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Procéda de traitement des liquides contenant des acides de gou- dron, en vue d'en extraire ces corps.
La présente invention est relative au traitement des li- quides contenant des acides de goudron, tels que :phénol, cré- sol et impuretés analogues et bien que l'invention s'applique d'une façon générale à l'enlèvement des acides de goudron de tous les liquides qui peuvent en contenir, elle s'applique par- ticulièrement au traitement des produits de condensation des gaz, dérivés des divers systèmes de carbonisation et de gazéi- fica,tion ou du charbon, par exemple de la liqueur de gaz.
L'objet de la présente invention est un procédé et un
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appareil pour effectuer plus complètement l'enlèvementdes acides de goudron contenus dans des liquides par rapport aux procédés et appareils actuels.
La liqueur de gaz est produite en refroidissant et en condensant du gaz de houille, tel qu'il ast produit dans les fours à coke à sous-produits, cornues à gaz et appareils ana- logues. Cette liqueur contient de l'ammoniaque sous deux for- mes : de l'ammoniac ulibrec'est-à-dire volatil et de l'ammoniac fixé, c'est-à-dire qui doit être décomposé avant d'être vola- tilisé. La liqueur de gaz contient également du phénol, crésol et substances analogues qui seront désignées ici sous le nom d'acides de goudron.
La liqueur de goudron, après séparation du goudron qui peut être entraîné avec elle, est habituellement distillée dans une cornue ou alambic à ammoniaque comportant une cornue à ammoniac libre ou "section libre Il, une cornue à ammoniaque fixé ou "section fixée" et une colonne de chaux. L'ammoniac libre est conduit hors de l'appareil par de la vapeur d'2au, pénétrant dans l'alambic à ammoniac libre, et la liqueur par- tiellement distillée pénètre dans la colonne de chaux où elle est mélangée avec du lait de chaux.
Le mélange de lait de chaux et de la liqueur est ensuite traité par de la vapeur d'eau dans l'alambic a ammoniaque fixé l'ammoniaque fixé de la liqueur est décomposé et l'ammoniac s' échappe sous forme de vapeur.
La liqueur perdue ou l'effluent de l'alambic à ammoniaque fixé contient principalement divers sels de calcium formés au cours de la décomposition de l'ammoniaque fixé et on s'arrange pour l'entraîner dans un égout ou cours d'eau, ou de toute au- tre maniera possible.
Les acides de goudron contenus dans la liqueur de gaz,
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s'ils ne sont pas volatilisés et enlevés dans l'alambic à am- moniac libre, sont entrainés avec la liqueur de gaz descendant dans 1'alambic, et réagissant avec le lait de chaux pour for- mer des composés de calcium. Ces composes ne sont pas volatils et, par suite, ils s'échappent de l'alambic avec l'effluent ou liqueur perdue.
La législation moderne concernant la pollution des cours d'eau est plus ou moins sévère pour les fabricants. de gaz ou autres, en ce qui concerne l'évacuation de l'effluent des alam- bics à ammoniaque, contenant des acides de goudron quand cette évacuation a simplement lieu dans un égout ou courant d'eau.
Lors de la stérilisation de l'eau destinée à la boisson, au moyen de chlore ou de composés de chlore, si des acides de goudron sont présents, il se produit des chlorophénols et subs- tances analogues, qui sont susceptibles de communiquer un goût et une ordeur désagréables à des grandes quantités d'eau et qui sur ce point présentent un caractère hautement nuisible.
Il est ainsi desirable d'effectuer, pratiquement, l'en- lèvement complet des acides de goudron, soit de la liqueur de gaz elle même soit de 1'effluent ou liqueur perdue, avant de disposer de cette dernière.
Suivant la présente invention, on réalise l'enlèvement complet des acides de goudron de la liqueur de gaz elle même, soit avant, soit après la distillation de l'ammoniac libre contenu dans cette liqueur, ou de la liqueur effluente quit- tent l'alambic à ammoniac après complète distillation de la liqueur de gaz.
On a reconnu que, pratiquement, l'élimination complète des acides de goudron contenus dans la liqueur de gaz peut être effectuée en chauffant la liqueur juste au-dessous de son point d'ébullition et en la maintenant à cette température,
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pendant qu'on souffle un gaz, tel que de l'air ou autre gaz inerte à travers sa masse. Dans ces conditions, le gaz effec- tue une volatilisation des acides de goudron et on le traite ensuite pour en enlever les acides de goudron, de préférence avec un alcalipar exemple une solution d'hydroxyde de so- dium. Le gaz est ensuite remis en circulation pour un nouvel usage.
En ce qui concerne la liqueur de gaz, le procédé de la présente invention peut être exécuté de différentes façons, qui sont généralement divisibles, suivant que la liqueur de gaz est traitée avant ou après la distillation de sa tensur en ammoniaque fixé. Dans l'un et l'autre cas, il est désirable d'assurer que tous les acides de goudron présents dans la li- queur soient amenés au point d'enlèvement, afin d'empêcher leur départ dans d'autres parties du système, l'accaparement par la liqueur perdue, etc.
La liqueur de gaz peut être traitée, en vue d'en retirer les acides de goudron, avant son introduction dans l'alambic a ammoniaque, si on le désire, mais, habituellement) il est préférable d'effectuer l'enlèvement des acides de goudron en combinaison avec, ou immédiatement après, la distillation de l'ammoniac libre, mais avant de traiter par l'eau de chaux la liqueur de gaz en vue d'en récupérer l'ammoniaque fixé, comme il sera décrit ci-après.
En outre, le procédé peut être exécuté., de façon variée sur ce point, suivant qu'il est réalisé avec un appareil exis- tant devant être modifié aussi peu que possible, ou qu'il est réalisé avec un nouvel appareil spécialement destiné dans ce but, le procédé pouvant encore varier dans sa réalisation sui- vant d'autres diverses considérations.
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Dans le premier cas, c'est-à-dire lorsqu' on désire uti- liser un alambic à ammoniac existant du type habituel, il est désirable de réaliser l'enlèvement complet des acides de gou- dron de la liqueur de gaz, dans l'alambic à ammoniac lui mê- me, et également d'empêcher le départ de ces impuretés dans certaines autres parties du système, par exemple dans le sa- turateur à ammoniac, le refroidisseur final ou parties d'ap- pareil analogues. Dans le procédé faisant l'objet de la pré- sente invention, ce but est réalisé sans modifications de la structure existante sauf qu'un appareil additionnel et indé- pendant peut être requis pour le traitement des acides de gou- dr on.
Toutefois, il est préférable de réaliser le procédé dans un appareil Imaginé spécifiquement dans ce but, appareil dans lequel les objets et les avantages de la présente inven- tion peuvent être le mieux réalisés.
Afin que ces aspects et autres de la présente invention puissent être clairement exposés et compris, on décrira main- tenant, en se référant aux dessins annexés, divers modes de réalisation de la présente invention.
Sur ces dessins:
La figure 1 est une vue en élévation, partie en coupe, d'un appareil pour la distillation de la liqueur de gaz et pour l'enlèvement et la récupération des acides de goudron qu'elle contient, certaines parties étant arrachées; et
La figure 2 est une vue semblable d'une variante de cet appareil.
Les marnes nombres de référence désignent des parties sem- blables dans chacune des deux vues des dessins.
En se référant à la figure 1, on voit que la distillation de la liqueur de gaz ou autre liqueur ammoniacale contenant
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des acides de goudron est effectuée dans un alambic à ammoniac, du type habituel. Cet élément comporte un alambic 2 à ammoniac libre et un alambic 3 à ammoniaque fixé. Les alambics 2 et 3 sont constitues par plusieurs sections superposées de cloches et plateaux, les sections de cloches et plateaux de l'alambic 2 à ammoniac libre, étant supportées sur une grande section ou colonne de chaux 4 qui est susceptible de contenir du lait de chaux.
La liqueur est admise dans l'alambic 2 par un conduit d'entrée 5, la vitesse d'écoulement étant réglée pnr un ro- binet 6. La liqueur de gaz descend travers l'alambic 2 à ammoniac libre, elle traverse la colonne de chaux 4 et se rend, par un conduit 7, dans l'alambic 3 à ammoniaque fixé,.. La li- queur traitée par l'eau de chaux descend maintenant à travers l'alambic 3 à ammoniaque fixé et l'effluent s'échappe par une canalisation 8.
De la vapeur d'eau et du lait de chaux sont admis au fur et à mesurâmes besoins.Pendant le déplacement de la liqueur de gaz à travers l'alambic 2 à ammoniac libre, l'am- moniac libre est séparé par distillation et il s'échappe de l'alamoic 2 par un tuyau 9 réservé aux produits de distilla- tion. La liqueur de gaz, moins l'ammoniac libre qu'elle conte- nait, pénètre maintenant dans la colonne de chaux 4 et se mé- lange à l'eau de chaux, d'où il résulte que l'ammoniaque fixé est décomposé en ammoniac libre qui est alors séparé par dis- tillation dans l'alambic 3. L'ammoniac volatilisé passe alors par un tuyau 10, pénètre dans l'alambic 2 et s'échappe par la tuyau 9.
Dans le présent cas, la distillation de la liqueur de gaz est conduite de manière à libérer tous les acides de goudron contenus dans cette liqueur, avant le contact de la liqueur avec l'eau de chaux. Ceci peut être réalisé en maintenant la
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température dans la section supérieure de l'alambic 2 à am- moniac libre, à une température relativement élevée, de pré- férence aux environs du point d'ébullition de la liqueur. De même dans d'autres cas où on emploie la distillation par de la vapeur .d'eau, le volume de vapeur d'eau et de gaz peut être un facteur considérable dans l'enlèvement des acides de goudron.
Dans ce cas il est important d'enlever complètement les acides de goudron contenus dans la liqueur de gaz, avant son contact avec le lait de chaux dans la colonne à chaux 4, pour la raison que ces impuretés, lors de leur conta'$.' avec la chaux sont rendues non volatiles et seront, en conséquence) emportées, sous cette forme, dans l'effluent sortant de l'ap- pareil par le conduit 8, ce qui, ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus, doit être évité, à moins qu'on se soit préoccupe spécialement d'enlever les acides de goudron, ainsi qu'il sera exposé ci-après.
Le gaz ammoniac, H2S, HON, CO2, la vapeur d'eau et les acides de goudron volatilisés traversent le tuyau pour se rendre dans un déflegmateur 11 où ils sont refroidis au-des- sous du point de volatilisation des acides de goudron. Les va- peurs ammoniacales restantes se rendent par une canalisation 12 dans un condenseur non représenté, ou dans le collecteur de gaz en un point situe exactement avant l'entrée du gaz dans le saturateur à ammoniac.
Le déflegmateur 11 est maintenu à la température voulue pour effectuer une condensation des acides de goudron'mais Sans produire la condensation de plus d'ammoniaque qu'il n'est absolument nécessaire. La température précisa employée variera quelque peu et aucune température spécifique ne sera employée dans toutes les conditions. Habituellement, il est désirable effectuer une condensation de seulement assez d'eau pour
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servir à retirer tous les acides de goudron des vapeurs,,' Cette quantité dépendra, quelque peu de la construction du déflegma- teur. La température de 60 C, environ a été reconnue convena- ble dans certaines conditions.
Le liquide sa condensant dans le déflegmateur 11 et con- tenant tous les acides de goudron, primitivement présents dans la liqueur de gaz, descend par gravité à travers un tuyau 13, pour se rendre dans un réchauffeur 14, où il est chauffé, de préférence indirectement, jusqu'à une température exactement au-dessous de son point d'ébullition, et il pénètre alors dans une tour d'épuisement 15, par plusieurs pulvérisateurs 16 qui servent à répartir uniformément le liquide sur la surface supérieure d'une quantité convenable de matière de contact 17 placée dans la tour 15. La matière de contact 17 peut être n'importe quelle matière convenable, telle que; coke, brique ou matière analogue, susceptible d'effectuer un contact intime entre les courants de liquide et le gaz s'écoulant à travers ces courants.
La tour 15 est, de préférence, isolée pour em- pêcher tout refroidissement nuisible du liquide et du gaz contenus dans la tour.
Pendant le passage du liquide chaud vers le bas, à tra- vers la matière de contact 17, il est exposé à un courant de gaz inerte, tel que de l'air, qui monte. En raison de la tem- pérature élevée du liquide et de l'action de frottement du gaz, les acides de goudron présents dans le liquide sont vola- tilisés et emportés par le gaz s'échappant au sommet de la tour 15 par un tuyau 18. Le liquide, aussi débarrassé des acides de goudron qu'il est nécessaire, se rassemble dans le fond de la tour 15 et il en sort par un tuyau de drainage 19.
Ce liquide, s'il contient des quantités considérables d'ammo- nique peut être redistillé, mais cecin'est pas habituellement
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nécessaire.
En vue d'empêcher toute perte inutile d'ammoniaque, et pour empêcher. toutes pertes nuisibles dues à la chaleur la- tente de vaporisation, il est désirable d'employer le gaz, - employé pour extraire les acides de goudron du liquide du déflemageur 11,-dans un cycle fermé comprenant la remise en circulation à travers la tour 15 et un laveur 20, dans lequel le gaz est traité pour extraire les acides de goudron prove- nant du liquide de la tour d'épuisement 15.
Pour décrire le cycle du gaz avec plus de détails on peut dire que le gaz pénètre dans le fond de la tour 15 par un tuyau 21, sous l'action d'un souffleur 22 ; le gaz s'élève à travers la tour 15 et il emerge au sommet de cette dernière et, par le conduit 18, il arrive à la partie inférieure du laveur 20.
Dans le cas actuel, on emploie un laveur Feld pour trai- ter le gaz. Ce laveur 20 est d'une construction habituelle et il est muni de dispositifs de chauffage, par exemple une tuyau- terie- de vapeur 23. Le laveur 20 est alimenté avec une solu- tion de soude caustique ( NaOH) venant d'un réservoir convena- ble 24 au moyen d'un tuyau 25 formant joint hydraulique, dans lequel est placé un/entonnoir 26 pour faciliter le réglage de l'écoulement. Le gaz et la solution caustique traversent le laveur 20 en contre-courant et les acides de goudron présents dans le gaz sont absorbés par la solution caustique, à l'état de composés de sodium, qui ne sont pas volatils dans ces conditions et qui ont une valeur marchande.
De préférence, on emploie une solution concentrée d'alcali, et la vitesse d'écou- lement de la solution est réglée de telle sorte que la solution quittant le laveur 20 par un tuyau de drainage 27, est saturée en acides de goudron dans ces conditions. Le gaz, pendant tout
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le cycle, est maintenu chaud suffisamment pour empêcher toute condensation indésirable, c'est-à-dire qu'il est maintenu jus- te au-dessous du point d'ébullition de la liqueur.
La vitesse d'écoulement de la solution est en outre ré- glée, suivant la tensur en acide de goudron du gaz sortant du laveur 20, qui doit être pratiquement nulle.
Le gaz débarrassé du phénol sort du lavqur 20 par un tuyau 28 et il est aspiré dans le souffleur 22 ; de la il est refoulé à travers le tuyau 21 dans la tour 15; en vue de traiter de nouvelles quantités de liquide.
L'appareil et le procédé ci-dessus décrits sont particu- lièrement applicables à la récupération des acides de goudron provenant de liqueur de gaz dans des installations de distil- lation existantes déjà.. Toutefois, lorsque ce@i c'est pas le cas et qu'on désire un enlèvement complet, il est préférable d'employer l'appareil représenté sur la figure 2.
Dans le dispositif modifié, une section d'épuisement 30 est interposée entre l'alambic 2 à ammoniac libre et la colon- ne ae chaux 4. La liqueur de gaz est introduite, dans l'alambic 2 à ammoniac libre, par le tuyau 5, comme auparavant. En des- cendant à travers l'alambic 2 à ammoniac libre, la liqueur de gaz est distillée pour l'enlèvement complet de l'ammoniac li- bre qu'elle contient. Les températures dans l'alambic 2 à am- moniac libre sont, toutefois, dans ce cas, maintenues à un point plus bas que celui reconnu exact dans le cas présent,en ce quil n'est pas maintenant désirable d'assurer qu'il n'y ait pas d'acides de goudron s'échappant de l'alambic à ammoniac libre 2 par le tuyau de vapeur 9.
La liqueur de gaz, débarrassée de toute sa teneur primitive en ammoniac libre et contenant pratiquement toute sa teneur primitive en acides de goudron, se rassemble dans le fond de
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l'alambic 2 à ammoniac libre et par un tuyau formant joint hydraulique 31 et plusieurs tuyères 32, se rend à l'intérieur de la section d'épuisement 30, contenant une quantité convena- ble de matière de contact 33, semblable à la matière de con- tact indiquée et utilisée dans le cas précédent.
Dans le cas présent, le courant de gaz inerte est intro- duit par le tuyau 21 dans le fond de la section d'épuisement 30. Le gaz s'élève à travers la matière de contact 33, en enlevant les acides de goudron contenus dans la liqueur des- cendant à travers la même matière, et le gaz sort de la section d'épuisement 30, par la tuyau 18, pour se rendre dans le la- veur 20 comme auparavant. On verra que, dans ces conditions, le Cycle du gaz est pratiquement identique à celui du premier cas.
Dans le présent cas, la liqueur, après l'enlèvement des acides de goudron, doit encore être traitée pour l'enlèvement de l'ammoniaque fixé qu'elle contient. Dans ce but, elle tra- verse la colonne de chaux 4 dans laquelle elle est traitée avec du lait de chaux, le mélange résultant débordant par la tuyau 7 pour se rendre dans 1'alambic 3 à ammoniaque fixé.
Les vapeurs ammoniacales libérées dans la colonne de chaux 4 et dans l'alambic 3 à ammoniaque fixé s'échappent respective- ment par les tuyaux 34 et 35 pour se rendre dans la portion inférieure de l'alambic 2 à. ammoniac libre, elles s'élèvent à travers ce dernier et s'échappent par le tuyau à vapeur 9, en même temps que la vapeur d'eau et l'ammoniac libéré dans l'alambic 2 à ammoniac libre lui-même. L'effluent de l'alambic 3 à ammoniaque fixé s'échappe par le tuyau de drainage, comme auparavant.
On verra que dans ce cas, comme dans le premier,il n'y a pas d'acides de goudron transportés dans le courant de gaz Principal ou dans le condenseur, pas plus qu'il n'y a une
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quantité importante d'acides de goudron dans la liqueur sor- tant de l'alambic 3 à ammoniaque fixé. Ainsi l'objet de la présente Invention est réalisé. Les inventeurs ont reconnu, en fait, que l'on peut obtenir de cette manière l'enlèvement complet des acides de goudron contenus dans la liqueur de gaz.
Dans quelques cas il peut être désirable de réaliser l'en- lèvement des acides de goudron d'une autre manière. La distil- lation de la liqueur de gaz, en vue de l'enlèvement de l'am- moniac libre et de l'ammoniaque fixé, est réalisée comme dans la pratique habituelle, sauf qu'il est intentionnellement pré- vu, au moyen de conditions opératoires convenables, que toute la teneur en acide de goudron @@ la liqueur de gaz primitive descende, à travers l'alambic à ammoniac libre, dans la liqueur et que cet acide de goudron soit fixé sous la forme de composés de calcium dans la colonne à chaux. Dans ce cas, la liqueur effluente, quittant l'alambic à ammoniaque fixé, contiendra toute la teneur primitive en acide de goudron de la liqueur de gaz, mais dans une forme non volatile.
En conséquence, on rend ces acides de goudron, volatils en acidifiant la liqueur perdue. Ceci peut être convenablement réalisé au moyen de gaz de carneau ou autre acide et les inven- teurs ont alors traité la liqueur perdue acidifiée, dans la- quelle les acides de goudron sont alors présents, par un cou- rant de gaz inerte de la manière indiquée ci-dessus.
Bien qu'on ait décri ci-dessus l'invention comme étant appliquée au traitement de liqueur de gaz et autre liqueur am- moniacale, l'invention n'est pas limitée au traitement de ces matières, mais elle peut être avantageusement employée pour l'enlèvement d'acides de goudron de tous autres liquides pou- vant en contenir. Par exemple, des liquides produits dans les installations de goudron, dans les Installations de phénol et de crésol, et même le goudron lui même peuvent être traités
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de cette façon, en tenant compte de la nature du liquide en- visagé, des conditions opératoires convenables, etc.
Bien qu'on ait décrit l'invention en se reportant à un exemple spécifique, elle n'est pas limitée à ce procédé ou à cet appareil indiqué à titre d'exemple, mais peut varier sans sortir de son cadre.