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BREVET BELGE Procédé de purification fine du soufre.
BREVET D'INVENTION
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La présente invention concerne des procédés de purification fine du soufre. Le soufre d'un degré de pureté élevé (teneur moyenne en impuretés inférieures à 1.10-5% en poids) peut être utilisé dans l'industrie chimique, .La pro- duction de semi-conducteurs et dans d'autres secteurs,de l'in- dustrie, en qualité de produit de départ pour l'obtention de réactifs extra-purs et de matériaux semi-conducteurs.
On connaît déjà un procédé de purification fine du soufre, dans lequel du soufre fondu est amené goutte à goutte dans une colonne de réaction portée à une température de 900 à 1000 C. Sous l'effet des températures élevées, dans la colonne de réaction, il se produit une désintégration des hydrocarbures (bitumes) contenus dans le soufre, laquelle four- nit du sulfure d'hydrogène et du carbone. Le carbone élémen- taire se dépose en partie sur Les parois de la colonne de réaction et arrive en partie avec les vapeurs de soufre dans le condenseur, pour être entraîné dans Le récipient par le soufre condensé. Le soufre ainsi traité subit par la suite une distillation sous vide en vue de le débarrasser ae parti- cules solides de carbone en suspension et d'impuretés métalli- ques.
Ce procédé connu a l'inconvénient de nécessiter une/purification en plusieurs stades et l'emploi a'un matériel complexe.
La présente invention se propose de remédier aux inconvénients précités.
Ellevise, conformément à l'objectif indiqué, à obtenir du soufre d'un degré de pureté élevé en un seul stade
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technologique, grâce à un choix judicieux des régimes de tem- pératures correspondants.
Le problème ainsi posé a été résolu par un pro- .cédé de purification fine du soufre, par ébullition et vapori- sation ainsi que par surchauffe des vapeurs de soufre à des températures supérieures à 1000 C, procédé dans le quel on fait passer, conformément à l'invention, les vapeurs de soufre surchauffées à travers le soufre liquide qui réslte de la con- densation partielle de cesvapeurs par suite de -Leur refroiais- sement à une température de 400 à 440 C, de sorte qu'il se pro- duit une absorption par le soufre liquide des particules de carbone contenues dans les vapeurs, ainsi qu'une élimination complémentaire d'impuretés métalliques-
Au cours de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, dans la zone d'ébullition et de vaporisation du soufre, le soufre est purifié,
par élimination à la température de 445 C, de bitumes facilement décomposables et difficilement volatils et d'impuretés métalliques-
Dans la zone de surchauffe des vapeurs de soufre, il se produit, aux températures comprises entre 1000 et 1100 C, une décomposition des bitumes volatils.
Lorsque les vapeurs de soufre traversent la zone où régnent des températures comprises entre 400 et 440 C et dans laquelle les vapeurs de soufre passent à travers une couche de soufre liquide, il se produit un captage des parti- cules de carbone contenues dans les vapeurs et une purifica- tion complémentaire d'impuretés métalliques par suite d'une nouvelle répartition de celles-ci entre les phases liquide et gazeuse.
Le procédé proposé permet d'éviter, à la diffé-
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rence du procédé connu, la distillation sous vide ; est mis en oeuvre en un seul stade et dans un seul appareil ; le rende- ment se voit augmenter d'environ 10 fois. Le produit final contient 99,9997% massiques de soufre.
Pour mieux faire comprendre la présente invention, elle est illustrée par l'exemple suivant d'exécution du procédé de purification fine du soufre.
EXEMPLE
Du soufre contenant 99,9% de Matière de base est fondu dans un appareil de fusion, puis envoyé dans un éva- porateur. La température ¯régnant dans 111 évaporateur est de
445 C. L'ébullition du soufre conduit à la désintégration de bitumes moins stables, avec dégagement de carbone et de sulfure d'hydrogène. L'évaporation du soufre permet d'éliminer le car- bone dégagé et la majeure partie des impuretés métalliques qui restent dans l'évaporateur.
Les vapeurs de soufre contenant du sulfure d'hy- drogène et des bitumes volatils sont envoyées dans une colonne de réaction verticale remplie d'un garnissage, dans la partie inférieure de laquelle est maintenue une température de 1000 à 1100 C et dans la partie supérieure une température de 400 à 440 C.
Pendant le passage des vapeurs de soufre à tra- ve.-s la partie inférieure de la colonne de réaction, il se produit une décomposition en carbone et sulfure d'hydrogène des bitumes volatils qui souillent le soufre. Arrivées dans la partie supérieure de la colonne les vapeurs de soufre, se condensent en partie sur les parois de la colonne et sur la surface du garnissage, le soufre liquide formé absorbant les particules de carbone qui souillent les vapeurs. A cette
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étape de l'opération, les vapeurs sont en plus débarrassées de reste d'impuretés métalliques.
Les vapeurs de soufre issues de la colonne de réaction et souillées de sifure d'hydrogène arrivent dans un condenseur dans lequel est maintenue une température de 120 C au minimum.
La condensation des vapeurs de soufre a pour effet de séparer du soufre, l'hydrogène sulfuré gazeux qui est évacué du condenseur. Le condensat est recueilli dans un réci- pient destiné au produit final.
Si l'opération est conduite en continu pendant 24 heures, le r endement en soufre pur est de 95 %.
Le soufre obtenu par le procédé décrit contient les impuretés suivantes :
EMI5.1
<tb> Impuretés <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> impuretés <SEP> exprimée <SEP> en <SEP> % <SEP> massiques
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<tb> Titane <SEP> 8.10-7
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<tb> Plomb <SEP> 8.10-6
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<tb> Chrome <SEP> 2.
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<tb> Etain <SEP> 3.10-6
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<tb> Magnésium <SEP> 4.10-6
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<tb> Manganèse <SEP> 1.10-7
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<tb> Antimoine <SEP> 1.10-6
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<tb> Aluminium <SEP> 2.10-5
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<tb> Bitumes <SEP> < <SEP> 1.10-4
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BELGIAN PATENT Process for the fine purification of sulfur.
PATENT
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The present invention relates to methods of fine purification of sulfur. Sulfur with a high degree of purity (average content of impurities less than 1.10-5% by weight) can be used in the chemical industry,. The production of semiconductors and in other sectors, the 'industry, as a starting product for obtaining extra-pure reagents and semiconductor materials.
A process for the fine purification of sulfur is already known, in which molten sulfur is brought dropwise into a reaction column brought to a temperature of 900 to 1000 C. Under the effect of high temperatures, in the reaction column, the hydrocarbons (bitumens) contained in the sulfur disintegrate, providing hydrogen sulphide and carbon. The elementary carbon is partly deposited on the walls of the reaction column and partly arrives with the sulfur vapors in the condenser, to be entrained in the vessel by the condensed sulfur. The sulfur thus treated is subsequently subjected to vacuum distillation in order to free it from solid particles of suspended carbon and metallic impurities.
This known process has the drawback of requiring purification in several stages and the use of complex equipment.
The present invention proposes to remedy the aforementioned drawbacks.
Ellevises, in accordance with the stated objective, to obtain sulfur of a high degree of purity in a single stage
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technological, thanks to a judicious choice of the corresponding temperature regimes.
The problem thus posed has been solved by a process of fine purification of sulfur, by boiling and vaporization as well as by superheating the sulfur vapors to temperatures above 1000 ° C., a process in which is passed, in accordance with to the invention, the sulfur vapors superheated through the liquid sulfur which results from the partial condensation of these vapors as a result of their cooling to a temperature of 400 to 440 C, so that it occurs results in absorption by liquid sulfur of the carbon particles contained in the vapors, as well as a complementary elimination of metallic impurities.
During the implementation of the process according to the invention, in the sulfur boiling and vaporization zone, the sulfur is purified,
by elimination at a temperature of 445 C, of easily decomposable and hardly volatile bitumens and metallic impurities
In the sulfur vapor superheating zone, at temperatures between 1000 and 1100 C, decomposition of volatile bitumens occurs.
When the sulfur vapors pass through the zone where temperatures between 400 and 440 C prevail and in which the sulfur vapors pass through a layer of liquid sulfur, there is a capture of the carbon particles contained in the vapors and additional purification of metallic impurities as a result of a new distribution of these between the liquid and gas phases.
The proposed method makes it possible to avoid,
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cence of the known process, vacuum distillation; is implemented in a single stage and in a single device; the yield is increased by about 10 times. The final product contains 99.9997% by mass of sulfur.
To better understand the present invention, it is illustrated by the following example of execution of the process for fine purification of sulfur.
EXAMPLE
Sulfur containing 99.9% Base Material is melted in a smelter and then passed to an evaporator. The temperature ¯ reigning in the evaporator is
445 C. The boiling of sulfur leads to the disintegration of less stable bitumens, with release of carbon and hydrogen sulphide. Evaporation of sulfur removes the carbon released and most of the metallic impurities that remain in the evaporator.
The sulfur vapors containing hydrogen sulphide and volatile bitumens are sent to a vertical reaction column filled with a packing, in the lower part of which a temperature of 1000 to 1100 C is maintained and in the upper part. a temperature of 400 to 440 C.
During the passage of sulfur vapors through the lower part of the reaction column, decomposition to carbon and hydrogen sulphide of the volatile bitumens which contaminate the sulfur takes place. Arrived at the upper part of the column, the sulfur vapors condense in part on the walls of the column and on the surface of the packing, the liquid sulfur formed absorbing the carbon particles which contaminate the vapors. At this
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step of the operation, the vapors are additionally freed of remaining metallic impurities.
The sulfur vapors coming from the reaction column and contaminated with hydrogen fide arrive in a condenser in which a temperature of at least 120 ° C. is maintained.
The condensation of the sulfur vapors has the effect of separating from the sulfur, the gaseous hydrogen sulphide which is discharged from the condenser. The condensate is collected in a container for the final product.
If the operation is carried out continuously for 24 hours, the yield of pure sulfur is 95%.
The sulfur obtained by the process described contains the following impurities:
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<tb> Impurities <SEP> Content <SEP> in <SEP> impurities <SEP> expressed <SEP> in <SEP>% <SEP> by mass
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<tb> Silver <SEP> 1.10-7
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<tb> Copper <SEP> 6.10-7
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<tb> Titanium <SEP> 8.10-7
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<tb> Nickel <SEP> 4.10-6
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<tb> Lead <SEP> 8.10-6
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<tb> Tin <SEP> 3.10-6
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<tb> Manganese <SEP> 1.10-7
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<tb> Antimony <SEP> 1.10-6
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<tb> Aluminum <SEP> 2.10-5
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<tb> Bitumens <SEP> <<SEP> 1.10-4
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