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La présente invention concerne la purification de l'oxygène et en particulier des procédés pour la purification de l'oxygène avant son admission dans un ozonateur. De façon plus spécifique , l'invention concernedes procédés pour la purification de l'oxygène avant son admission dans un ozonateur dans lesquels l'oxygène provenant d'un réacteur qui utilise la teneur en ozone de l'oxygène est purifié et ensuite renvoyé vers l'ozonateur.
Des procédés pour la purification catalytique de l'oxygène ainsi que certains catalyseurs destinés à être utilisés dans ces procédés sont bien connus. Ces procédés extraient les impuretés combustible de l'oxygène en conver- tisant les impuretés en eau et en anhydride carbonique en présence de catalyseurs à des températures relativement peu élevées d'environ 300 C et de préférence dans la gamme approximative de 250 à 350 C.
La présente invention utilise ce concept en partie dans un procédé pour purifier de l'oxygène après en avoir extrait l'ozone avant de le renvoyer à l' ozonateur pour poursuivre la production d'ozone. En appliquant le procédé de la présente invention, on élimine les impuretés indésirables contenues dans le cou- rant d'oxygène et on augmente matériellement l'efficacité de l'ozonateur.
On connait des procédés pour la purification catalytique de l'oxygène à des températures aussi basses que 40 C dans lesquels on utilise des quantités stoechiométriques de 03 et on ajoute des quantités inférieures aux quantités stoechiométriques, qui peuvent être utilisées à des températures approximative- ment aussi basses que 80 C, à l'oxygène avant sa mise en contact avec le cataly- seur de façon à réduire sensiblement les températures pour une purification catalytique de l'oxygène. Ce concept peut être utilisé dans les procédés de la présente invention comme phase facultative afin de contribuer à l'extraction des impuretés combustibles du courant d'oxygène avant de le renvoyer à l'ozonateur.
L'invention vise également à renvoyer facultativement l'oxygène purifié juste avant son admission dans l'ozonateur, dans le courant d'oxygène avant son admission dans l'élément de combustion catalytique pour diluer le cou- rant de gaz de façon que ce courant soit notablement en dessous de la limite combustible des matières organiques y contenues.
La présente invention a ainsi pour buts de procurer : de nouveaux procédés pour la purification de l'oxygène par extraction des impuretés combustibles et-autres de l'oxygène après avoir utilisé la teneur en ozone de l'oxygène avant de renvoyer l'oxygène purifié à l'ozonateur; de nouveaux procédés dans lesquels on extrait les impuretés combusti- bles du courant d'oxygène en soumettant le courant d'oxygène à des catalyseurs appropriés à des températures peu élevées dans la gamme de 40 à 300 C; de nouveaux procédés dans lesquels on puisse introduire des quantités limitées d'ozone dans.le courant d'oxygène avant de le soumettre à une purifica- tion catalytique pour réduire les températures auxquelles la purification cataly- tique a lieu;
de nouveaux procédés dans lesquels on puisse renvoyer l'oxygène puri- fié en partie, dans le courant d'oxygène impur avant son introduction dans la pha- se de purification catalytique, de manière à diluer le courant de gaz en dessous de la limite combustible des matières organiques y contenues; de nouveaux procédés dans lesquels on puisse introduire de l'oxygène de préparation dans l'oxygène recyclé à n'importe quel point désiré de préférence avant son introduction dans l'ozonateur, suivant les impuretés trouvées dans 1' oxygène de préparation.
D'autres buts de la présente invention ressortiront de la description suivante d'une forme d'exécution représentative.
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Les procédés de la présente invention peuvent être réalisés mécani- quement de différentes façons et être subdivisés en différentes phases sans s'é- carter du cadre de la présente invention. Une forme d'exécution représentative d'un procédé de ce genre est décrite ci-après à titre d'exemple avec référence au dessin annexés, mais il est clair que l'invention n'y est pas limitée et que de nombreux changements et modifications peuvent y être apportés sans sortir de son cadre.
Dans le dessin annexé qui est un schéma synoptique d'un procédé sui- vant la présente invention, un ozonateur approprié, de préférence, du type à dé- charge électrique, est indiqué en 10. La décharge gazeuse provenant de l'ozona- teur 10 comprenant un courant d'oxygène avec de l'ozone et éventuellement d' autres gaz inertes est amenée par une conduite 11 au réacteur 12 où l'ozone conte- nu dans le courant d'oxygène est utilisé complètement ou en partie dans un procé- dé approprié nécessitant de l'ozone.
Le courant d'oxygène exempt d'ozone est entraîné du réacteur 12 par la conduite 13 et est introduit dans un laveur et dispositif d'étanchéité aux liquides 14. La fonction principale du laveur et dispositif d'étanchéité aux liquides14 est d'empêcher un allumage possible de l'oxygène mais le laveur 14 peut également être utilisé pour extraire certaines impuretés du courant d'oxygène.
Le laveur 14 peut être l'un quelconque des dispositifs connus servant à extraire des impuretés du courant d'oxygène tels que des chicanes, des dispositifs élimi- nant le brouillard et la buée, des électrofiltres, et des appareils analogues.
A partir du laveur et dispositif d'étanchéité aux liquides 14 le courant d'oxygène, dont une partie des impuretés organiques a été extraite est entraîné par une conduite 15 vers un dispositif approprié servant à régler la température de l'oxygène qui quitte le réacteur 12 à une température élevée, ce dispositif étant dans ce cas un réchauffeur 16 dans lequel la température du courant d'oxygène est réglée jusqu'à la valeur que l'on doit normalement trouver dans la phase de purification catalytique suivante, voisine d'environ 40 à 300 C ou plus, si on le désire.
Le courant d'oxygène chauffé est ensuite amené du réchauffeur 16 par une conduite 17 à l'élément de combustion catalytique 18 où l'oxygène et les impuretés combustibles sont soumis à une purification cataly- tique pour convertir les impuretés combustibles en anhydride carbonique et en eau suivant les procédés connus mentionnés plus haut pour la purification cataly- tique d'oxygène et les catalyseurs destinés à ces procédés.
Dans l'élément 18, le courant d'oxygène et les impuretés combustibles sont passés sur et en contact avec un catalyseur supporté de métaux de transition ou d'oxydes de métaux ou d'alumine activée à des températures situées dans la gamme mentionnée plus haut de 40 à 300 C ou plus, un oxyde métallique approprié formant catalyseur étant un mélange de Mn02: Cu0, C0203 et Ag20 supporté sur de l'alumine activée ou sur un autre support approprié; un mélange d'oxyde métallique de chrome, de manganèse et de cuivre supporté; un mélange de cérium, d'uranium et de cuivre supporté; ou un catalyseur au platine supporté.
Le courant d'oxygène avec ses impuretés organiques converties en an- hydride carbonique et en eau est ensuite amené de l'élément 18 par la conduite 19 à un refroidisseur approprié 20 et du refroidisseur 20 par une conduite 21 à un laveur 22 qui peut être utilisé ou non suivant la présence de substances con- taminantes autres que des substances combustibles, par exemple du CO2' dans le courant d'oxygène et leur concentration. Du laveur 22, le courant d'oxygène est entraîné par une conduite 23 vers un compresseur 24 qui les fait circuler dans le processus purificateur de recyclage.
Une conduite 25 amène le courant d'oxygène du compresseur 24 au refroidisseur 26 où la température de l'oxygène est réduite pour contribuer à extraire de l'eau soit par condensation d'une partie de l'hu- midité, soit par un accroissement de l'efficacité de déshydrateur qui suit dans le circuit. Une conduite 27 relie le refroidisseur 26 au déshydrateur 28. Le dés- hydrateur 28 est de n'importe quel type approprié tel qu'un descripteur du type
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à couche dessicative solide ou un élément de réfrigération destiné à abaisser le point de congélation du courant d'oxygène à environ -40 F (-40 C) ou moins.
Le courant d'oxygène, séché et exempt de substances contaminantesi est ensuite entraîné par une conduite 29 vers un ozonateur 10 qui produit de l'ozone et le cycle de purification décrit plus haut est répété.
Comme mentionné plus haut, il peut être souhaitable de diluer le cou- rant d'oxygène avant son admission dans l'élément de combustion catalytique 18 de manière qu'il soit dilué en dessous de la limite combustible pour les impure- tés organiques contenues dans le courant d'oxygène. A cet effet, une conduite 30 relie les conduites 25 et 15 et la quantité d'oxygène purifié passant par la conduite 30 est réglée par une vanne appropriée 31.
Un recyclage continu du courant d'oxygène du réacteur 12 à travers les différentes phases du procédé de purification décrit plus haut pour le ramener à l'ozonateur 10 réduit la quantité d'oxygène contenue dans le courant d'oxygène et nécessite de l'oxygène de préparation. Si l'oxygène de préparation contient des impuretés combustibles, de l'humidité en excès ou l'équivalent, il peut être admis dans le cycle en un point où il sera traité pour extraire les impuretés indésirables qu'il contient, un point de ce genre étant représenté à la liaison de la conduite 33 avec la conduite 13 pour soumettre l'oxygène de préparation au procédé de purification entier.
Les procédés connus mentionnés plus haut décrivent l'effet de l'ozone sur les températures requises dans l'élément 18. Des quantités stoechiométriques d'ozone basées sur les impuretés contenues dans l'oxygène réduisent sensiblement les températures de réaction et augmentent ainsi l'efficacité de l'élément 18.
On peut introduire de l'ozone dans le procédé de purification représenté dans le dessin à l'aide de la conduite 34 qui débouche dans la conduite 17.
Il apparaîtra aux spécialistes que la présente invention procure de nouveaux procédés pour la purification d'oxygène qui réalisent tous les objec- tifs décrits plus haut.
Il est clair que la présente invention n'est pas limitée à la des- cription qui précède mais que de nombreux changements et modifications peuvent y être apportés sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS. l.- Procédé pour purifier de l'oxygène contaminé par des impuretés organiques et exempt d'ozone par une réaction chimique utilisant de l'ozone, caractérisé en ce qu'on règle la température de l'oxygène jusqu'à la gamme appro- ximative de 40 à 350 C, on soumet l'oxygène à une température réglée à une com- bustion catalytique oxydante des impuretés organiques combustibles y contenues en utilisant un catalyseur choisi parmi le groupe consistant en un mélange d' oxyde métallique supporté de chrome, de manganèse et de cuivre, un mélange suppor- té de Mn02'Cu-, C0203 et Ag20 un mélange supporté de cérium, d'uranium et de cuivre, et un catalyseur de platine supporté, on refroidit et on déshydrate l'o- xygène pour extraire l'eau provenant de la combustion des impuretés organiques,
on fait passer l'oxygène purifié dans un ozonateur et on amène l'oxygène et l'o- zone à la réaction chimique utilisant de l'ozone.