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Cette invention vise à débarrasser des anhydrides de soufre les gaz de cheminée, par exemple les gaz de cheminée de chaudières. L'invention concerne un procédé du genre où les gaz de cheminée sont lavés avec une solution de sels d'ammonium, l'ammoniac étant ajouté (par exemple sous for- me d'eaux ammoniacales concentrées brutes provenant de la fabrication du gaz, ou d'une solution d'ammoniac synthétique) à une allure correspondant à l'absorption des anhydrides de soufre. La solution de sel d'ammonium contient un mélange de sulfate, de sulfite et de bisulfate et si l'ammoniac qu'on ajoute est sous forme d'eaux ammoniacales d'usine à gaz concentrées brutes, la solution contient aussi du thiosulfate.
Après lavage, on évapo- re la solution pour retirer le sulfate d'ammonium ou bien on la chauffe sous pression dans un autoclave en présence de la quantité requise d'acide sulfurique pour convertir les sels dissous en sulfate d'ammonium et en sou- fre.
On a proposé jusqu'à présent d'utiliser une solution concentrée de sels d'ammonium. Mais la concentration en anhydride sulfureux et en ammo- niac dans les gaz lavés sortant de l'épurateur est supérieure à celle qui peut être désirable ou prescrite par les règlements. On a trouvé que cela est dû au fait que la présence de sulfate d'ammonium et/ou de thiosulfate dans la solution augmente la pression de vapeur de l'ammoniac et de l'anhy- dride sulfureux par rapport aux solutions contenant du sulfite et du bisul- fite d'ammonium. On peut donc dire que les pressions de vapeur de l'anhydri- de sulfureux et de l'ammoniac diminuent avec la diminution de concentration des solutions de sulfite et de bisulfite d'ammonium et avec la diminution de concentration du total des sels d'ammonium dans les solutions contenant le sulfite, le bisulfite, le sulfate et le thiosulfate.
Ceci a été confirmé par l'expérience et on a aussi constaté que le lavage avec une solution plus diluée de sels d'ammonium donne une concentration beaucoup moindre d'anhy- dride sulfureux et d'ammoniac dans les gaz lavés, mais l'usage de solutions diluées offrirait un sérieux inconvénient dans l'industrie à cause de la grande quantité de chaleur qui serait nécessaire pour concentrer la solution avant de la faire passer à l'autoclave.
Un procédé de lavage à l'ammoniac est aussi utilisé pour réduire l'anhydride sulfureux dans les gaz provenant du grillage de minerais sulfu- reux. Les gaz sont traités d'une manière analogue à celle décrite ci-dessus, trois ou quatre lavages étant effectués en série. La solution de sels d'am- monium est diluée d'une tour à la suivante, la solution la plus concentrée se trouvant dans la première tour. Toutefois, dans ce procédé, les concen- trations d'anhydride sulfureux dans les gaz sont beaucoup plus élevées que celles envisagées dans la présente invention, les gaz sortant des épurateurs contenant de 0,08 à 0,1 pourcent d'anhydride sulfureux, ce qui est pratique- ment aussi élevé que la concentration dans les gaz provenant de la combus- tion de charbons contenant 1,5 pourcent de soufre.
Bien qu'il y ait une di- minution de la concentration de sels d'ammonium entre le premier et le der- nier stade, la différence n'est pas très marquée et la concentration au sta- de final de l'épuration est beaucoup plus élevée que la concentration au stade final du procédé suivant la présente invention. En outre, la solution au stade final du traitement des gaz de four de fusion contient une propor- tion considérable de bisulfite et de sulfite d'ammonium.
Suivant la présente invention, le traitement est effectué en plu- sieurs stades et dans le premier les gaz de cheminée sont lavés au moyen d'une solution concentrée de sels d'ammonium tandis que dans les stades sui- vants on utilise une solution progressivement plus diluée comme agent de lavage, la concentration des sels d'ammonium au stade final n'étant pas su- périeure à un dixième et de préférence un vingtième de la concentration du premier stade et la solution au stade final contenant du sulfate d'ammonium
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avec seulement des traces de sulfite. Généralement, il suffit de deux sta- des .
L'invention concerne aussi l'appareil servant àl'exécution de ce procédé.
Le dessin schématique annexé représente à titre d'exemple une forme d'appareil permettant la mise en pratique de l'invention.
Le procédé peut avantageusement être mis à exécution dans une tour d'épuration divisée en deux compartiments superposés 1 et 2. Les gaz de cheminée pénètrent dans le compartiment inférieur par un conduit latéral 4 au-dessus du fond et ils sont lavés au moyen d'une solution concentrée de sels d'ammonium mise en circulation par une pompe 5 et distribuée uniformé- ment sur un empilage ajouré 7 à la partie supérieure du compartiment, par un distributeur 6.
Les gaz de cheminée sortent à la partie supérieure du com- partiment inférieur par un conduit 8 qui contourne la cloison 3 séparant le compartiment supérieur du compartiment inférieur et, dans le compartiment supérieur, ils sont lavés au moyen d'une solution diluée de sels d'ammonium mise en circulation par une pompe 9 et distribuée uniformément sur l'empi- lage 11 à la partie supérieure du compartiment supérieur.
Les gaz lavés tra- versent alors un éliminateur de brouillard 12 et s'en vont par la cheminée: La quantité requise d'ammoniac sous forme d'eaux ammoniacales d'usine à gaz, est ajoutée à la solution concentrée en 13 au fond du compartiment inférieur et la concentration de la solution à ce premier stade de l'opération de la- vage est maintenue constante en faisant couler constamment la solution en 14 au fond et en la remplaçant par un tuyau 15 amenant la solution du fond du compartiment supérieur. La solution se fait dans le compartiment supé- rieur avec de l'eau amenée par un tuyau 16.
Dans l'appareil représenté, l'ammoniac est ajouté uniquement dans la solution du compartiment inférieur 1 de la tour sous forme d'eaux ammo- niacales. La concentration en ammoniac dans le liquide du second comparti- ment 2 est maintenue par le gaz ammoniac provenant du premier stade et en- traîné par les gaz de cheminée.
En variante, la concentration en ammoniac dans le second compar- timent peut être maintenue par l'addition d'une petite quantité d'eaux ammo- niacales.
Si on utilise plus de deux stades, la tour est divisée en un nom- bre correspondant de compartiments avec les liaisons requises.
Les chiffres suivants montrent l'efficacité de l'élimination des anhydrides de soufre obtenue par le présent procédé.
Des gaz de cheminée contenant de 0,06 à 0,07 pourcent en volume d'anhydrides de soufre ont été lavés avec une solution concentrée de sels d'ammonium au premier stade et avec une solution diluée de sels d'ammonium au second stade. Les concentrations en anhydrides de soufre dans les gaz lavés sortant du premier stade sont comprises entre 0,008 et 0,001 pourcent et à la sortie du second stade entre 0,001 et 0,003 pourcent, représentant un rendement total d'enlèvement des anhydrides de soufre de 95 à 98 pour- cent. La perte d'ammoniac est aussi très faible, représentant de 0,003 à 0,007 pourcent en volume des gaz lavés.
L'invention n'est pas limitée à l'appareil ainsi construit car on peut utiliser d'autres dispositions pour l'épurateur. Ainsi, il n'est pas indispensable que les compartiments soient superposés et le distributeur de liquide et l'empilage ajouré peuvent être remplacés à n'importe quel stade par des pulvérisateurs appropriés.
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This invention aims to remove sulfur anhydrides from flue gases, for example boiler flue gases. The invention relates to a method of the kind in which the flue gases are washed with a solution of ammonium salts, the ammonia being added (for example in the form of raw concentrated ammonia water from the manufacture of the gas, or of a synthetic ammonia solution) at a rate corresponding to the absorption of sulfur anhydrides. The ammonium salt solution contains a mixture of sulphate, sulphite and bisulphate and if the ammonia being added is in the form of crude gaseous plant ammonia water, the solution also contains thiosulphate.
After washing, the solution is evaporated to remove the ammonium sulfate or it is heated under pressure in an autoclave in the presence of the required amount of sulfuric acid to convert the dissolved salts to ammonium sulfate and sulfur. fre.
It has hitherto been proposed to use a concentrated solution of ammonium salts. But the concentration of sulfur dioxide and ammonia in the washed gases leaving the scrubber is higher than what may be desirable or prescribed by regulations. It has been found that this is due to the fact that the presence of ammonium sulfate and / or thiosulfate in the solution increases the vapor pressure of ammonia and sulfur dioxide over solutions containing sulfite and ammonium bisulphite. It can therefore be said that the vapor pressures of sulfur dioxide and ammonia decrease with the decrease in the concentration of ammonium sulfite and bisulfite solutions and with the decrease in the concentration of total ammonium salts. in solutions containing sulfite, bisulfite, sulfate and thiosulfate.
This has been confirmed by experience and it has also been found that washing with a more dilute solution of ammonium salts gives a much lower concentration of sulfur dioxide and ammonia in the washed gases, but use of dilute solutions would present a serious drawback in industry because of the large amount of heat that would be required to concentrate the solution before autoclaving it.
An ammonia scrubbing process is also used to reduce sulfur dioxide in gases from roasting sulfurous ores. The gases are treated in a manner analogous to that described above, three or four washes being carried out in series. The ammonium salt solution is diluted from one tower to the next, with the most concentrated solution in the first tower. However, in this process, the sulfur dioxide concentrations in the gases are much higher than those contemplated in the present invention, the gases leaving the scrubbers containing from 0.08 to 0.1 percent sulfur dioxide. which is almost as high as the concentration in the gases from the combustion of coals containing 1.5 percent sulfur.
Although there is a decrease in the concentration of ammonium salts between the first and the last stage, the difference is not very marked and the concentration at the final stage of the purification is very much. higher than the concentration at the final stage of the process according to the present invention. In addition, the solution at the final stage of smelting furnace gas treatment contains a considerable amount of bisulfite and ammonium sulfite.
According to the present invention, the treatment is carried out in several stages and in the first the flue gases are washed by means of a concentrated solution of ammonium salts while in the following stages a progressively more solution is used. diluted as a washing agent, the concentration of ammonium salts at the final stage not being greater than one tenth and preferably one twentieth of the concentration of the first stage and the final stage solution containing ammonium sulfate
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with only traces of sulfite. Usually two stages are sufficient.
The invention also relates to the apparatus for carrying out this method.
The accompanying schematic drawing shows by way of example one form of apparatus allowing the practice of the invention.
The process can advantageously be carried out in a purification tower divided into two superimposed compartments 1 and 2. The flue gases enter the lower compartment through a side duct 4 above the bottom and they are washed by means of a concentrated solution of ammonium salts circulated by a pump 5 and distributed uniformly over a perforated stack 7 at the upper part of the compartment, by a distributor 6.
The flue gases exit at the upper part of the lower compartment through a duct 8 which goes around the partition 3 separating the upper compartment from the lower compartment and, in the upper compartment, they are washed with a dilute solution of salts of Ammonium circulated by a pump 9 and distributed evenly over stack 11 at the top of the upper compartment.
The washed gases then pass through a mist eliminator 12 and go up the chimney: The required quantity of ammonia in the form of ammoniacal gas plant water is added to the solution concentrated in 13 at the bottom of the lower compartment and the concentration of the solution at this first stage of the washing operation is kept constant by constantly flowing the solution at 14 at the bottom and replacing it with a pipe 15 bringing the solution from the bottom of the upper compartment. The solution is made in the upper compartment with water supplied by a pipe 16.
In the apparatus shown, ammonia is added only to the solution of the lower compartment 1 of the tower in the form of ammoniacal water. The ammonia concentration in the liquid of the second compartment 2 is maintained by the ammonia gas from the first stage and carried away by the flue gases.
Alternatively, the ammonia concentration in the second compartment can be maintained by the addition of a small amount of ammoniacal water.
If more than two stages are used, the tower is divided into a corresponding number of compartments with the required connections.
The following figures show the efficiency of sulfur anhydride removal obtained by the present process.
Stack gases containing 0.06 to 0.07 volume percent sulfur anhydrides were washed with a concentrated solution of ammonium salts in the first stage and with a dilute solution of ammonium salts in the second stage. The sulfur anhydride concentrations in the washed gases leaving the first stage are between 0.008 and 0.001 percent and at the outlet of the second stage between 0.001 and 0.003 percent, representing a total sulfur anhydride removal yield of 95 to 98 per cent. - hundred. Ammonia loss is also very low, representing 0.003 to 0.007 volume percent of the washed gases.
The invention is not limited to the apparatus thus constructed since other arrangements for the purifier can be used. Thus, it is not essential that the compartments are superimposed and the liquid distributor and the perforated stack can be replaced at any stage by suitable sprayers.