 (fr) | 1985-01-18 |
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ID=9277052
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| FR8214593A Granted FR2532190A1 (fr) | 1982-08-25 | 1982-08-25 | Dispositif pour l'elimination a froid de l'hydrogene sulfure contenu dans un melange gazeux, par reaction sur de l'anhydride sulfureux, et pour la separation du soufre solide ainsi produit |
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