Procédé de désulfuration des gaz. L'hydrogène sulfuré que contiennent les gaz naturels et les gaz produits par distilla tion, gazéification ou cracking de combusti bles solides, liquides ou gazeux, est, pour la plupart des utilisations de ces gaz, un pro duit, gênant qu'il faut extraire. Cette extrac tion se fait le plus souvent par épuration sèche clans des caisses ou des tours contenant une masse épurante à base d'oxyde de fer. Dans certains cas, on préfère laver le gaz au moyen de solutions variées dissolvant ou combinant l'liudrogène sulfuré.
L'épuration sèche con vient. tout particulièrement pour les installa tions de petite ou moyenne capacité, l'épura tion liquide pour les grosses installations quand les gaz ont une forte teneur en soufre. L'épuration sèche permet l'extraction com plète de l'hydrogène sulfuré du gaz, mais elle nécessite des installations encombrantes et coûteuses et, au moment des changements de matière épurante, un appoint de main-d'ceu-,7e considérable pour les manutentions de quan tités importantes de masse usée et de masse f.'raîehe. En outre, il est impossible de récu pérer économiquement le soufre retenu dans les masses d'épuration sèche non plus que de régénérer économiquement celles-ci qui con tiennent,
outre le soufre, de nombreuses im puretés provenant du gaz. Le développement des fabrications chimiques à base de gaz de vant être épurés rend en outre l'approvision nement en masses épurantes de bonne qualité de plus en phis difficile et onéreux. L'épura- tion liquide, dont il existe de nombreuses va riétés, n'est. généralement pas aussi complète que l'épuration sèche et elle enlève non seule ment l'hydrogène sulfuré mais encore une par tie de l'anhydride carbonique.
Son coût est plus élevé mais elle permet la récupération du soufre sous forme de soufre plus ou moins pur ou sous forme d'hydrogène sulfuré; elle ne nécessite pas d'appoint brutal de main- d'oeuvre et elle est moins encombrante que l'épuration sèche.
On a découvert qu'il est possible de com biner les avantages de l'épuration sèche (épu ration très poussée et économique) avec ceux de l'épuration liquide (faible -encombrement et facilité de récupération du soufre) en re courant à la technique dite de fluidisation en phase dense , c'est-à-dire la technique con sistant à maintenir une poudre en constante agitation sous l'effet d'un gaz, comme un lit de liquide à l'ébullition, mais en choisissant la vitesse du gaz de façon qu'il n'y ait pas d'en traînement notable de particules par le gaz.
La présente invention a donc pour objet un procédé pour extraire l'hydrogène sulfuré de gaz en contenant par traitement de ces gaz au moyen de masses fixant l'hydrogène sul furé, caractérisé par l'emploi d'une masse d'épuration en poudre, maintenue à l'état flui- disé dense par un courant du gaz à épurer, la masse passant, en contre-courant de celui-ci, par au moins deux étages de fluidisation, et une partie étant. extraite de manière continue, régénérée et réintroduite.
La vitesse nécessaire pour obtenir la fluidisation varie avec la grosseur et la densité des particules de pou dre épurante, avec les qualités de ces parti cules, les quantités de soufre qu'elles ont. ab sorbée et les propriétés du gaz. Avec un gaz d'éclairage normal et une poudre dont tous les grains sont plus petits que 0,5 mm et. dont la densité apparente est d'environ 1, cette vi tesse sera. de l'ordre de 0,05 à 1 m/sec. L'avan tage d'une faible vitesse est double:
temps de contact suffisant du gaz à épurer avec la ma tière épurante, même avec des couches fluides de peu d'épaisseur, donc ne donnant qu'une faible perte de charge au gaz qui les traverse (la perte de charge à travers une couche flui- disée dense étant égale au poids de poudre qu'elle contient divisé par la section horizon tale de la couche) ; le mouvement de brassage, tout en étant énergique, n'est cependant pas trop violent, si bien qu'on peut sans inconvé nient et comme l'expérience le montre, utiliser des matières épurantes dont la dureté n'est pas trop considérable.
Or, les matières épu- rantes de bonne qualité, qu'on peut se pro curer économiquement et, en quantités impor tantes, qu'elles soient, naturelles (limonites, par exemple) ou artificielles, sont en général peu dures du fait de leur porosité qui est. l'une des causes de leur pouvoir épurant. élevé. On évite ainsi d'avoir à préparer spé cialement des masses dures et. par conséquent. peu poreuses et donc peu actives, et on peut utiliser des masses ordinaires après simple broy age à la finesse voulue, broyage qui doit., le cas échéant, être précédé d'un séchage.
Ce broyage doit. être conduit de manière à évi ter la production d'une trop grande propor tion de particules très fines; la masse neuve broyée ne devrait pas contenir plus de 10 à 201/o de grains G 0,01 mm.
L'épuration, pour être complète, doit être faite en deux ,stades: le gaz à épurer passe d'abord à travers une couche de masse épu- rante déjà assez -usée et qui laisse passer une faible proportion d'hydrogène sulfuré, puis dans une couche où elle rencontre de la. ma tière fraîche, régénérée ou réoxydée, qui extrait facilement le peu d'hydrogène sulfuré qui souille encore le gaz. La matière épurante passe de la. deuxième couche dans la première.
On peut ainsi utiliser une matière épurante à l'oxyde de fer en la chargeant de sulfure de fer beaucoup plus loin que si une couche seule devait épurer complètement le gaz. Un calcul simple montre, en outre, que, toutes conditions égales d'ailleurs, la. quantité de ma tière nécessaire dans les deux couches est. bien plus faible que celle qu'il faudrait pour arri ver aux mêmes résultats avec une seule cou che. On pourrait. d'ailleurs utiliser, le cas échéant, plus de deux couches, par exemple si on veut utiliser une matière n'absorbant que lentement l'hydrogène sulfuré, ou si l'on a à faire à. un gaz très riche en soufre, car, dans une couche fluide dense, le mélange des grains est presque parfait et instantané.
L'emploi de plusieurs couches successives ré duit la perte de charge du gaz à travers l'ins tallation d'épuration et, par conséquent, les frais de compression du gaz. En outre, on ré duit de cette manière la quantité clé matière en circulation, car il est bien évident que plus on pourra, en une seule passe, faire absorber de soufre pour une même quantité de poudre; moins il faudra faire circuler celle-ci pour en lever une même quantité d'hydrogène sulfuré. La matière qui sort de la couche par où entre le gaz est chargée en sulfure de fer et doit donc être envoyée à la réoxydation, dont il sera question plus bas.
En effet, l'épuration par une masse à l'oxyde de fer se fait selon les réactions
EMI0002.0030
(1) <SEP> 3H2S+Fe203.H20 <SEP> <B>->-</B> <SEP> Fe2S3.H20+3H20
<tb> (2) <SEP> Fe2S3. <SEP> H20 <SEP> +3/2 <SEP> 02 <SEP> <U>></U> <SEP> Fe203. <SEP> H20 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> S Or, on a constaté qu'avec les matières épu- rantes de type courant, la réaction (2) est beaucoup moins rapide que la réaction (1), même en présence d'un gros excès d'oxygène. Donc, même si le gaz à épurer contient un peu d'oxygène,
les grains de la masse épu- rante se recouvriront de sulfure et devien dront. inactifs, la réoxydation du sulfure en soufre étant pour ainsi dire nulle, comme l'ont montré les essais avec une masse ordi riaire, par suite de la lenteur de la régénéra tion de l'oxyde. Il n'y a donc que peu d'inté rêt à ajouter de l'air au gaz comme on le fait couramment pour l'épuration sèche, mais il est nécessaire de prévoir -une réoxydation continue, comme indiqué ci-dessous.
On peut toutefois remplacer la masse à base d'oxyde (le fer par du charbon actif qui, déjà à la température ordinaire, catalyse la réaction:
EMI0003.0010
(3) <SEP> If@S <SEP> + <SEP> 112 <SEP> 0@ <SEP> @ <SEP> HI0 <SEP> + <SEP> S tout en se couvrant de soufre.. On pourrait aussi utiliser tout autre produit pulvérulent avant. des propriétés semblables, l'épuration pouvant éventuellement se faire à tempéra ture plus élevée que la température normale. Dans ce cas, la réoxydation séparée n'est pas utile, mais il faut introduire dans le gaz une quantité suffisante d'oxygène pour que la réaction (3) soit complète.
L'expérience montre que la réoxydation de la masse sulfurée, même faite avec de l'air, est relativement lente aux températures que l'on peut envisager (moins de 50 à 60 ). Par contre, même pour une bonne épuration, cette réoxydation n'a pas besoin d'être complète, car, avec un temps de contact suffisant, de l'ordre de 0,5 à 20 sec., tout.
l'hydrogène' sul- fitré du gaz est absorbé, alors même que la masse contient déjà, sous forme de sulfure, environ 2 à 5 % de son poids de soufre. On petit. donc effectuer la réoxydation en une seule couche, la poudre étant, comme dans la désulfuration et pour les mêmes raisons, main tenue à l'état. fluidisé dense avec.
une vitesse d'air relativement faible pour éviter des en traînements et une usure excessive des grains (le poudre. L'épaisseur et le diamètre de la couche doivent être calculés de manière que le temps de contact moyen de la poudre avec l'air soit suffisant pour une réoxy dation con venable (environ 70-901/o de l'oxyde initial doit. être régénéré). Pour réduire le volume des masses en cours de réoxydation, et pour que cette réoxydation soit plus poussée, on peut la faire, comme la désulfuration, en deux ou plusieurs couches successives.
Le volume d'air nécessaire à la réoxyda- tion étant plus faible que le volume de gaz à désulfurer, on pourra placer l'appareil de réoxy dation au-dessus de l'appareil de désul- furation de manière que la poudre réoxydée passe par simple gravité de la zone de réoxy- dation au deuxième stade de la désulfuration, ce passage pouvant se faire par le moyen d'un simple tube de diamètre convenable, servant de trop-plein à la zone de réoxydation et maintenu plein de poudre,
par exemple au moyen d'un robinet de réglage, pour éviter le passage de gaz dans l'un ou l'autre sens (voir, pour la construction de tels tubes, le brevet N 290580). De l'air sous pression doit pouvoir être éventuellement injecté dans ce tube pour éviter ou détruire les bouchages accidentels. De la désulfuration, la poudre est remontée à la réoxydation par un moyen quel conque, par exemple par l'air servant à la réoxydation.
Pour ne pas utiliser des quantités exces sives de masse neuve et pour récupérer le soufre que contient la masse usée, une partie de la masse réoxy dée est constamment prélevée pour être régénérée, c'est-à-dire débarrassée du soufre qu'elle contient. Cette régénération peut se faire par tous moyens appropriés.
comme par exemple ceiLx décrits plus bas, mais de toute façon il est nécessaire que le sulfure, corps assez peu stable, soit aupara vant entièrement. réoxydé. II risquerait sans cela, au cours de la régénération, surtout si celle-ci est faite à chaud, de se transformer en corps stables non réoxydables, rendant inu tilisable une partie de la masse et perdant la quantité correspondante de soufre. On peut arriver à cette réoxydation à peu près com plète en prévoyant une zone de réoxydation supplémentaire pour la fraction de poudre allant à la régénération, avant envoi à celle-ci.
Cette réoxydation supplémentaire peut avan tageusement être faite au moyen d'air. Comme la quantité de masse à régénérer est forcé ment faible par rapport à la quantité de masse en circuit, il est facile de prévoir, pour cette réoxy dation supplémentaire, un temps de contact moyen suffisamment long entre la poudre et l'air, soit en utilisant une couche fluide de grand volume, soit en utilisant deux ou plusieurs couches successives, par exemple comme celles prévues dans les colonnes à pla teaux de fluidisation du brevet N 290580.
La fig. 1 du dessin annexé donne, à titre d'exemple, le schéma d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. Il est évident d'ailleurs que, sui vant la quantité du gaz à épurer et le point auquel il est nécessaire de pousser cette -épu ration, les dispositions à envisager peuvent être assez différentes. On peut donc, le cas échéant, être amené à mettre la désulfuration au-dessus de la. réoxy dation et à transporter la poudre de celle-ci à la désulfuration au moyen du gaz à épurer. De même, on pour rait employer tout autre moyen de remonter la poudre entre les deux opérations. II serait.
même possible de mettre la désulfuration au même niveau que la réoxydation, ce niveau pouvant être nettement au-dessus du sol, en prévoyant entre les appareils des colonnes de poudre faisant joints et empêchant le passage des gaz d'un circuit à l'autre, ou, au sol même, en remplaçant les colonnes de poudre par des dispositifs de distribution étanches.
Dans l'installation représentée à la fig. 1, le gaz à désulfurer est porté à la pression voulue par le surpresseur 1, puis, par la tuyauterie 2, arrive au bas de l'appareil de désulfuration 3. Pour que l'installation de désulfuration fonctionne dans de bonnes con ditions, et en particulier qu'on n'ait pas à ré gler trop fréquemment le robinet de sortie de poudre 9, il faut que le débit de gaz soit constant.
Pour cela, on a prévu le b@7-pass automatique 16, permettant de renvoyer une certaine quantité de gaz épuré à l'entrée du surpresseur 1, de manière que le débit de gaz total à travers l'appareil de désulfuration 3 soit constant. malgré les variations inévitables de la fabrication. La désulfuration se fait dans l'appareil 3, le gaz passant d'abord dans la zone inférieure 4 où il se débarrasse de la plus grande partie de l'hydrogène sulfuré qu'il contient, puis dans la zone supérieure 6, où sont. enlevées les dernières traces de ce corps.
Au sortir de cette zone, le --az est débarrassé des poussières qu'il pourrait entraîner au moyen d'un ey clone 12, ou de tout. autre appa reil approprié à ce but et permettant de réin- troduire les poussières séparées dans l'appa reil de désulfuration 3, par le tube 13 par exemple. Le gaz sortant est débarrassé par le filtre 15 des dernières traces de poussières qu'il peut contenir et envoyé à l'utilisation.
La poudre sortant de l'appareil de réoxyda- tion 18 entre dans la zone supérieure 6 par le tube 1.7. Elle passe de cette zone 6 à la. zone inférieure 4 par le tube de trop-plein<B>Il.</B> Les deux zones sont séparées l'une de l'autre par une grille 7, qui empêche la poudre de la zone 6 de tomber dates la. zone 4 autrement que par le tube de trop-plein 11. De même, à la partie inférieure de la zone 4 se trouve une grille 5, qui sert à empêcher la poudre de tomber dans le cône inférieur de répartition du gaz.
Ces grilles, de même que les autres grilles analogues des fig.1, 2, 3 et -l (20, 22, -l5, 82, 83, 84, 125, 126, 234), et que les tuyaux de trop-plein servant à la. circulation de la poudre (8, 11,<I>17, 23,</I> 26, 4L 66, 79, 80, 81,<B>1</B>01, 103, 106, 108, 111, 201, 203, 209, 212, 21-1) peu vent avantageusement être agencés comme in diqué dans le brevet<B>N-290580.</B> De la zone q, la poudre sort. par le trop-plein 8, muni d'un robinet de réglage 9 et tombe dans une cham bre de répartition 10 où elle est entraînée par l'air provenant, du surpresseur 30 par la. con duite 31;
cet air remonte la poudre par la con duite 32 dans le séparateur 33. La. poudre tombe de ce séparateur 33 dans un réservoir de stocka-e 31, servant (le volant pour main tenir la. régularité de la circulation de poudre. C'est également dans ce réservoir que. sont introduites la poudre fraîche et la poudre régénérée par tout. moyen convenable. Sui vant les dispositions générales de l'installa tion, on peut aussi les introduire par l'inter médiaire du circuit d'air, par exemple par la chambre clé répartition 10.
La poudre sort du stoekage par le tube 35, muni d'un robinet. de réglage 43, pour être introduite, dans la zone supérieure 21 de l'appareil de réoxy dation 18. Dans cette zone supérieure, la poudre subit la plus grande part de la réoxydation. Elle tombe ensuite par le tube de trop-plein 26 dans la zone inférieure 19 où se fait la réoxy- dation finale.
Ces deux zones de réoxydation M et 19 sont munies, comme les zones de dé- sulfuration 4 et 6, et pour les mêmes raisons, de brilles 20 et 22. Pour la réoxydation, on utilise avantageusement l'air qui a servi au transport de la poudre à réoxyder et qui sort du séparateur 33 par le tuyau 36.
Les parti cules de poudre que cet air peut entraîner ne sont. pas gênantes, elles sont simplement réin- troduites dans le circuit général et il n'y a donc pas besoin de prévoir un séparateur sup plémentaire après le séparateur 33. Si la quan tité d'air nécessaire au transport de la poudre est. inférieure à celle qui est nécessaire à. la réoxydation, il sera plus économique de pren dre à plus basse pression cet air supplémen taire, par exemple en le prélevant par la tuyauterie 43 munie d'un robinet clé réglage 44, sur une phase inférieure du compresseur 30. La plus grosse partie de cet air est intro duite dans la zone 19 par le moyen du robi net de réglage 37.
La poudre réoxydée sort de la zone 19 par le tube 17 muni du robinet de r#érla,#-e 24, d'où elle passe à la couche supé rieure 6 de la désulfuration. La fraction de poudre devant. être régénérée constamment. sort (lu tube 17 par l'embranchement. 23 et le robinet clé réglage 25, pour être introduite dans la zone de réoxydation 39, où elle est fluidisée à l'état de phase dense, au moyen d'une partie de l'air sortant du séparateur 33 et prélevé au moyen du robinet de réglage 38 et de la tuyauterie 40.
L'air sortant de cette réoxydation supplémentaire 39 est envoyé par la tuyauterie 44 dans la couche de réoxyda- tion 21. Pour cela, il faut que la perte de eliarge à travers le circuit de réoxydation sup plémentaire soit. naturellement légèrement in férieure à la perte de charge à travers la zone inférieure clé réoxydation, ce qu'on obtient facilement par le jeu des robinets 37 et 38.
De la réoxydation supplémentaire, la poudre passe à la. régénération par la tuyauterie 41 et le robinet de réglage 42.
Essais et calculs montrent qu'avec un gaz d'éclairage contenant 5 à 10 g d'hydrogène sulfuré par m3, en utilisant une masse épu- rante artificielle partiellement séchée, par exemple le produit marque LuX>> (teneur en eau résiduaire 5 à 20%), il faut un temps de contact de 1 sec.
environ dans chacune des deux zones de désulfuration 4 et 6, pour avoir une élimination totale de l'hydrogène sulfuré en travaillant à une pression voisine de la pression atmosphérique. La poudre sortant de la zone 4 contient environ 2 à 7 % de son poids de soufre à l'état de sulfure et doit être réoxydée. Avec une vitesse de gaz de 0,5 m par sec. dans l'une et l'autre zones, il faut. ainsi pour traiter 100 000 ms par jour, une circulation de poudre d'environ 600 kg par heure.
Le volume total de chaque zone fluide de désulfuration étant de 1,2 m3, on a, avec une densité des zones fluides de 0,5 kg par litre, 600 kg de matière par zone, le diamètre de celles-ci étant. d'environ 1,75 m. La perte de charge totale à travers ces deux zones, les cyclones et filtres, sera ainsi de l'ordre de 25 g par em2. Pour la réoxydation, on peut compter sur un temps de séjour de 15 à 60 minutes par zone, la quantité totale en cir cuit étant ainsi- de l'ordre de 2000 kg.
Avec une masse qui peut. se charger d'environ 50% de soufre, on devra en extraire 60 kg par heure, qu'on remplacera par 30 kg de masse régénérée;
des additions de masse neuve sont faites pour compenser les pertes dues à l'en traînement de poussières par l'air et le gaz (environ 0,5% par jour de la masse totale en circuit., soit environ 10 kg par jour).
On voit ainsi que l'installation nécessaire est de très faibles dimensions et peu enéombrante et que la consommation de masse neuve est des plus réduites, les seules -dépenses étant l'énergie nécessaire pour donner au gaz et à l'air la pression assez faible voulue et les frais de la régénération dont. il est. question plus bas. La main-d'oeuvre se borne, une fois l'installation mise en route, à une simple surveillance fort réduite, puisque, à part les surpresseurs, il n'y a aucun appareil en mouvement.
Les appareils de désulfuration 3 et de réoxy dation 18 doivent être bien isolés ther- iniquement, de manière à éviter en hiver de devoir réchauffer le gaz et l'air entrant. et en été d'atteindre des températures nuisibles aux qualités épurantes de la masse. La eha- leur dégagée par la réoxy dation est suffisante avec un gaz normal pour maintenir la tempé rature voulue, sauf peut-être en périodes très froides.
En périodes chaudes, comme il ne faut pas dépasser 40-50 lors de la réoxy datiôn, sous peine de transformer une partie du sul fure à réoxyder en sulfure et sulfates non réoxydables, on pourra introduire dans l'air un peu d'eau pulvérisée, ce qui aura, en outre, l'avantage d'éviter un séchage trop poussé de la masse, séchage qui réduirait son activité. De même, pendant. les périodes très froides, on pourra réchauffer le gaz au moyen de va peur directe et, indirecte.
On a remarqué, en effet, qu'en maintenant une humidité suffi sante de la poudre (5 à 20 /0), on a, même avec des vitesses de gaz assez élevées, des entraînements extrêmement faibles, car les grains les plus fins de ces poudres très po reuses ont. tendance à s'agglomérer en grains plus gros dès que la poudre contient encore un certain minimum d'eau. Le réglage de l'humidité du gaz et de l'air, et par consé quent de celle de la poudre, permet donc de réduire très fortement les entraînements de poudre par le gaz où l'air et, donc, d'utiliser des poudres qui sans cela contiendraient trop de particules fines pour pouvoir être em ployées sans ennuis à ce point de vue.
En outre, les teneurs en eau dont il est question ci-dessus ont l'avantage d'améliorer la désul- furation et. la réoxydation probablement parce qu'elles facilitent la diffusion à. la surface des grains. Il faut noter, en outre, qu'avec les zones fluides denses telles qu'elles sont pré vues ici, la température est, régulière et facile à régler et qu'il n'y a aucun risque de points chauds, le mélange de particules de poudre dans chaque zone étant, très efficace.
Dans le cas où on voudrait désulfurer un gaz devant être eniploy é sous pression, on au rait intérêt à faire, sous pression, la. désulfu ration et, même, la réoxydation, car la pres sion facilite les réactions de désulfuration et de réoxydation et elle permet de diminuer le volume des appareils.
Si l'on désire en même temps détoxiquer un gaz d'usines à gaz par conversion de l'oxyde de carbone par la vapeur d'eau, on pourra avantageusement réaliser la désulfu- ration selon le schéma de la fi,-.<B>2.</B>
Dans ce schéma, le gaz mis à la pression voulue par le surpresseur 61 entre par 62 dans l'appareil de désulfuration 63 qui com porte, comme dans la. fig. 1, une zone infé rieure 64 et une zone supérieure 65. Le gaz sortant de celles-ci passe dans un séparateur 67 réintroduisant la poudre dans la zone 65 par le tube 68, puis est. envoyé à la détoxica tion par la. conduite 69. Le gaz revenant de la détoxication par la conduite 70 entre dans l'appareil d'épuration finale 72 qui ne com porte qu'une seule couche.
De là, il ressort à travers le séparateur 73 réintroduisant la pou dre dans la zone 72 par le tube 74, par la conduite 75 munie d'un filtre 76 destiné à extraire du gaz les poussières les plus fines qu'aurait. pu laisser passer le séparateur 73. Un by-pass automatique 78, placé sur la conduite 77, permet d'avoir à travers toute l'installation, un débit. de gaz parfaitement régulier, malgré les fluctuations de la fabri cation. Un by-pass 71 permet aussi de mettre hors service, le cas échéant, l'installation de détoxication.
La poudre réoxydée ou régénérée entre par le tube 79 dans l'appareil d1épura- tion finale 72, de là elle passe par le tube de trop-plein 80 à la zone supérieure. 65 de l'ap pareil d'épuration 63; de là elle se rend, par le tube de trop-plein 66, à la zone inférieure 64, dont elle sort par le tube 81.. A la sortie de celui-ci, elle est reprise, par exemple par de l'air et renvoyée à un appareil de réoxy- dation qui n'est. pas figuré sur le présent schéma. Celui-ci ne donne d'ailleurs du pro cédé que les grandes lignes et n'entre pas dans les détails pour lesquels on peut. se repor ter à la fig. 1.
Ce dispositif de la fig. 2 peut être utilisé également pour le traitement de tzaz de synthèse: la conversion de l'oxyde de carbone par la vapeur d'eau transforme les composés organiques du soufre en hydrogène sulfuré dont, par le moyen du procédé selon l'invention, on enlève les dernières traces. Le lavage du gaz de synthèse à l'eau sous pres sion n'enlève alors guère que du gaz carbo nique qui peut être récupéré et utilisé puis qu'il ne contient. pas de soufre.
Il est bien évi dent que, comme dans le cas de l'installation selon le schéma. de la fig. 1, le dispositif de la fig. 2 peut être utilisé à la pression atmo sphérique ou à une pression plus élevée si le #niz à traiter doit. être utilisé à une telle pres sion.
Parmi les avantages du procédé selon l'in vention, il faut, noter que l'on n'a pas besoin d'introduire d'air dans le gaz pour la. désul furation, comme c'est couramment le cas pour l'épuration sèche. Ceci peut être assez impor tant dans les cas où l'on désire un gaz ne con tenant, pas d'oxygène, en particulier lorsqu'il s'agit de gaz destiné à (les synthèses.
D'autre part, on a remarqué que le soufre qui s'accumule dans la masse est beaucoup plus pur que le soufre retenu dans les masses d'épuration habituelles. C'est. là un avantage sensible si l'on veut régénérer les masses par dissolution du soufre.
I1 semble qu'il faut re chercher l'explication de ce phénomène dans le fait que le gaz étant en contact pendant beaucoup moins longtemps avec la. masse épu- rante et à une température parfaitement régu lière, la. polymérisation des composés instables du gaz et la formation (les résines sont consi- elérablement réduites.
Pour régénérer la masse usée chargée de soufre, on peut dissoudre le soufre, comme cela est bien connu, au moyen d'un solvant approprié, sulfure de carbone, trichloréthy- 1ène, par exemple. On peut aussi extraire le soufre par la chaleur, sans ou avec combus tion. Il faut bien entendu, dans ce cas, que la masse à régénérer ne soit pas soumise à des températures telles qu'elle perde ses qualités épurantes.
Si pour chasser le soufre des masses d'épu ration on utilise la chaleur sans combustion, de la manière décrite ci-dessous, on-pourra le faire non seulement. pour des masses d'épura tion à base d'oxyde de fer, mais également pour du charbon actif.
Ladite manière de chasser le soufre con tenu à l'état non combiné dans les masses d'épuration chargées en soufre consiste en une évaporation du soufre au moyen d'un courant de gaz inerte, préalablement chauffé. La quantité de gaz est naturellement fonction de la température d'évaporation. On peut donc, comme cela est. important. pour conserver les qualités épurantes de la masse :à base d'oxyde de fer hydraté, opérer à des températures suffisamment basses en utilisant un débit de gaz convenable. Il faut d'ailleurs noter que ce débit de gaz est relativement. faible, car, aux températures envisagées, une molécule de soufre à l'état de vapeur contient six atomes de soufre. La vapeur de soufre est donc très dense.
Pratiquement, si l'on veut traiter des masses d'épuration et pouvoir ensuite les réutiliser dans de bonnes conditions, la tem pérature doit. être de l'ordre de 200 à 400 pour l'évaporation du soufre. Au-dessous de 200 , la tension de vapeur du soufre est. si faible que, malgré la forte densité de la va peur, il faudrait des quantités de gaz exces sives pour débarrasser la masse de son soufre. On ne serait jamais tout à fait certain que tout le soufre a bien été extrait, car à de telles températures l'évaporation est extrêmement lente. Même pour des masses résistant bien à la chaleur, on n'a pas non plus intérêt à dé passer la température de 400 , qui permet déjà de travailler avec des quantités de gaz très faibles et à laquelle la vitesse d'évapora tion est élevée.
Comme à partir de 250 environ une par tie de l'oxyde de .fer hydraté se déshydrate et devient nettement moins réactif pour l'épu- tation du gaz, on pourrait craindre que la méthode préconisée ne donne une masse peu active. En pratique, ce n'est pas le cas car, d'une part, en désulfurant le gaz selon cette méthode, l'addition de poudre régénérée se fait de manière continue et est. très faible par rapport. à lamasse totale en circuit. D'autre part, cet. oxyde de fer moins réactif que son hydrate se retransforme en cet hydrate selon.
les réactions:
EMI0008.0003
Fe203 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> <B><U>ILS</U></B><U> <SEP> ></U> <SEP> Fe2S3. <SEP> H20 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> H <SEP> 20
<tb> Fe2S3 <SEP> . <SEP> <U>11.0</U> <SEP> + <SEP> 3i<B>'</B>2 <SEP> 02 <SEP> -> <SEP> Fe203 <SEP> . <SEP> H20 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> S au bout. d'un cycle de désulfuration et de réoxy dation et redevient très actif. Un avan tage .supplémentaire de la méthode prévue est, qu'aux températures envisagées, les composés organiques qui se déposent en même temps que le soufre dans les masses d'épuration, sont décomposés en gaz qui ne souillent pas le soufre condensé.
L'enlèvement de ces composés améliore également la qualité des masses régé- nérées.
L'évaporation du soufre dont il est ques tion ci-dessus se fait. avantageusement par fluidisation en couche dense comme décrit plus haut. Il est préférable, pour que l'évapo ration du soufre soit complète, de la faire en deux couches successives, car l'évaporation n'est pas instantanée surtout à basse tempé rature. Si l'on veut employer des tempéra tures d'évaporation très basses (inférieures à 300 ), il sera donc indiqué d'utiliser un nom bre plus grand de couches successives (3 ou 4) maintenues toutes à la même température ou à des températures voisines. Par contre, si l'on fait cette évaporation à 400 ou plus, on pourra travailler avec une seule couche, pour simplifier les opérations, car, à ces tempéra tures, l'évaporation est naturellement beau coup plus rapide.
Le gaz neutre doit être chauffé avant l'entrée dans la première zone de fluidisation à une température telle que cette zone, ainsi que les suivantes, soient maintenues à la température voulue. Ce chauf fage du gaz peut être fait de n'importe quelle manière connue, en particulier en récupérant une partie de la chaleur contenue dans le gaz sortant. au moyen d'échangeurs de chaleur de type ordinaire, puis par chauffage à la tem pérature voulue soit indirectement, soit même directement, le gaz étant.
alors formé en par tie des produits de la combustion, qui devront d'ailleurs ne contenir que des traces d'oxygène libre pour que celui-ci ne se combine pas au soufre sous forme de gaz sulfureux, à moins qu'on ne tienne justement à obtenir une cer taine proportion de ce gaz soit pour faciliter le maintien de la tempréature d'évaporation, soit pour toute autre raison. Comme il s'agit d'employer du gaz inerte, on pourra parfaite ment recycler tout. ou partie du gaz sortant de l'opération après avoir refroidi, pour con denser le soufre qu'il contient.
Comme toute l'opération consomme de la chaleur, il est bon de prévoir une récupération poussée de celle- ci, et un bon isolement thermique de tout l'appareillage chaud pour réduire les pertes de chaleur. Comme indiqué ci-dessus, il est facile de récupérer une partie de la chaleur contenue dans le gaz sortant..
Pour récupérer la chaleur sensible contenue clans la. poudre, on peut faire passer celle-ci dans une colonne de fluidisation à plusieurs plateaux telle qu'elle est, décrite dans le brevet N 290580, en contre-courant avec un gaz inerte en quan tités convenables pour assurer dans chaque étage de la colonne unie fluidisation en couche dense, et en même temps pour pouvoir récu pérer le plus de chaleur possible à la tempé rature la plus élevée possible.
Ce gaz inerte est employé ensuite au réchauffage de la. pou dre entrant, ce réchauffage se faisant, comme le refroidissement, dans une colonne à pla teaux de fluidisation. Le gaz inerte est. ensuite recyclé ou non suivant les conditions dans les quelles fonctionne l'installation. On pourra utiliser une installation comme celle représen tée schématiquement sur la fig. 2. Cette ins tallation, d'ailleurs, peut être modifiée selon les circonstances.
En particulier, les deux cir cuits de gaz inerte pourront être combinés en un seul pour réduire le nombre de surpres- seurs et faciliter la conduite. L'un oui l'autre de ces circuits, représentés comme des circuits fermés, ou les deux, pourraient également. être des circuits ouverts et on pourrait utiliser pour le réchauffage et le refroidissement. de la poudre tout autre moyen. Dans l'installa tion de la fig. 3, la poudre entre par la tuyauterie 101 dans la colonne à plateaux de réchauffage 102.
Cette dernière porte cinq plateaux, mais, comme plus bas pour la co lonne de refroidissement, ce chiffre n'est pas fixé à priori et doit être calculé en fonction des autres conditions de marche de l'installa tion. La poudre en sort à une température voisine de la température d'évaporation, par la tuyauterie 103 qui l'amène dans la première zone 105 de l'appareil d'évaporation 104. Elle passe par la tuyauterie 106 dans la deuxième zone 107 où se fait l'évaporation finale du soufre. La poudre, débarrassée de son soufre, passe ensuite par la tuyauterie 108, munie d'une vanne de réglage 109, dans la colonne à plateaux de fluidisation 1.10, où elle est re froidie.
La masse refroidie sort de cette co lonne par la tuyauterie 111 munie d'une vanne de réglage 112. Les colonnes à plateaux 102 et 1.10, comme les grilles 125 et. 126 et les tuyauteries de circu lation de la. poudre 103, 106, 108, 111., peu vent, être réalisées comme décrit. dans le bre vet<B>NI'</B> 290580. On a prévit entre l'entrée et la sortie de la poudre de la colonne 110 un by-pass 113 destiné à permettre d'extraire la masse à une température un peu phis élevée (lue sa température normale de sortie, ceci pour faciliter le réglage de la température de la désulfuration.
Sur la fig. 3, le circuit de gaz destiné à récupérer la chaleur sensible de la pondre comporte un surpresseur 114 qui envoie le gaz par une tuyauterie 115 au bas de la colonne à plateaux 110. Le gaz sort de celle-ci par la tuyauterie 116 entraînant éven tuellement quelques poussières, et entre au bas de la colonne de réchauffage de la poudre 102. Il sort de cette colonne par le sépara teur<B>117,</B> qui peut être soit un cyclone, soit tout autre type de séparateur retenant. la pou dre que pourrait entraîner le gaz et la ren voyant à la colonne 102 par la tuyauterie 118. Du séparateur<B>117,</B> le gaz se rend par la tuyauterie 119 à un réfrigérant 120, où se condense éventuellement la vapeur d'eau pro- venant du séchage de la poudre.
Du réfrigé rant 120, le gaz est repris par le ventilateur 114. Un appoint de gaz neutre peut être fait par la tuyauterie 121 et le robinet de réglage 122, entre le réfrigérant et le surpresseur. Si on extrait, sans la refroidir, une partie -de la poudre sortant. de l'appareil d'évaporation par le robinet 113, on n'arrivera pas à avoir, à la sortie de la colonne 110, un gaz assez chaud pour élever suffisamment. la température de la poudre à la sortie de la colonne -102; de même, si la poudre entrant dans cette colonne contient une forte proportion de soufre, la chaleur récupérée sur la poudre privée de soufre ne suffira pas à donner à la poudre chargée de soufre une température suffisante au bas de la colonne 102;
pour remédier à cela, on a prévu le by-pass 137 qui permet d'envoyer au bas de la -colonne 102 du gaz chaud sortant du four 123, où le gaz du cir cuit de l'appareil d'évaporation est chauffé par combustion de gaz ou d'un combustible quelconque. Comme dit plus haut, on pourrait d'ailleurs, pour faire l'appoint éventuellement nécessaire en gaz inerte, utiliser le chauffage direct. Du four 123, le gaz passe par la tuyauterie 124 au bas de l'appareil d'évapora tion, d'où il entre par la grille 125 dans la.
deuxième zone d'évaporation 107, et, de là.; par la grille 126, dans la première zone d'éva poration 105: Le gaz chargé de vapeur- de soufre sort de cette zone par le séparateur 127, représenté sur le schéma comme un sépa rateur centrifuge, mais qui peut être- n'im porte quel autre type de séparateur, adapté aux conditions régnant en cet endroit et ren voyant les poussières séparées dans la zone 105 par la tubulure 128. Du séparateur, le gaz est envoyé par une tuyauterie 129 à un filtre 130 maintenu à une température telle qu'il ne s'y condense pas de soufre, puis il passe à l'un ou l'autre des échangeurs 131.
Ces échangeurs, alternativement en service par l'intermédiaire des robinets 132, servent à réchauffer le gaz entrant et à condenser la plus grande partie des vapeurs de soufre. Ces échangeurs sont des échangeurs tubulaires verticaux, le gaz à refroidir passant à Pinté- rieur des tubes, et le soufre condensé s'écou lant le long de ceux-ci dans un fond conique dont il peut être extrait directement ou, comme sur le schéma de la fig. 3, couler, avec le gaz, dans le bas de la tour d'arrosage 135. On a prévu deux échangeurs, puisque, à une température de l'ordre de 200 , le soufre liquide devient pâteux et coule mal, risquant de boucher les échangeurs.
Le schéma prévu permet de faire passer du gaz moins chaud dans les échangeurs, de manière à abaisser la température du soufre et à lui permettre de couler. Ainsi, par exemple, si l'échangeur 131a est en service, le robinet 132a étant. ouvert et le robinet 132b fermé, le gaz à ré chauffer entre dans l'échangeur par l'inter inédiaire du robinet 133a ouvert, le robinet 133b étant fermé. Ce gaz froid se réchauffe dans l'échangeur 131a., puis passe dans l'échangeur 131b où il fait couler le soufre, sa température d'entrée étant inférieure à 200 .
De l'échangeur 131b, le gaz passe par le robinet 134a, qui est ouvert, le robinet 134b étant, par contre, fermé, puis il arrive au four 123 pour être remis en circuit. Lorsque c'est l'échangeur 131b qui est. en ser- @,ice, ce sont les vannes marquées b qui sont ouvertes, les vannes marquées a étant fermées. Le gaz sortant de l'un ou l'autre échangeur est introduit. dans une colonne 135 où il est refroidi par arrosage d'eau qui condense le reste de soufre qu'il peut contenir. Ce reste de soufre est entraîné sous forme de boue par l'eau, boue qu'il suffit de décanter pour récol ter le soufre.
C'est également dans cette boue que se solidifie éventuellement le soufre con densé dans les échangeurs<B>131.</B> La colonne d'arrosage 135 pourrait d'ailleurs être rem placée par un réfrigérant indirect. Le gaz froid est repris par un surpresseur 136 qui le renvoie dans le circuit. Tout ce système de condensation de soufre-pourra d'ailleurs être remplacé par n'importe quel autre système aussi efficace.
L'expérience montre que le soufre ainsi condensé est relativement pur (90-95% de soufre ou plus) et qu'il peut être, pour bien des applications, employé tel quel. Il est d'ailleurs facile à déshydrater au moyen d'un filtre ou à purifier par distilla tion pour tout emploi ultérieur.
Si on veut. récupérer le soufre contenu dans les masses d'épuration par combustion à basse température, on peut procéder de la manière décrite ci-dessous, qui permet d'obte nir des masses régénérées de bonne qualité en utilisant. des températures assez basses et en brûlant. non seulement. le soufre, mais aussi les matières carbonées qui se sont déposées sur ces masses au cours de l'épuration du gaz. Pour cette combustion, la masse eharg-ée en soufre est traitée par de l'air ou un gaz conte nant de l'oxygène dans une ou plusieurs zones par fluidisation en phase dense. La fig. donne un schéma d'après lequel on peut réali ser cette combustion.
D'après le schéma de la fig. 4, la poudre contenant le soufre entre en 207 dans la pre mière couche fluide de la colonne de fluidi- sation 202, où elle est réchauffée au moyen de gaz inerte chaud, qui se refroidit en lui cé dant sa chaleur sensible. La poudre entre ensuite par le tube 203 et le robinet de ré- g@age 204 dans la zone de combustion 205 où elle est brûlée, à l'état fluidisé par de l'air ou tout autre gaz contenant de l'oxygène.
Dans cette zone de combustion, il se dégage des quantités importantes de chaleur qui doivent être enlevées pour éviter que la masse à. régé nérer dépasse une température de l'ordre de 200 à -100 nuisant à ses qualités épurante.. Il n'est d'ailleurs pas nécessaire de dépasser sensiblement 200 , car le soufre, s'il s'enflamme entre 250 et 300 dans les conditions normales, se combine déjà, à l'oxygène à. température beaucoup plus basse pour donner de l'anlip- dride sulfureux.
L'avantage de travailler avec une poudre maintenue par l'air de combus tion à. l'état de fluidisation dense, est juste ment de permettre d'éviter complètement tout point. chaud dans la masse et d'avoir dans toute celle-ci une température parfaitement régulière. Le second avantage important (le ce mode de travail est la facilité d'enlever des grandes quantités de chaleur. Pour cela, on a prévu autour de l'appareil 205, où se fait la combustion, un water-jaeket 206, muni d'un bouilleur 207 et d'une sortie de vapeur 208.
En outre, à, l'intérieur de la zone de combus tion 205 se trouve un échangeur de chaleur 234, parcouru par tout ou partie du gaz qui se rend ensuite dans la colonne 202 pour ré ehauffer la poudre entrant dans l'installation. Sur la.<B>fi-.</B> 4, l'appareil de combustion 205 ne comprend qu'une zone de fluidisation, mais il est bien évident que si l'on veut, opérer à très basse température, et donc avec une com bustion relativement. lente du soufre, on aura avantage à prévoir cet appareil avec deux ou plusieurs zones de combustion, munies, elles aussi, d'échangeurs de température, permet tant par réglage du fluide qui les parcourt., d'enlever les quantités de chaleur voulue et d'éviter toute élévation intempestive des tem pératures.
Une fois le soufre brûlé, la poudre sort de l'appareil 205 par le tube 209 et le robinet de réglage 210, pour pénétrer dans la tour dite de refroidissement 211. De cette tour, la poudre froide sort par la tuyauterie 21.2 et le robinet de réglage 213. Comme il peut être intéressant de réintroduire cette poudre plus ou moins chaude dans l'installation de désulfuration, on a prévu entre les tuyaute ries 209 et 212 un by-pass 214 qui permet de ne refroidir qu'une partie plus ou moins im portante de la poudre.
L'air, servant à la com bustion du soufre, est aspiré par le surpres- seur 215, passe dans l'échangeur 216, puis dans la. tuyauterie 217, d'où il se rend à l'ap pareil de combustion 205. Sur cette tuyauterie 217 est prévu un four 218 qui peut. être mis en service par l'intermédiaire des robinets 219, mais qui, en principe, ne doit servir que pour la mise en route de l'installation. Le gaz sort de l'appareil de combustion 205, par un sépa rateur 220, qui peut être soit un cyclone, soit tout. autre type de séparateur retenant la pou dre que pourrait entraîner le gaz et la ren voyant dans la couche fluide de l'appareil 205 par la tuyauterie 221. Du séparateur 220, le gaz se rend par la tuyauterie 222 à son utilisation.
Si on veut utiliser le gaz sulfu reux directement, on enverra le gaz de la tuyauterie 222 dans l'échangeur 216, puis vers l'utilisation. Si, par contre, comme ce sera le cas phis fréquemment, on veut fabriquer de l'acide sulfurique, le mieux sera de filtrer le gaz à chaud dans un filtre 223, représenté ici comme un filtre à coke, dans lequel celui-ci est introduit. par 224, extrait. par 225, envoyé dans un étouffoir 226 et repris par le distri buteur 227. Le coke à utiliser est du coke en morceaux de 5 à 10 mm, qui est brûlé ensuite avec les poussières qu'il contient, ou qui peut être débarrassé de celles-ci par lavage ou soufflage et réutilisé. Tout autre type de filtre, permettant, de travailler à des tempé ratures de 200 à 400 , conviendrait. également.
Si on travaille vers la limite supérieure des températures indiquées, on aura intérêt à remplacer le coke, par exemple par un sable grenu qui ne risquerait pas de @ s'enflammer s'il y a, comme cela est à prévoir, un excès d'air pour la combustion. Du filtre 223, le gaz se rend à l'installation de fabrication d'acide sulfurique 228, qu'il est préférable de prévoir comme une installation par contact, puis, de là, à la condensation, par l'intermédiaire de la conduite 229, de l'échangeur 216, et de la conduite 230. Les deux colonnes de réchauf- fage 202 et de refroidissement 211 sont par courues par un courant de gaz inerte mis en circuit par le moyen du surpresseur 231.
De celui-ci, le gaz est envoyé par la conduite 232, la colonne 211 où il se réchauffe, la conduite 233, l'échangeur de température 234 à l'inté rieur de la phase dense de la zone de combus tion 205, puis par la tuyauterie 238 à la co lonne 202. Les by-pass 235, 236 et 237 per mettent de régler les débits de gaz selon les besoins dans les colonnes 202 et 203 et dans l'échangeur 234. Le gaz sort de la colonne 202 par le séparateur 239 qui peut être soit un cyclone, soit tout autre type de séparateur retenant la poudre que pourrait entraîner le gaz et la renvoyant à la colonne 202 par la tuyauterie 240. Du séparateur 239, le gaz passe par la tuyauterie 241 au réfrigérant 242, où se condense éventuellement l'eau de séchage de la poudre et d'où il est aspiré par le ventilateur 231.
Un appoint de gaz inerte peut être fait par l'intermédiaire de la tuyau terie 243 et du robinet 244.
Gas desulfurization process. The hydrogen sulphide contained in natural gases and gases produced by distillation, gasification or cracking of solid, liquid or gaseous fuels is, for most of the uses of these gases, a troublesome product which must be extracted. . This extraction is most often done by dry purification in boxes or towers containing a purifying mass based on iron oxide. In some cases, it is preferred to wash the gas by means of various solutions dissolving or combining ludrogen sulfide.
Dry purification is appropriate. especially for small or medium capacity installations, liquid purification for large installations when the gases have a high sulfur content. Dry purification allows the complete extraction of hydrogen sulphide from the gas, but it requires cumbersome and expensive installations and, when the purifying material is changed, a considerable addition of labor for the handling large quantities of used mass and worn mass. In addition, it is impossible to economically recover the sulfur retained in the dry purification masses, nor to economically regenerate the latter which contain,
besides sulfur, many im purities from gas. The development of chemical products based on gas before being purified furthermore makes the supply of good quality purifying substances more and more difficult and expensive. Liquid purification, of which there are many varieties, is not. generally not as complete as the dry scrub and it removes not only the hydrogen sulphide but also a part of the carbon dioxide.
Its cost is higher but it allows the recovery of sulfur in the form of more or less pure sulfur or in the form of hydrogen sulphide; it does not require a sudden addition of labor and it is less bulky than dry purification.
It has been discovered that it is possible to combine the advantages of dry purification (very thorough and economical purification) with those of liquid purification (small footprint and ease of sulfur recovery) by revisiting the technique. so-called dense phase fluidization, that is to say the technique consisting in maintaining a powder in constant agitation under the effect of a gas, such as a bed of boiling liquid, but by choosing the speed of the gas so that there is no significant dragging of particles by the gas.
The subject of the present invention is therefore a process for extracting hydrogen sulphide from a gas containing it by treatment of these gases by means of masses which fix hydrogen sulphide, characterized by the use of a purifying powder, maintained in the dense fluidized state by a stream of the gas to be purified, the mass passing, in countercurrent thereof, through at least two fluidization stages, and a part being. continuously extracted, regenerated and reintroduced.
The speed necessary to obtain fluidization varies with the size and density of the particles of purifying powder, with the qualities of these particles, the quantities of sulfur which they have. sorbed and gas properties. With normal lighting gas and powder all of the grains of which are smaller than 0.5mm and. whose bulk density is about 1, this speed will be. of the order of 0.05 to 1 m / sec. The advantage of low speed is twofold:
sufficient contact time of the gas to be purified with the purifying material, even with thin fluid layers, therefore giving only a low pressure drop to the gas passing through them (the pressure drop through a fluid layer - said dense being equal to the weight of powder it contains divided by the horizontal section of the layer); the stirring movement, while being energetic, is however not too violent, so that one can without inconvenience and as experience shows it, use purifying materials whose hardness is not too considerable.
However, cleansing materials of good quality, which can be obtained economically and, in large quantities, whether natural (limonites, for example) or artificial, are generally not very hard because of their porosity that is. one of the causes of their purifying power. Student. This avoids having to specially prepare hard masses and. Therefore. not very porous and therefore not very active, and ordinary masses can be used after simple grinding to the desired fineness, grinding which must, where appropriate, be preceded by drying.
This grinding must. be carried out in such a way as to avoid the production of too great a proportion of very fine particles; the new crushed mass should not contain more than 10 to 201 / o of grains G 0.01 mm.
The purification, to be complete, must be carried out in two stages: the gas to be purified passes first through a layer of purifying mass already sufficiently worn out and which allows a small proportion of hydrogen sulphide to pass through, then in a layer where it meets the. fresh material, regenerated or reoxidized, which easily extracts the little hydrogen sulphide which still contaminates the gas. The purifying matter passes from the. second layer in the first.
It is thus possible to use an iron oxide scouring material by charging it with iron sulphide much further than if a single layer were to completely clean the gas. A simple calculation shows, moreover, that, other conditions being equal, the. amount of material needed in the two layers is. much lower than it would take to achieve the same results with a single layer. We could. moreover use, if necessary, more than two layers, for example if one wants to use a material which absorbs only slowly the hydrogen sulphide, or if one has to do with. a gas very rich in sulfur, because, in a dense fluid layer, the mixing of the grains is almost perfect and instantaneous.
The use of several successive layers reduces the pressure drop of the gas through the purification plant and, consequently, the gas compression costs. In addition, the key quantity of material in circulation is reduced in this way, since it is quite obvious that the more sulfur can be absorbed in a single pass for the same quantity of powder; the less it will have to circulate in order to lift the same quantity of hydrogen sulphide. The material which leaves the layer through which the gas enters is charged with iron sulphide and must therefore be sent to reoxidation, which will be discussed below.
In fact, purification by an iron oxide mass is carried out according to the reactions
EMI0002.0030
(1) <SEP> 3H2S + Fe203.H20 <SEP> <B> -> - </B> <SEP> Fe2S3.H20 + 3H20
<tb> (2) <SEP> Fe2S3. <SEP> H20 <SEP> +3/2 <SEP> 02 <SEP> <U>> </U> <SEP> Fe203. <SEP> H20 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> S However, it has been observed that with standard-type purifying materials, reaction (2) is much slower than reaction (1), even in the presence of a large excess of oxygen. So, even if the gas to be purified contains a little oxygen,
the grains of the purifying mass will be covered with sulphide and become straight. inactive, the reoxidation of the sulphide to sulfur being practically nil, as tests with ordinary mass have shown, owing to the slowness of the regeneration of the oxide. There is therefore little point in adding air to the gas as is commonly done for dry scrubbing, but it is necessary to provide a continuous reoxidation, as indicated below.
However, we can replace the oxide-based mass (iron by activated carbon which, already at room temperature, catalyzes the reaction:
EMI0003.0010
(3) <SEP> If @ S <SEP> + <SEP> 112 <SEP> 0 @ <SEP> @ <SEP> HI0 <SEP> + <SEP> S while covering with sulfur .. We could also use any other powdered product before. similar properties, it being possible for purification to be carried out at a temperature higher than normal temperature. In this case, separate reoxidation is not useful, but a sufficient quantity of oxygen must be introduced into the gas for reaction (3) to be complete.
Experience shows that the reoxidation of the sulphide mass, even carried out with air, is relatively slow at the temperatures that can be envisaged (less than 50 to 60). On the other hand, even for a good purification, this reoxidation does not need to be complete, because, with a sufficient contact time, of the order of 0.5 to 20 sec., Everything.
the hydrogen sulphate of the gas is absorbed, even though the bulk already contains, in the form of sulphide, about 2 to 5% by weight of sulfur. We small. therefore carry out the reoxidation in a single layer, the powder being, as in desulphurization and for the same reasons, held in the state. dense fluidized with.
a relatively low air speed to avoid dragging and excessive wear of the grains (the powder. The thickness and diameter of the layer must be calculated so that the average contact time of the powder with the air is sufficient for a suitable reoxidation (approximately 70-901 / o of the initial oxide must be regenerated). To reduce the volume of the masses during reoxidation, and for this reoxidation to be more extensive, it can be done, like desulfurization, in two or more successive layers.
The volume of air required for the reoxidation being smaller than the volume of gas to be desulfurized, the reoxidization apparatus can be placed above the desulfurization apparatus so that the reoxidized powder passes through. simple gravity of the reoxidation zone at the second stage of desulphurization, this passage being possible by means of a simple tube of suitable diameter, serving as an overflow for the reoxidation zone and kept full of powder,
for example by means of an adjustment valve, to prevent the passage of gas in one or the other direction (see, for the construction of such tubes, the patent N 290580). It must be possible to inject pressurized air into this tube in order to avoid or destroy accidental blockages. From the desulphurization, the powder is returned to the reoxidation by any means, for example by the air used for the reoxidation.
In order not to use excessive quantities of new mass and to recover the sulfur contained in the used mass, part of the reoxidized mass is constantly removed to be regenerated, that is to say free of the sulfur it contains. . This regeneration can be done by any appropriate means.
as for example ceiLx described below, but in any case it is necessary for the sulphide, a relatively unstable body, to be entirely beforehand. reoxidized. Otherwise, during regeneration, especially if the latter is carried out hot, it would risk transforming into stable, non-reoxidizable bodies, making part of the mass unusable and losing the corresponding quantity of sulfur. This more or less complete reoxidation can be achieved by providing an additional reoxidation zone for the fraction of powder going to regeneration, before sending to the latter.
This additional reoxidation can advantageously be carried out by means of air. As the amount of mass to be regenerated is necessarily small compared to the amount of mass in circuit, it is easy to provide, for this additional reoxidation, a sufficiently long average contact time between the powder and the air, either in using a fluid layer of large volume, or by using two or more successive layers, for example as those provided in the columns with fluidization plates of patent N 290580.
Fig. 1 of the appended drawing gives, by way of example, the diagram of an installation for implementing the process according to the present invention. It is also obvious that, following the quantity of gas to be purified and the point at which it is necessary to push this -épu ration, the arrangements to be considered may be quite different. It is therefore possible, where appropriate, to put the desulfurization above the. reoxidation and transporting the powder thereof to desulfurization by means of the gas to be purified. Likewise, any other means of raising the powder between the two operations could be used. It would be.
it is even possible to put the desulphurization at the same level as the reoxidation, this level being able to be clearly above the ground, by providing between the devices of powder columns making joints and preventing the passage of gases from one circuit to another, or, on the ground itself, by replacing the powder columns with sealed distribution devices.
In the installation shown in fig. 1, the gas to be desulphurized is brought to the desired pressure by the booster 1, then, through the pipe 2, arrives at the bottom of the desulphurization device 3. So that the desulphurization installation operates in good conditions, and in particular that one does not have to adjust the powder outlet valve 9 too frequently, the gas flow must be constant.
For this, the automatic b @ 7-pass 16 has been provided, allowing a certain quantity of purified gas to be returned to the inlet of the booster 1, so that the total gas flow through the desulfurization device 3 is constant. . despite the inevitable variations in manufacturing. The desulphurization takes place in the apparatus 3, the gas passing first in the lower zone 4 where it gets rid of the greater part of the hydrogen sulphide that it contains, then in the upper zone 6, where are. removed the last traces of this body.
When it leaves this zone, the --az is cleared of any dust it could entail by means of an ey clone 12, or whatever. another apparatus suitable for this purpose and making it possible to reintroduce the dust separated in the desulfurization apparatus 3, via the tube 13 for example. The outgoing gas is freed by the filter 15 of the last traces of dust which it may contain and sent for use.
The powder leaving the reoxidation apparatus 18 enters the upper zone 6 via the tube 1.7. It goes from this zone 6 to the. lower zone 4 by the overflow tube <B> Il. </B> The two zones are separated from each other by a grid 7, which prevents the powder from zone 6 from falling on the. zone 4 other than through the overflow tube 11. Likewise, at the lower part of zone 4 there is a grid 5, which serves to prevent the powder from falling into the lower gas distribution cone.
These grids, as well as the other similar grids of figs. 1, 2, 3 and -l (20, 22, -l5, 82, 83, 84, 125, 126, 234), and that the overflow pipes serving the. powder circulation (8, 11, <I> 17, 23, </I> 26, 4L 66, 79, 80, 81, <B> 1 </B> 01, 103, 106, 108, 111, 201 , 203, 209, 212, 21-1) can advantageously be arranged as indicated in patent <B> N-290580. </B> From zone q, the powder comes out. through the overflow 8, provided with an adjustment valve 9 and falls into a distribution chamber 10 where it is entrained by the air coming from the booster 30 through the. lead 31;
this air rises the powder through the pipe 32 in the separator 33. The powder falls from this separator 33 into a storage tank 31, serving (the handwheel to maintain the regularity of the powder flow. The fresh powder and the regenerated powder are also introduced into this reservoir by any. suitable means. Depending on the general provisions of the installation, they can also be introduced through the air circuit, by example by room key distribution 10.
The powder leaves the stoekage through tube 35, fitted with a valve. adjustment 43, to be introduced into the upper zone 21 of the reoxidation apparatus 18. In this upper zone, the powder undergoes most of the reoxidation. It then falls through the overflow tube 26 into the lower zone 19 where the final reoxidation takes place.
These two reoxidation zones M and 19 are provided, like the desulphurization zones 4 and 6, and for the same reasons, with diamonds 20 and 22. For the reoxidation, use is advantageously made of the air which was used to transport the gas. powder to be reoxidized and which leaves separator 33 through pipe 36.
The particles of powder which this air can entrain are not. not annoying, they are simply reintroduced into the general circuit and there is therefore no need to provide an additional separator after the separator 33. If the quantity of air necessary for the transport of the powder is. less than that which is needed to. re-oxidation, it will be more economical to take this additional air at a lower pressure, for example by taking it through the pipe 43 fitted with an adjustment key valve 44, from a lower phase of the compressor 30. The greater part of this air is introduced into zone 19 by means of the adjustment valve 37.
The reoxidized powder leaves zone 19 through tube 17 provided with the r # erla valve, # - e 24, from where it passes to the upper layer 6 of the desulfurization. The powder fraction in front. be constantly regenerated. exits (the tube 17 through the branch. 23 and the adjustment key valve 25, to be introduced into the reoxidation zone 39, where it is fluidized in the state of dense phase, by means of part of the air leaving the separator 33 and taken by means of the adjustment valve 38 and the pipe 40.
The air leaving this additional reoxidation 39 is sent through the pipe 44 into the reoxidation layer 21. For this, the loss of eliarge through the additional reoxidation circuit must be. naturally slightly lower than the pressure drop across the lower reoxidation key zone, which is easily obtained by the set of valves 37 and 38.
From the additional reoxidation, the powder passes to the. regeneration via pipe 41 and control valve 42.
Tests and calculations show that with an illuminating gas containing 5 to 10 g of hydrogen sulphide per m3, using a partially dried artificial purifying mass, for example the product brand LuX >> (waste water content 5 to 20%), a contact time of 1 sec is required.
approximately in each of the two desulphurization zones 4 and 6, in order to have a total elimination of the hydrogen sulphide by working at a pressure close to atmospheric pressure. The powder emerging from zone 4 contains approximately 2 to 7% of its weight of sulfur in the sulphide state and must be reoxidized. With a gas velocity of 0.5 m per sec. in both areas, it is necessary. thus to treat 100,000 ms per day, a powder circulation of about 600 kg per hour.
The total volume of each fluid desulfurization zone being 1.2 m 3, with a density of the fluid zones of 0.5 kg per liter, there is 600 kg of material per zone, the diameter of the latter being. about 1.75 m. The total pressure drop across these two zones, the cyclones and filters, will thus be of the order of 25 g per em2. For the reoxidation, one can count on a residence time of 15 to 60 minutes per zone, the total quantity of curing thus being of the order of 2000 kg.
With a mass that can. load about 50% sulfur, 60 kg will have to be extracted per hour, which will be replaced by 30 kg of regenerated mass;
new mass additions are made to compensate for the losses due to the dragging of dust by the air and gas (approximately 0.5% per day of the total mass in the circuit, ie approximately 10 kg per day).
It is thus seen that the necessary installation is of very small dimensions and not cumbersome and that the consumption of new mass is very reduced, the only expenditure being the energy necessary to give the gas and the air the rather low pressure. desired and the costs of regeneration of which. he is. question below. The workforce is limited, once the installation is started, to a simple very reduced monitoring, since, apart from the boosters, there is no moving device.
The desulphurization 3 and reoxidization 18 apparatus must be well thermally insulated, so as to avoid having to heat the gas and the incoming air in winter. and in summer to reach temperatures detrimental to the purifying qualities of the mass. The heat given off by reoxidization is sufficient with normal gas to maintain the desired temperature, except perhaps in very cold periods.
In hot periods, as 40-50 should not be exceeded during reoxy datiôn, otherwise part of the sulphide to be reoxidized into sulphide and non-reoxidable sulphates may be transformed into the air. , which will have, moreover, the advantage of avoiding too much drying of the mass, drying which would reduce its activity. Likewise, during. in very cold periods, the gas can be heated by means of direct and indirect fear.
It has been noticed, in fact, that by maintaining a sufficient humidity of the powder (5 to 20/0), we have, even with fairly high gas speeds, extremely low entrainments, because the finest grains of these very porous powders have. tendency to agglomerate in larger grains as soon as the powder still contains a certain minimum of water. The adjustment of the humidity of the gas and of the air, and consequently of that of the powder, therefore makes it possible to very strongly reduce the entrainment of powder by the gas or the air and, therefore, to use powders which otherwise would contain too many fine particles to be able to be used without trouble from this point of view.
In addition, the water contents referred to above have the advantage of improving desulfurization and. reoxidation probably because they facilitate diffusion to. grain surface. It should be noted, moreover, that with the dense fluid zones as they are envisaged here, the temperature is, regular and easy to regulate and that there is no risk of hot spots, the mixture of particles of powder in each area being, very effective.
In the event that one wishes to desulphurize a gas to be eniployé under pressure, it is in the interest of doing, under pressure, the. desulfurization and, even, reoxidation, because the pressure facilitates the reactions of desulfurization and reoxidation and it makes it possible to reduce the volume of the apparatus.
If it is desired at the same time to detoxify a gas from factories to gas by converting carbon monoxide by water vapor, the desulfurization can advantageously be carried out according to the scheme of fi, - <B > 2. </B>
In this diagram, the gas brought to the desired pressure by the booster 61 enters through 62 in the desulfurization apparatus 63 which com carries, as in. fig. 1, a lower zone 64 and an upper zone 65. The gas leaving them passes into a separator 67 reintroducing the powder into zone 65 through tube 68, then is. sent for detoxification by the. line 69. The gas returning from the detoxification through line 70 enters the final purification apparatus 72 which has only one layer.
From there, it emerges through the separator 73 reintroducing the powder into the zone 72 through the tube 74, through the pipe 75 provided with a filter 76 intended to extract from the gas the finest dust that would have. could allow the separator 73 to pass. An automatic bypass 78, placed on line 77, provides a flow rate through the entire installation. of perfectly regular gas, despite fluctuations in production. A bypass 71 also makes it possible to put the detoxification system out of service, if necessary.
The reoxidized or regenerated powder enters through tube 79 into final scrubber 72, from there it passes through overflow tube 80 to the upper zone. 65 of the purification apparatus 63; from there it goes, via the overflow tube 66, to the lower zone 64, from which it exits via the tube 81 .. On leaving the latter, it is taken up, for example by air and returned to a reoxidizing apparatus which is not. not shown in this diagram. Moreover, this only gives the process an outline and does not go into details for which we can. refer to fig. 1.
This device of FIG. 2 can also be used for the treatment of synthetic tzaz: the conversion of carbon monoxide by water vapor transforms the organic sulfur compounds into hydrogen sulphide which, by means of the process according to the invention, is removed. the last traces. Washing the synthesis gas with pressurized water then scarcely removes any carbon dioxide gas which can be recovered and used and then does not contain. no sulfur.
Obviously, as in the case of installation according to the diagram. of fig. 1, the device of FIG. 2 can be used at atmospheric pressure or at a higher pressure if the #niz to be treated has to. be used at such pressure.
Among the advantages of the process according to the invention, it should be noted that one does not need to introduce air into the gas for the. desulfurization, as is commonly the case with dry purification. This can be quite important in cases where a gas which does not contain oxygen is desired, in particular when it is a question of gas intended for (syntheses.
On the other hand, it has been observed that the sulfur which accumulates in the mass is much purer than the sulfur retained in the usual purification masses. It is. this is a significant advantage if we want to regenerate the masses by dissolving sulfur.
It seems that we must seek the explanation of this phenomenon in the fact that the gas being in contact for much less time with the. purifying mass and at a perfectly regular temperature, the. polymerization of unstable gas compounds and formation (resins are considerably reduced.
In order to regenerate the spent sulfur-laden mass, the sulfur can be dissolved, as is well known, by means of a suitable solvent, carbon disulphide, trichlorethylene, for example. Sulfur can also be extracted by heat, without or with combustion. It is of course necessary, in this case, that the mass to be regenerated is not subjected to temperatures such as to lose its purifying qualities.
If heat is used without combustion in order to remove sulfur from the scrubbing masses, in the manner described below, not only can this be done. for cleaning materials based on iron oxide, but also for activated carbon.
Said way of expelling the sulfur held in the uncombined state in the purification masses loaded with sulfur consists of evaporating the sulfur by means of a stream of inert gas, previously heated. The quantity of gas is naturally a function of the evaporation temperature. So you can, as it is. important. to preserve the purifying qualities of the mass: based on hydrated iron oxide, operate at sufficiently low temperatures using a suitable gas flow rate. It should also be noted that this gas flow is relatively. low because, at the temperatures envisaged, a sulfur molecule in the vapor state contains six sulfur atoms. The sulfur vapor is therefore very dense.
In practice, if we want to treat purification masses and then be able to reuse them under good conditions, the temperature must. be of the order of 200 to 400 for the evaporation of sulfur. Below 200, the vapor pressure of sulfur is. so weak that, in spite of the high density of the fear, it would take excessive quantities of gases to rid the mass of its sulfur. It would never be quite certain that all the sulfur has been extracted, because at such temperatures evaporation is extremely slow. Even for masses which are very resistant to heat, there is no advantage either in exceeding the temperature of 400, which already makes it possible to work with very small quantities of gas and at which the evaporation rate is high.
As from about 250 a part of the hydrated iron oxide dehydrates and becomes markedly less reactive for the removal of gas, one might fear that the recommended method would give a low active mass. In practice, this is not the case because, on the one hand, by desulfurizing the gas according to this method, the addition of regenerated powder takes place continuously and is. very low compared. to the total mass in circuit. On the other hand, this. iron oxide less reactive than its hydrate transforms back into this hydrate according to.
the reactions:
EMI0008.0003
Fe203 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> <B><U>ILS</U></B> <U> <SEP>> </U> <SEP> Fe2S3. <SEP> H20 <SEP> + <SEP> 2 <SEP> H <SEP> 20
<tb> Fe2S3 <SEP>. <SEP> <U> 11.0 </U> <SEP> + <SEP> 3i <B> '</B> 2 <SEP> 02 <SEP> -> <SEP> Fe203 <SEP>. <SEP> H20 <SEP> + <SEP> 3 <SEP> S at the end. cycle of desulphurization and reoxidation and becomes very active again. An additional advantage of the method provided is that at the temperatures envisaged, the organic compounds which are deposited at the same time as the sulfur in the purification masses are decomposed into gases which do not contaminate the condensed sulfur.
Removal of these compounds also improves the quality of the regenerated masses.
Evaporation of the sulfur referred to above takes place. advantageously by fluidization in a dense layer as described above. It is preferable, so that the evaporation of the sulfur is complete, to do it in two successive layers, because the evaporation is not instantaneous, especially at low temperature. If you want to use very low evaporation temperatures (less than 300), it will therefore be advisable to use a greater number of successive layers (3 or 4) all maintained at the same temperature or at temperatures neighbors. On the other hand, if this evaporation is carried out at 400 or more, it will be possible to work with a single layer, to simplify the operations, since, at these temperatures, the evaporation is naturally much faster.
The neutral gas must be heated before entering the first fluidization zone to a temperature such that this zone, as well as the following ones, are maintained at the desired temperature. This gas heating can be done in any known manner, in particular by recovering part of the heat contained in the outgoing gas. by means of heat exchangers of ordinary type, then by heating to the desired temperature either indirectly or even directly, the gas being.
then formed in part from the products of combustion, which must also contain only traces of free oxygen so that it does not combine with sulfur in the form of sulphurous gas, unless it is precisely to obtain a certain proportion of this gas either to facilitate the maintenance of the evaporation temperature, or for any other reason. As it is a question of using inert gas, we can perfectly recycle everything. or part of the gas leaving the operation after having cooled, to condense the sulfur it contains.
As the entire operation consumes heat, it is advisable to provide for extensive recovery of it, and good thermal insulation of all the hot equipment to reduce heat loss. As indicated above, it is easy to recover some of the heat contained in the outgoing gas.
To recover the sensible heat contained in the. powder, it can be passed through a fluidization column with several trays as described in patent N 290580, in countercurrent with an inert gas in suitable quantities to ensure in each stage of the column united fluidization in a dense layer, and at the same time to be able to recover as much heat as possible at the highest possible temperature.
This inert gas is then used for heating the. louse entering, this reheating taking place, like cooling, in a column with fluidization plates. Inert gas is. then recycled or not depending on the conditions under which the installation operates. It is possible to use an installation like that shown schematically in FIG. 2. This installation, moreover, can be modified according to circumstances.
In particular, the two inert gas circuits can be combined into one to reduce the number of boosters and facilitate operation. Either of these circuits, represented as closed circuits, or both, could also. be open circuits and could be used for heating and cooling. powder any other way. In the installation of fig. 3, the powder enters through the piping 101 into the heating plate column 102.
The latter carries five trays, but, as below for the cooling column, this figure is not fixed a priori and must be calculated according to the other operating conditions of the installation. The powder leaves it at a temperature close to the evaporation temperature, through the pipe 103 which brings it into the first zone 105 of the evaporation apparatus 104. It passes through the pipe 106 into the second zone 107 where it is makes the final evaporation of sulfur. The powder, freed of its sulfur, then passes through the pipe 108, fitted with a control valve 109, into the column with fluidization plates 1.10, where it is re-cooled.
The cooled mass leaves this column through the pipe 111 provided with an adjustment valve 112. The tray columns 102 and 1.10, like the grids 125 and. 126 and the circulation pipes of the. powder 103, 106, 108, 111., little wind, be carried out as described. in patent <B> NI '</B> 290580. Between the inlet and the outlet of the powder from the column 110, a by-pass 113 has been provided for allowing the mass to be extracted at a slightly lower temperature. phis high (read its normal outlet temperature, to facilitate the adjustment of the desulfurization temperature.
In fig. 3, the gas circuit intended to recover the sensible heat of the laying comprises a booster 114 which sends the gas through a pipe 115 to the bottom of the plate column 110. The gas leaves the latter through the pipe 116 possibly entraining some dust, and enters at the bottom of the powder reheating column 102. It leaves this column through the separator <B> 117, </B> which can be either a cyclone or any other type of retaining separator. the powder that the gas could entrain and returns it to column 102 through piping 118. From the separator <B> 117, </B> the gas flows through piping 119 to a refrigerant 120, where the gas eventually condenses water vapor from drying the powder.
From the refrigerant 120, the gas is taken up by the ventilator 114. Neutral gas can be supplemented by the piping 121 and the regulating valve 122, between the refrigerant and the booster. If we extract, without cooling, part of the powder coming out. from the evaporation apparatus via the tap 113, it will not be possible to have, at the outlet of the column 110, a gas hot enough to raise sufficiently. the temperature of the powder at the outlet of the -102 column; likewise, if the powder entering this column contains a high proportion of sulfur, the heat recovered from the powder deprived of sulfur will not be sufficient to give the powder charged with sulfur a sufficient temperature at the bottom of column 102;
to remedy this, the bypass 137 has been provided which allows hot gas to be sent to the bottom of the column 102 leaving the furnace 123, where the gas from the circuit of the evaporation apparatus is heated by combustion gas or any fuel. As said above, we could, moreover, to make the necessary additional inert gas, use direct heating. From the oven 123, the gas passes through the piping 124 at the bottom of the evaporation apparatus, from where it enters through the grid 125 into the.
second evaporation zone 107, and, from there .; through the grid 126, in the first eva poration zone 105: The gas laden with sulfur vapor leaves this zone via the separator 127, shown in the diagram as a centrifugal separator, but which may not be important. carries which other type of separator, adapted to the conditions prevailing in this place and returning the dust separated in the zone 105 by the pipe 128. From the separator, the gas is sent by a pipe 129 to a filter 130 maintained at a temperature such that 'sulfur does not condense there, then it passes to one or other of the exchangers 131.
These exchangers, alternately in service via the taps 132, serve to heat the incoming gas and to condense the majority of the sulfur vapors. These exchangers are vertical tubular exchangers, the gas to be cooled passing inside the tubes, and the condensed sulfur flowing along them in a conical bottom from which it can be extracted directly or, as in the diagram. of fig. 3, flow, with the gas, into the bottom of the sprinkler tower 135. Two exchangers are provided, since, at a temperature of the order of 200, the liquid sulfur becomes pasty and flows poorly, running the risk of clogging the exchangers.
The scheme provided makes it possible to pass cooler gas through the exchangers, so as to lower the temperature of the sulfur and allow it to flow. Thus, for example, if the exchanger 131a is in service, the valve 132a being. open and the valve 132b closed, the gas to be reheated enters the exchanger through the valve 133a open, the valve 133b being closed. This cold gas heats up in the exchanger 131a., Then passes into the exchanger 131b where it causes the sulfur to flow, its inlet temperature being less than 200.
From the exchanger 131b, the gas passes through the valve 134a, which is open, the valve 134b being, on the other hand, closed, then it arrives at the oven 123 to be switched on again. When it is the 131b exchanger which is. in service, the valves marked b are open, the valves marked a being closed. The gas leaving one or the other exchanger is introduced. in a column 135 where it is cooled by spraying with water which condenses the remainder of sulfur that it may contain. This remainder of sulfur is entrained in the form of mud by the water, a mud which it suffices to decant to collect the sulfur.
It is also in this sludge that eventually solidifies the sulfur condensed in the <B> 131 exchangers. </B> The sprinkler column 135 could moreover be replaced by an indirect refrigerant. The cold gas is taken up by a booster 136 which returns it to the circuit. This entire sulfur condensation system can moreover be replaced by any other equally efficient system.
Experience shows that the sulfur thus condensed is relatively pure (90-95% sulfur or more) and that it can be used as is for many applications. It is moreover easy to dehydrate by means of a filter or to purify by distillation for any subsequent use.
If one wants to. recovering the sulfur contained in the purification masses by combustion at low temperature, one can proceed in the manner described below, which makes it possible to obtain regenerated masses of good quality by using. fairly low temperatures and burning. not only. sulfur, but also carbonaceous matter which is deposited on these masses during gas purification. For this combustion, the sulfur-charged mass is treated with air or a gas containing oxygen in one or more zones by dense phase fluidization. Fig. gives a diagram according to which this combustion can be carried out.
According to the diagram of fig. 4, the powder containing the sulfur enters at 207 the first fluid layer of the fluidization column 202, where it is heated by means of hot inert gas, which cools by giving it its sensible heat. The powder then enters through tube 203 and regulating valve 204 into combustion zone 205 where it is burnt, in a state fluidized by air or any other gas containing oxygen.
In this combustion zone, significant amounts of heat are released which must be removed to prevent the mass to. regenerate exceeds a temperature of the order of 200 to -100 detrimental to its purifying qualities. It is also not necessary to appreciably exceed 200, because the sulfur, if it ignites between 250 and 300 in under normal conditions, already combines, with oxygen at. much lower temperature to give sulfur dioxide.
The advantage of working with a powder maintained by the combustion air at. the state of dense fluidization, is just ment to completely avoid any point. hot in the mass and to have a perfectly regular temperature throughout it. The second important advantage (this mode of work is the ease of removing large quantities of heat. For this, we have provided around the device 205, where the combustion takes place, a water-jaeket 206, provided with a boiler 207 and a steam outlet 208.
In addition, inside the combustion zone 205 there is a heat exchanger 234, through which all or part of the gas passes, which then goes into column 202 to reheat the powder entering the installation. In the. <B> fi-. </B> 4, the combustion apparatus 205 only comprises a fluidization zone, but it is quite obvious that if one wishes, operate at very low temperature, and therefore with relatively com bustion. slow sulfur, it will be advantageous to provide this device with two or more combustion zones, also provided with temperature exchangers, allows both by adjusting the fluid flowing through them., to remove the desired amounts of heat and to avoid any untimely rise in temperature.
Once the sulfur is burnt, the powder leaves the apparatus 205 through the tube 209 and the regulating valve 210, to enter the so-called cooling tower 211. From this tower, the cold powder comes out through the pipe 21.2 and the valve. adjustment 213. As it may be advantageous to reintroduce this more or less hot powder into the desulphurization installation, a bypass 214 has been provided between the pipes 209 and 212 which makes it possible to cool only a more or less part. less important of the powder.
The air, used for the combustion of sulfur, is sucked by the booster 215, passes through the exchanger 216, then into the. pipe 217, from where it goes to the combustion apparatus 205. On this pipe 217 is provided a furnace 218 which can. be put into service by means of the valves 219, but which, in principle, must only be used for starting the installation. The gas leaves the combustion apparatus 205, through a separator 220, which can be either a cyclone or all. another type of separator retaining the louse that the gas could entrain and returning it to the fluid layer of the apparatus 205 through the pipe 221. From the separator 220, the gas passes through the pipe 222 when it is used.
If we want to use the sulphurous gas directly, we will send the gas from the pipe 222 to the exchanger 216, then to use. If, on the other hand, as it will often be the case, one wants to manufacture sulfuric acid, it will be best to filter the gas while hot in a filter 223, represented here as a coke filter, in which the latter is introduced. by 224, excerpt. by 225, sent to a damper 226 and taken up by the distributor 227. The coke to be used is coke in pieces of 5 to 10 mm, which is then burnt with the dust it contains, or which can be removed from those here by washing or blowing and reused. Any other type of filter, allowing to work at temperatures of 200 to 400, would be suitable. also.
If we work towards the upper limit of the temperatures indicated, it will be advantageous to replace the coke, for example by a coarse sand which would not risk to ignite if there is, as is to be expected, an excess of air for combustion. From filter 223, the gas goes to the sulfuric acid plant 228, which is preferable to provide as a contact plant, and then, from there, to condensation, via line 229 , the exchanger 216, and the pipe 230. The two heating 202 and cooling 211 columns are run by a stream of inert gas switched on by means of the booster 231.
From this, the gas is sent through line 232, column 211 where it heats up, line 233, temperature exchanger 234 inside the dense phase of combustion zone 205, then by piping 238 to column 202. Bypasses 235, 236 and 237 allow the gas flow rates to be adjusted as required in columns 202 and 203 and in exchanger 234. The gas leaves column 202 by the separator 239 which can be either a cyclone or any other type of separator retaining the powder which could be entrained by the gas and returning it to the column 202 through the pipe 240. From the separator 239, the gas passes through the pipe 241 to the refrigerant 242, where the powder drying water eventually condenses and from where it is sucked by the fan 231.
An inert gas can be made up through the terie pipe 243 and the tap 244.