CH638404A5 - Procede d'extraction du gaz sulfureux contenu dans un courant gazeux. - Google Patents
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Description
La présente invention se rapporte à un procédé d'extraction du S02 pour effectuer la désulfurisation des gaz de combustion, ce procédé permettant d'utiliser au mieux un appoint d'eau pendant le contrôle de la concentration des boues pour obtenir un lavage et une épuration efficace du S02.
Suivant une méthode connue permettant d'éliminer le gaz sulfureux (S02) des gaz de combustion, on effectue une épuration au moyen de boues, de pierres calcaires (CaC03) ou de produits de pierres calcaires calcinées, de la chaux vive et de la chaux éteinte. L'installation courante nécessite toutefois une quantité importante d'eau d'appoint pour le procédé, ce qui accroît donc les exigences en eau de l'ensemble de l'installation. Comme de l'eau de qualité convenable n'est souvent disponible à l'installation qu'en quantité limitée, il est important que l'installation d'épuration n'utilise qu'un minimum d'eau d'appoint de haute qualité ou d'eau réutilisée.
L'eau d'appoint est nécessaire dans les installations d'épuration de gaz sulfureux pour remplacer l'eau perdue principalement dans deux zones: 1) l'eau perdue par évaporation, par le lavage et la baisse de température des gaz de combustion traversant l'épurateur, et 2) l'eau perdue avec l'élimination des produits solides des déchets constitués par une boue de réactifs n'ayant pas réagi, d'hydrates de sulfite de calcium et d'hydrates de sulfate de calcium qui sont éliminés de l'installation. On peut donc diminuer le plus possible l'eau d'appoint totale nécessaire à l'installation en diminuant ces pertes d'eau.
On a maintenant découvert que lors du contrôle de l'eau de recyclage d'un système d'élimination d'eau et de l'utilisation sélective de courants de matières solides à plus ou moins grande concentration en provenance de l'installation d'absorption, la concentration de la boue de lavage peut être contrôlée et le besoin d'un nouvel appoint d'eau est moins grand.
Le procédé selon l'invention est défini par la revendication 1. Le procédé permet le fonctionnement des condenseurs et des parties primaires d'absorption dans une boucle complètement ouverte, alors que l'eau recyclée, contaminée, est évitée et l'utilisation d'eau de lavage additionnelle du condenseur est rendue maximale.
L'élimination de l'eau de recyclage dans ces parties diminue les incrustations, la formation du tartre et les cristallisations fortuites qui retardent le fonctionnement en continu de l'installation d'extraction du S02. Cela permet également l'utilisation de matières moins onéreuses qui sont nécessaires pour éviter l'attaque par des produits chimiques dissous tels que le chlorure.
L'utilisation de l'eau de recyclage en provenance de l'installation d'élimination de l'eau dans la seconde boucle, surtout dans la partie de lavage, permet le fonctionnement de l'installation totale dans une boucle fermée de telle sorte que toute l'eau disponible est utilisée dans le procédé au lieu d'être éliminée.
Les avantages et caractéristiques du procédé de l'invention res-sortiront d'ailleurs de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
la fig. 1 est une vue schématique simplifiée de l'installation pour la mise en œuvre du procédé, et la fig. 2 est une vue schématique, en coupe partielle, d'une tour de lavage et d'absorption à plusieurs étages de l'installation.
Sur la fig. 1, une installation 10 comprend une tour de lavage et d'absorption 12 à plusieurs étages, qui sera décrite plus en détail en référence à la fig. 2 et qui comprend un laveur 14 et un absorbeur 16.
Les flèches 18a, b et c désignent respectivement le courant gazeux envoyé dans le laveur 14, le courant gazeux sortant du laveur 14 vers l'absorbeur 16 et le S02 évaporé au sommet de l'absorbeur 16.
D'autres êléirients primaires de l'installation comprennent un réservoir d'absorption 20, un réservoir de lavage 22, un éliminateur d'eau 24, un séparateur-absorbeur 26, des pompes 28,30 et 32,
chacune d'elles ayant une entrée de pompe à joint d'eau désignée respectivement par 34a, b et c pour les pompes 32, 30 et 28.
Les conduits primaires liquide-boue de l'installation sont: le conduit 36 du réservoir d'absorption 20 vers la pompe 28; le conduit 38 comprenant le conduit d'alimentation d'absorption primaire de la pompe 28 vers l'absorbeur 16; le conduit d'alimentation 40 de l'absorbeur secondaire en provenance du réservoir d'absorption 20 vers la pompe 30; le conduit d'alimentation 42 d'absorption secondaire en provenance de la pompe 30 vers l'absorbeur 16; le conduit 44 comprenant une ramification du conduit 42 en provenance de l'alimentation de l'absorbeur secondaire vers le séparateur-absorbeur 26; le conduit 46 en provenance de l'absorbeur 16 vers le réservoir d'absorption 20; le conduit 48 d'eau de lavage du condenseur pour la tour de lavage et d'absorption 12 à plusieurs étages; le.conduit 50 d'alimentation en réactif du réservoir d'absorption 20; le conduit de sortie 52 du séparateur-absorbeur 26 vers le réservoir d'absorption 20; le conduit de sortie 54 du séparateur-absorbeur 26; le conduit de trop-plein 56 du réservoir d'absorption 20 vers le réservoir de lavage
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22; le conduit 58 du réservoir de lavage 22 vers la pompe 32; le conduit 60 comprenant le conduit d'alimentation du laveur à partir de la pompe 32 vers le laveur 14; le conduit 62 de retour du laveur en provenance du laveur 14 vers le réservoir de lavage 22; le conduit 64 servant à l'évacuation du réservoir de lavage 22 vers l'éliminateur d'eau 24; le conduit 66 partant de l'éliminateur d'eau 24 vers le réservoir de lavage 22; le conduit 68 servant de conduit de descente de l'éliminateur d'eau en provenance de l'éliminateur d'eau 24.
En se reportant maintenant à la fig. 2, on observe que la tour de lavage et d'absorption 12 à plusieurs étages comprend une enceinte verticale 70 pourvue d'une entrée 72 de gaz de combustion adjacente à l'extrémité inférieure et une sortie 73 de gaz évaporé à l'extrémité supérieure. Au-dessous de l'arrivée 72 du gaz de combustion est prévue une cuvette, ou réservoir, de lavage 22 équipée d'un mécanisme d'agitation de la cuvette indiqué de manière générale par la flèche 76.
Sur la fig. 2, la partie de lavage est indiquée de manière générale par la référence 14 et la partie d'absorption est indiquée de manière générale par la référence 16. La partie de lavage comprend plusieurs rampes 80 qui sont reliées au conduit 60 en provenance de la pompe 32, chacune des rampes étant équipées de plusieurs buses de pulvérisation 82. Suivant un mode de réalisation préféré, la partie de lavage 14 est du type cyclone, puisque les gaz de combustion pénétrant par l'entrée 72 doivent s'écouler verticalement et tangentiellement. Le conduit de retour 62 qui apparaît sur la fig. 1 constitue le retour par gravité du fluide de traitement depuis les rampes 80 vers le réservoir de lavage 22.
Entre la partie de lavage 14 et la partie d'absorption 16 se trouve un séparateur gaz-liquide indiqué d'une manière générale par la référence 84. Ce séparateur 84 rassemble l'eau du condenseur et le fluide boueux de l'absorbeur, et le fluide recueilli est envoyé du séparateur 84 pour retourner vers le réservoir d'absorption par le conduit 46. Au-dessus du séparateur 84 se trouvent plusieurs rampes 86 et 86a reliées chacune aux conduits 38 et 42 constituant les conduits d'alimentation primaire et secondaire de l'absorbeur.
Chacune des rampes 86 et 86a est équipée de plusieurs buses 88 de pulvérisation, et entre les rampes 86 et 86a est prévu un agencement 90 de tour à garniture de type courant. Au-dessus de la rampe 86a sont montés un condenseur inférieur 92 et un condenseur supérieur 94. L'eau de lavage du condenseur inférieur est alimentée au moyen de la rampe 96 qui est équipée de sortie de pulvérisation 98. Le condenseur supérieur 94 est également équipé d'un dispositif d'eau de lavage comprenant une rampe 100 comportant des sorties de pulvérisation 102.
Le séparateur-absorbeur 26 et l'éliminateur d'eau 24 qui apparaissent sur la fig. 1 peuvent prendre la forme d'hydroclones, d'épaisseurs, de centrifugeurs ou de filtres sous vide.
En se reportant à nouveau aux dessins, on peut observer que l'installation à deux boucles comprend une boucle de lavage A, dans laquelle presque toutes les pertes d'eau d'évaporation se produisent, et une boucle d'absorption B (qui comprend les condenseurs 92 à 94), dans laquelle les gaz passent d'abord dans la boucle de lavage puis dans la boucle d'absorption. Le réactif s'écoule à contre-courant du gaz en passant d'abord dans la boucle d'absorption. Les matières solides sont éliminées de l'installation comme suit: les produits solides de la réaction entre le réactif à base de calcium et le gaz sulfureux, ainsi que certains réactifs n'ayant pas réagi, sont conduits du réservoir d'absorption 20 de la boucle d'absorption B vers la boucle de lavage A avec un peu d'eau dans le conduit 56 à une concentration assez constante. La boue est envoyée également vers la boucle A par le conduit 44, le séparateur-absorbeur 26 et le conduit 54. Les matières solides pénètrent alors dans la boucle de lavage A où plus de produits de réaction sont formés puisque la concentration des réactifs n'ayant pas réagi décroît. Les matières solides sont alors évacuées du laveur vers l'éliminateur d'eau 24 et vers l'élimination ultime des déchets.
De l'eau d'appoint pénètre dans la boucle d'absorption sous forme: 1) d'eau entrant avec le réactif en 50; 2) de petites quantités d'eau en 34c et 34b sur les serre-garnitures de la pompe à boue, et 3) d'eau de lavage du condenseur en 48. De l'eau d'appoint entre dans la boucle de lavage sous forme: 1) de petites quantités d'eau d'appoint fraîche pour la pompe à boue et pour les serre-garnitures de l'agitateur; 2) d'eau d'appoint du laveur (eau de recyclage) en 66, ce qui remplace la majeure partie des pertes dues à l'évaporation, et 3) d'eau accompagnant les matières solides éliminées de la boucle d'absorption en 56'.
Quand les besoins du procédé en eau d'appoint pour le laveur sont satisfaits par l'eau de recyclage produite par l'éliminateur d'eau de boue et par l'élimination de la boucle d'absorption, on obtient une utilisation optimale de l'eau.
Lorsque l'eau de recyclage produite dépasse le besoin en appoint d'eau du laveur, la concentration des matières solides de la boue d'élimination de la boucle d'absorption doit être augmentée. Cela est effectué par des contrôles courants sur le séparateur absorbeur 26, qui envoie le courant très chargé en matières solides contenant une teneur en solides comprise entre 10 et 50% et le dirige par le conduit 54 pour être mélangé avec la boue qui s'écoule dans le conduit 56, tandis que le courant faiblement chargé de matières solides ayant une teneur en matières solides comprise entre 3 et 10% est renvoyé vers le réservoir d'absorption 20. La boucle d'absorption fonctionne alors comme une installation ouverte éliminant de la boue à forte teneur en matières solides vers la boucle de lavage. Il est bien entendu que les deux boucles prises ensemble constituent une installation à boucle fermée.
Dans ces conditions opératoires, lorsque la quantité d'eau de recyclage produite est inférieure aux besoins en eau d'appoint du laveur, il est souhaitable d'augmenter la teneur en eau ou de diminuer la teneur en matières solides dans les produits éliminés par l'absorbeur en envoyant le courant contenant peu de matières solides sortant du séparateur 26 pour la mélanger à la boue éliminée du réservoir d'absorption dans le conduit 56'. En même temps, on peut ajouter de l'eau dans la boucle d'absorption suivant les besoins d'appoint total en eau supplémentaire.
Comme décrit ci-dessus, il est nécessaire de faire varier la quantité d'eau sortant avec les matières solides éliminées de la boucle d'absorption, c'est-à-dire la concentration de la boue éliminée, sans affecter les matières solides et l'équilibre chimique de la boucle d'absorption. Cela est effectué en utilisant un dispositif de séparation 26 solide-liquide et des appareils de contrôle disponibles sur le marché. Ce dispositif permet de traiter une partie de la boue de la boucle d'absorption en fournissant deux courants, un courant à forte concentration en solides et un courant à faible concentration en solides. L'un de ces courants ou les deux à la fois peuvent être combinés à un ou plusieurs conduits 54 avec une quantité appropriée de boue 56 de la boucle d'absorption non traitée, afin de produire un courant 56' contenant la concentration souhaitée dans la boue s'écoulant dans le réservoir de lavage 22. De la sorte, on peut obtenir une large gamme de teneur en matières solides à partir du courant d'élimination de l'absorbeur.
Du fait que les conditions de fonctionnement de l'installation telles que le facteur de charge et la teneur en gaz sulfureux varient constamment, la vitesse de production des matières solides dans le circuit d'absorption et la quantité d'eau devant entrer dans le circuit du laveur changent également. Pour permettre à l'absorbeur de réagir suivant les nécessités du procédé en eau et en matières solides dans la boue, on utilise un signal de commande. Ce signal se rapporte au débit de la masse de S02 dans la tour d'absorption, à la densité de la boue de l'absorbeur ou à un ou à plusieurs paramètres qui varient suivant le débit changeant de la masse de S02 vers la tour d'absorption à la concentration nécessaire à l'élimination de boue à partir de la boucle d'absorption vers le réservoir de lavage. Le signal est envoyé vers un dispositif de commande (non représenté) qui maintient la concentration en solides éliminés vers le réservoir de lavage au niveau souhaité.
De façon plus précise, le fonctionnement de l'installation conforme à l'invention peut s'énoncer comme suit.
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On lave le courant gazeux chaud contenant le gaz sulfureux dans le laveur 14 d'un appareil d'épuration de gaz de combustion au moyen d'une première boue aqueuse contenant des matières solides alcalines. L'épuration est effectuée en envoyant le gaz de combustion verticalement au voisinage de plusieurs buses de pulvérisation 82 qui 5 envoient la première boue aqueuse contenant des matières alcalines dans le gaz s'écoulant verticalement.
Après avoir été lavé dans le laveur 14, le gaz de combustion s'écoule verticalement, en traversant un absorbeur 16 dans lequel le courant gazeux lavé est épuré au moyen d'une seconde boue aqueuse contenant des matières alcalines. L'épuration est effectuée en envoyant la seconde boue aqueuse contenant des matières alcalines vers plusieurs rampes 86 et 86a équipées de plusieurs bûses de pulvérisation 88. Les rampes 86 et 86a sont reliées à des conduits 38 et 42 qui dirigent la boue aqueuse contenant des matières solides alcalines en provenance d'un réservoir de stockage 20. Le réservoir 20 est séparé de tout courant de matières alcalines solides en provenance du réservoir de stockage de lavage 22 qui dirige la première boue aqueuse contenant des matières solides vers les rampes 80 dans le laveur.
La teneur des matières solides alcalines dans la boue d'épuration dirigée vers l'absorbeur 16 est maintenue à un niveau déterminé au préalable par rapport à la teneur en gaz sulfureux du courant gazeux, en ajoutant des matières solides alcalines et de l'eau suivant les besoins dans le réservoir de stockage 20 et suivant la surveillance effectuée par le dispositif de séparation 26 solide-liquide. Le dispositif 26 sépare une partie de la boucle d'absorption en deux courants, un courant à haute teneur en matières solides et un courant à faible teneur en matières solides. Le courant à faible teneur en matières solides contient des matières solides à raison de 3 à 10% et est renvoyé vers le réservoir de stockage 20 par le conduit 52. Le procédé consiste également à maintenir la teneur en matières solides alcalines dans la boue de lavage dirigée vers les rampes 80 à un niveau déterminé au préalable par rapport à la teneur en gaz sulfureux du gaz de combustion, en retirant sélectivement de la boue d'épuration dans le réservoir 20, des parties de boue ayant des teneurs en matières solides alcalines plus ou moins élevées que le niveau déterminé au préalable, et à diriger la boue d'épuration extraite vers le réservoir de stockage de lavage 22 par les conduits 56 et 56' qui lèvent ou abaissent la teneur en matières solides alcalines dans la boue de lavage. En outre, la surveillance de la teneur en matières solides alcalines dans la boue de lavage est fournie par l'écoulement inférieur du dispositif de séparation solide-liquide 26 et par le fonctionnement de l'éliminateur d'eau 24 qui renvoie le liquide extrait dans le réservoir de stockage 22 par le conduit 66.
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R
1 feuille dessins
Claims (6)
1. Procédé d'extraction de gaz sulfureux contenu dans un courant gazeux au moyen d'une installation d'épuration comportant deux boucles, ce procédé comportant les étapes suivantes:
a) lavage, dans un laveur, du courant gazeux au moyen d'une première boue aqueuse de lavage contenant une matière alcaline;
b) envoi du produit sortant du laveur vers un réservoir de stockage;
c) épuration, dans un absorbeur de gaz sulfureux, du courant gazeux lavé, au moyen d'une seconde boue aqueuse d'épuration contenant une matière alcaline, et d) surveillance de l'eau remise en circulation et utilisation sélective de courants de concentration plus ou moins élevés en matières solides en provenance d'un séparateur: 1) en séparant la boue aqueuse en provenance de l'absorbeur de gaz sulfureux dans un con-centreur liquide-solide, dans lequel la boue concentrée en produits solides s'écoule vers le bas et la boue à faible teneur en produits solides s'écoule vers le haut; 2) en envoyant la partie de boue à haute concentration en matières solides vers le réservoir de stockage; 3) en éliminant en continu l'eau de la boue de lavage contenue dans le réservoir de stockage, et 4) en évacuant les matières solides de l'étape d'élimination d'eau tout en renvoyant l'eau dans le réservoir de stockage.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de l'eau d'alimentation et de la boue concentrée en matières solides sont introduites dans la boue d'épuration et dans la boue de lavage pour éviter la formation de composés de sulfate de calcium dissous dans la boue d'épuration.
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REVENDICATIONS
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une partie de la boue de lavage est retirée et de l'eau est extraite de la boue retirée et renvoyée vers la boue de lavage.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières solides alcalines dans la boue concentrée introduites dans la boue d'épuration sont maintenues à une valeur comprise entre 30 et 40% et les matières solides dans la boue retirée de la boue d'épuration sont maintenues à une valeur comprise entre 5 et 15%.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'eau ajoutée à chacune des boues d'épuration et de lavage est ajustée en retirant, de la boue d'épuration, une partie de boue ayant une teneur élevée en matières solides ou en retournant une partie de boue ayant une teneur en matières solides alcalines faible vers la boue d'épuration de façon à réduire la quantité d'eau devant être ajoutée à la boue d'épuration.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le lavage du courant gazeux se produit dans une cuve fermée, dans laquelle le gaz pénètre dans le fond et sort au sommet et dans laquelle la boue de lavage est pulvérisée dans le courant de gaz près du fond de la cuve et la boue d'épuration est pulvérisée dans le courant gazeux près du sommet de la cuve, et chaque boue pulvérisée est recueillie séparément.
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