BE462562A - - Google Patents

Description

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  Perfectionnements à la séparation du bioxyde de carbone des gaz industriels carboniques. 



   La présente invention concerne des perfectionnements à la séparation du bioxyde de carbone des gaz industriels carboniques et a pour objet un catalyseur et un procédé pour la séparation du bioxyde de carbone, de l'oxygène et des gaz   à   teneur de soufre des gaz industriels tels que les gaz de ville,et autres gaz car- boniques utilisés dans l'industrie par exemple pour la formation d'atmosphères de carburation pour,le traitement d'alliages fer- reux. 



   Les constituants de tels gaz industriels qui possèdent la plus grande valeur pour effectuer la carburation sont le monoxy- de de carbone et le méthane et la séparation du bioxyde de car- bone et de l'oxygène des gaz contenant également du monoxyde de 

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 carbone et du méthane offrait jusqu'ici un problème relativement difficile étant donné que la destruction du monoxyde de carbone et du méthane est tout à fait indésirable. 



   Il est connu que les sels des métaux alcalino-terreux appli- qués sur des matériaux réfractaires et des véhiculeurs carboniques peuvent effectuer la séparation du bioxyde de carbone et de l'o- xygène des gaz industriels mentionnés ci-dessus, mais l'utilisa- tion d'un tel catalyseur dans un procédé industriel présente cer- taines difficultés tant pour l'utilisation que pour la régénéra- tion. 



   Conformément à la présente invention, il est prévu un cataly- seur comprenant un métal   alcalino-terreux   insoluble   à   l'eau ou un mélange de celui-ci étendu d'un asbeste fibreux pratiquement exempt de fer. Le catalyseur est, de préférence, préparé sous forme de corpuscules lenticulaires ou lamellaires de manière à présenter la surface effective la plus grande possible de cata- lyse au jet de gaz tout en n'opposant pas, pendant ce temps une résistance excessive au flot gazeux. De préférence, le rapport du sel de métal   alcalino-terreux à   l'asbeste est de l'ordre de 2 :1 en poids. 



   Le catalyseur suivant la présente invention est particuliè- rement efficace pour la séparation de bioxyde de carbone et d'o-   xygéne   et extraira également la plus grande partie des gaz à te- neur de soufre contenus dans les gaz industriels cités et le ta- bleau ci-après représente l'analyse d'un gaz de ville moyen avant et après son passage sur le catalyseur suivant l'invention, les chiffres mentionnés étant indiqués comme pourcentages en volume. 
 EMI2.1 
 Gaz C02 ¯02 ONHia 00 OH4 H2 N2 (balance) 
 EMI2.2 
 
<tb> Analyse <SEP> Non <SEP> traité <SEP> 3.3 <SEP> 0.6 <SEP> 2.5 <SEP> 16,7 <SEP> 23.8 <SEP> 48.6 <SEP> 4.5
<tb> 
 
 EMI2.3 
 du Traité 0.0.

   0.0 0.6 21.0 -23.8 Y9.5 5.1 

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Les chiffres de pourcentage indiqués dans le tableau ci- dessus sont les chiffres moyens donnés par 80 analyses s'étendant sur une période de 8 à 9 mois, 
L'analyse du gaz de ville distribué dans le Royaume-Uni peut habituellement être considérée comme tombant dans les limites ci- après: 
 EMI3.1 
 
<tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 5%
<tb> 
<tb> oxygène <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 1%
<tb> 
<tb> 
<tb> Hydrocarbones <SEP> non <SEP> saturés <SEP> 1.5 <SEP> - <SEP> 3.5
<tb> 
<tb> 
<tb> Monoxyde <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 14 <SEP> - <SEP> 20%
<tb> 
<tb> 
<tb> Méthane <SEP> @ <SEP> 15 <SEP> - <SEP> 30%
<tb> 
<tb> 
<tb> Hydrogène <SEP> ' <SEP> 45 <SEP> - <SEP> 55%
<tb> 
 
La balance étant l'azote. 



   Dans la pratique le catalyseur est chargé dans   une   chambre de catalyse et les gaz conduits sur le catalyseur, de préférence en les passant au travers d'une couche catalysante dans la chambre, tout en maintenant le catalyseur   à   une température d'environ 900 C. 



   Le catalyseur a une vitalité très satisfaisante et est rapi- dement régénéré en passant de l'air sur le catalyseur épuisé, 
L'invention englobe de plus une méthode de fabrication d'un catalyseur qui comprend la formation d'un mélange de sel métalli- que alcalino-terreux insoluble à l'eau avec de l'eau contenant un liant, l'incorporation d'asbeste fibreux pratiquement exempt de fer dans ce mélange,-l'extraction de l'eau de celui-ci, de préfé- rence par chauffage à une température d'environ   10000   et en sou- mettant ensuite la mixture   à   une ignition dans l'air à une tempé- rature telle que, de préférence,   un. frittage   se produise ou un dé- but de frittage dudit sel métallique alcalino-terreux; la tempé- rature d'ignition est de préférence   d'environ,90000.   



   A titre d'exemple, il sera décrit ci-après une méthode de réalisation de l'invention, 
3 lbs. (livres anglaises) de carbonate de barium de bonne qualité commerciale sous forme de poudre fine ont été mises en 

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 mélange avec une solution aqueuse de colle. 1 1/2 lbs. d'asbeste de Gooch a été complètement saturée de ce mélange et l'asbeste ainsi traité a été alors travaillé en minces parcelles de l'ordre de   1/2 .   1 pouce de diamètre et de la grosseur minimum nécessaire pour permettre aux parcelles de maintenir leur conformation. Les parcelles furent alors séchées dans un courant d'air à environ 100 C et mises ensuite en ignition dans   l'air .   une température de 900 C. afin d'obtenir un léger début de frittage du carbonate de barium. 



   Après l'ignition, le catalyseur fut mis à refroidir l'air et les parcelles furent alors séparées et empaquetées légèrement dans un réservoir. Le réservoir sera constitué d'une matière non carburisable ou difficilement carburisable résistant . la chaleur. 



   En pratique, le catalyseur dans le réservoir est placé dans un fourneau et chauffé à une température de l'ordre de 900 C, après quoi le gaz de ville est dirigé à travers le récipient de catalyse. La durée d'usage du catalyseur entre les régénérations pour le traitement du gaz de ville de l'analyse indiquée dans le tableau mentionné ci-dessus est de 120 heures pour un flux de gaz de 50 pieds cubiques à l'heure. Sous les conditions spécifiées, il sera constaté qu'âpres ce délai le catalyseur est encore   capa-   ble d'enlever la majeure partie du bioxyde de carbone et de l'o-   xygène   mais non pas jusque l'épuisement. 



   Dans des conditions pratiques de travail, la température du traitement ne varie pas sensiblement de 900 C; la quantité de ca- talyseur et la température utilisée pour un flux de gaz donné sont telles que, sujets à la durée de rendement exigée avant la régé- nération, elles sépareront effectivement le CO2 et le O2 sans détruire des quantités considérables de méthane. Des exemples pratiques serviront à indiquer la variation de température   tolé-   rée.

   En utilisant la quantité de catalyseur obtenue par le pro- cédé suivant l'exemple ci-dessus dans un récipient d'un volume 

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 de 1/4 à 1/3 de pied cubique   à   900 C, la destruction du méthane est négligeable avec un flux de gaz aussi bas que 10 pieds cubi-   que$/heure,   si des quantités plus réduites de gaz sont utilisées la température sera réduite, par exemple jusqu'à   850-875 0.   Le bioxyde de carbone et l'oxygène sont encore extraits mais le métha- ne se décomposera si la température n'est pas réduite, par exem- ple à 5 pd   3/heure,,2   de CH4 seront détruits à 900 C, le CH4 ne subissant pas de décomposition à 850 C. 



   D'autre part si le flux   gaeux   est de 50 pieds cube/heure   à   900 C le CO2 et le O2 sont complètement séparés, sans décomposi- tion de CH4, mais à 850 C le CO2 résiduel sera de l'ordre de 0,5   à   0,6%. 



   La limite supérieure de la température est à nouveau en   fonc-   tion du flux gazeux utilisé par exemple à 950 C quelque 2% du CH4 subiront la décomposition si le flux gazeux est de 50 pd3/heUre mais la décomposition est négligeable si le flux gazeux est de 80-100 pd3/heure ou plus. 



   Pour des flux gazeux plus élevés que 100 pd3/heure la tempé- rature maximum pourrait être augmentée sans inconvénient jusqu'à   975 0   ou plus sans destruction appréciable de CH4 et pour donner une bonne séparation.de CO2 et O2. 



   La régénération du catalyseur est rapidement effectuée en laissant les conditions de chauffage du fourneau inchangées ou sensiblement inchangées, et-en passant un courant d'air-sur le catalyseur de préférence au travers de la couche catalysante   à   une telle cadence de flux que le catalyseur à l'extrémité d'en- trée, c'est-à-dire l'extrémité que l'air introduit rencontre en premier lieu, ne monte pas au-dessus 'de 1100 C. L'élévation de la température est due aux réactions exothermiques qui se produi- sent pendant ia régénération du catalyseur. 



   Le délai de régénération est de   l'ordre .de   3   à   4 heures et dépendra naturellement du degré d'encrassement ou d'épuisement du 

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 catalyseur. 



     Apres   la régénération et lorsque du gaz de ville brut est le gaz soumis au traitement, il y a une période creuse habituelle- ment d'environ 1 heure avant que le gaz émanant du récipient cata- lyseur puisse être utilisé avec sécurité comme gaz de carburation. 



   Il est important que toutes les parties métalliques avec les-   qualles   les gaz viennent en contact, tels que les conduits d'entrée ou de sortie, les grillages, les supports, les tubes protecteurs des éléments thermo-électriques, les parois et autres pièces du récipient catalyseur soient construits à l'aide du matériel diffi- cilement carburisable et résistant à la chaleur dont il est ques- tion ci-dessus.

   La raison de ceci est que des traces de fer mè- nent à la diminution de la proportion en méthane et en monoxyde de carbone des gaz et c'est cet effet qui a provoqué des difficul- tés dans des procédés antérieurs pour l'extraction du bioxyde de carbone et d'oxygène de cette classe de gaz industriel, 
Une méthode différente de préparation du catalyseur sera main- tenant donnée en exemple et consiste à imbiber complètement 
1 1/2 lbs. d'asbeste de Gooch dans une solution aqueuse diluée de colle. L'asbeste humidifié est alors conformé en les minces par- celles décrites ci-dessus et ces minces parcelles sont alors égouttées dans 3 lbs. de carbonate de barium sec en poudre, qui, ensuite, est complètement travaillé dans la masse humide d'asbeste. 



   Le traitement ultérieur du catalyseur pour le préparer à l'usage est le même que celui décrit plus haut. 



   Le rapport de sel métallique alcalino-terreux à l'asbeste peut varier largement mais il est désirable d'incorporer autant de sel métallique alcalino-terreux dans le catalyseur qu'il est possible sans en utiliser tellement que pour provoquer une tendan- ce du sel catalytique à se détacher de l'asbeste pendant   l'utili-   sation ; toute tendance du sel catalytique à se détacher de l'as- beste pendant l'utilisation tendrait à engorger le récipient ca- 

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 talyseur et conduirait   à   une augmentation indésirable de la résis- tance au flux gazeux à travers le récipient catalyseur. 



   Le dessin schématique annexé illustre la brève description ci-après d'une installation pour le traitement de gaz de ville en vue de procurer une atmosphère de carburation pour le traite- ment d'alliages ferreux. 



   Le gaz carbonique est guidé par un conduit 1 vers un compres- seur 2 dans lequel il est comprimé et guidé à travers un compteur de flux 3 vers le réservoir de catalyse décrit ci-dessus, disposé à l'intérieur d'un fourneau chauffé électriquement ou de toute autre manière appropriée, désigné de façon générale par 4, ce fourneau étant disposé pour donner une température de l'ordre de 900 C. La sortie 5 du réservoir 'de catalyse est prise via un ré- frigérateur 6 vers une tour de séchage remplie, dans le cas pré- sent, de gel de silice, deux tours de séchage 7 étant prévues disposées en parallèle avec des valves 8 appropriées de sorte que les sécheurs puissent être utilisés alternativement, l'un étant en fonctionnement pendant que l'autre est régénéré.

   Des tours de séchage le gaz est passé au travers d'un compteur d'intégration 9 par un conduit 10 jusqu'au fourneau de carburation de gaz ou ana- logue,   où. il   doit être utilisé. 



   Afin de permettre la régénération du catalyseur, des valves 11, 12 sont insérées respectivement dans l'entrée de gaz vers le compresseur et dans la sortie de gaz de la chambre de catalyse de manière à isoler ces éléments' de   l'appareil.. du   reste de   l'instal-   lation et une valve 13 dans un second conduit d'entrée 14 vers le compresseur est actionnée de telle façon que le compresseur peut aspirer de l'air et le passer au réservoir de catalyse, Un con- duit de sortie 15 dU' réservoir de catalyse (mentionné ci-après pour la facilité de définition comme sortie d'air) est ouvert par   l'actionnement   d'une valve 16 pour permettre aux gaz du traitement de régénération de s'échapper. 



   Alors que la description qui précède visait primitivement 

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 le traitement du gaz de ville, il doit être entendu qu'elle peut parfaitement s'appliquer au traitement de gaz utilisés dans l'in- dustrie pour la préparation d'atmosphères de carburation. 



   Revendications. 



   L'invention concerne des perfectionnements à la séparation du bioxyde de carbone et d'oxygène de gaz industriels, caracté- risés par les revendications ci-après prises seules ou en combi- naison : 
1. Un catalyseur destiné aux buts décrits, comprenant un sel métallique   alcalino-terreux   insoluble dans l'eau étendu d'asbeste fibreux pratiquement   exempt   de fer.

Claims (1)

1. 2. Un catalyseur suivant la revendication 1, dans lequel le rapport de sel métallique alcalino-terreux à l'asbeste est de l'ordre de 2 :1en poids.

   3. Un catalyseur destiné aux buts décrits comprenant du car- bonate de barium étendu d'asbeste de Gooch.

   4. Une méthode de fabrication d'un catalyseur comprenant l'incorporation de sel métallique alcalino-terreux insoluble dans l'eau avec de l'asbeste complètement exempt de fer, de l'eau et un liant, l'extraction de l'eau de la masse et ensuite l'ignition du mélange dans l'air.

   5. Une méthode de fabrication d'un catalyseur comprenant la formation d'un mélange de sel métallique alcalino-terreux insolu- ble dans l'eau avec de l'eau contenant un liant, l'incorporation d'asbeste pratiquement exempt de fer dans ce mélange, l'extrac- tion de l'eau de celui-ci et ensuite l'ignition de la mixture dans l'air.

   6. Une méthode de fabrication d'un catalyseur comprenant l'imbibition d'asbeste pratiquement exempt de fer dans de l'eau contenant un liant, et l'incorporation de sel métallique alcali- no-terreux en poudre insoluble dans l'eau dans la masse humide, <Desc/Clms Page number 9> l'enlèvement de l'eau de celle-ci et ensuite 1!ignition du mé- lange à l'air., 7. La méthode suivant l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 6, la température d'ignition étant d'environ 900 C.

   8. La méthode suivant l'une quelconque des revendications 4, 5 ou 6, le mélange étant enfin mis en ignition à une température telle que pour le moins un début de frittage dudit sel métallique alcalino-terreux mentionné se produise.

   9, La méthode suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8, le sel étant, du carbonate de barium, 10. La méthode suivant l'une quelconque des revendications 4 à 9, le liant étant de la colle.

   11. Un procédé de séparation de bioxyde de carbone, d'oxy- gène et de gaz à teneur de soufre des gaz industriels comprenant le passage des gaz sur un catalyseur consistant en un sel métalli- que alcalino-terreux insoluble dans l'eau étendu d'asbeste fibreux pratiquement exempt de fer à une température convenable dans la région de 900 C.

   12. Un procédé suivant la revendication 11, comprenant la régénération périodique du catalyseur en passant un courant d'air sur le catalyseur dans des conditions de chauffage et à une ca- dence de flux telle que la température à l'extrémité d'entrée est au-dessus de 900 C et ne s'élève pas sensiblement au-dessus de 1100 C.

   13. Un procédé suivant la revendication 11 comprenant la régénération périodique du catalyseur en passant un courantd'air sur le catalyseur dans des conditions de chauffage sensiblement inchangées et à une telle cadence de flux que la température à l'extrémité d'entrée' ne monte pas sensiblement au-dessus de 1100 C.

   14. L'utilisation de gaz industriels traités suivant le procédé de l'une quelconque des revendications 11 à 13, dans la <Desc/Clms Page number 10> carburation de gaz et articles carburés par ce moyen.

   15. Une installation pour exécuter le traitement de gaz industriels conformément au procédé suivant les revendications 11 à 13 comprenant un compresseur, des moyens d'admission de gaz au compresseur, des moyens d'admission d'air au compresseur, des dispositifs de valves pour régler lesdits moyens d'admission d'air et de gaz, une chambre de catalyse et des moyens pour chauf- fer celle-ci, une conduite de distribution du compresseur à la chambre de catalyse des moyens de sortie d'air et des moyens de sortie de gaz de la chambre de catalyse, des dispositifs de valves réglant ces deux moyens de sortie, des moyens de refroidissement de gaz, des moyens de séchage de gaz, et des conduites guidant les gaz desdits moyens de sortie de gaz successivement à travers les- dits moyens de refroidissement et de séchage.

   16. Une installation pour exécuter le traitement décrit de gaz industriels comprenant une chambre de catalyse et des moyens pour chauffer celle-ci, des moyens pour le refroidissement et des moyens pour le séchage des gaz, des moyens pour passer les gaz successivement au travers de cette chambre, lesdits moyens de re- froidissement et lesdits moyens de séchage, une sortie d'air de cette chambre,des moyens pour passer de l'air au travers de cette chambre à ladite sortie et des dispositifs de valves capables de mettre en fonctionnement à volonté soit les moyens de passage de gaz soit des moyens de passage d'air.

   17. Les diverses caractéristiques nouvelles et perfection- nées du catalyseur, de la méthode de fabrication du catalyseur, du procédé d'utilisation et de régénération du catalyseur et de l'installation pour sa réalisation en substance comme décrit.

   ( Fr.W. Haywood - PPon de ) D.St. Laidier - ( Sté dite : Wild-Barfield Electric ) Furnaces Limited.