EP1385623A1 - Procede et installation de regeneration d'absorbants employes pour la captation du dioxyde de soufre dans des fumees de combustion - Google Patents

Procede et installation de regeneration d'absorbants employes pour la captation du dioxyde de soufre dans des fumees de combustion

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EP1385623A1
EP1385623A1 EP02735481A EP02735481A EP1385623A1 EP 1385623 A1 EP1385623 A1 EP 1385623A1 EP 02735481 A EP02735481 A EP 02735481A EP 02735481 A EP02735481 A EP 02735481A EP 1385623 A1 EP1385623 A1 EP 1385623A1
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EP
European Patent Office
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absorbent
regeneration
gaseous
cooling
mixture
Prior art date
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Withdrawn
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EP02735481A
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German (de)
English (en)
Inventor
Gérard Martin
Etienne Lebas
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication date
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Publication of EP1385623A1 publication Critical patent/EP1385623A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01J20/3483—Regenerating or reactivating by thermal treatment not covered by groups B01J20/3441 - B01J20/3475, e.g. by heating or cooling

Definitions

  • the present invention relates to the field of combustion and more particularly that of the regeneration of the sulfur oxide absorbents used to treat, by capturing said sulfur oxides, fumes originating for example from a means of combustion of a fuel containing sulfur.
  • said fumes come from thermal power stations, ovens and boilers in industry.
  • the present invention can also be applied for example to the effluents of various chemical or refining processes, workshops for the manufacture of sulfuric acid, roasting of ores, catalytic cracking units.
  • French patent FR-2,636,720 discloses a boiler in which desulphurizing agents are injected into a specific zone, called the desulphurization chamber, interposed between the combustion chamber and the zone of heat recovery by convective exchange.
  • the desulphurizing agents provided in this installation are preferably non-regenerable calcium absorbents, such as lime or limestone, or industrial residues with a high calcium carbonate content (sugar scum, stationery scum).
  • Various improvements have been made to this type of boilers in order to increase the yield while having a high efficiency for the trapping of sulfur oxides in particular.
  • FR-2 730 424 proposes to carry out the regeneration at the same time as the filtration of the spent absorbent, in a single reactor.
  • the methods described above propose to use as regeneration gas a hydrogenated or hydrocarbon compound having a total carbon number less than 10 such as hydrogen, methane, ethane, propane, isobutane and / or a mixture of said gases.
  • Hydrogen is the most suitable regeneration gas, since it does not lead to coking of the absorbent.
  • its supply on the industrial site, in refineries for example can be problematic. Indeed, hydrogen is not always available in sufficient quantity in refineries, in particular when the conversion and / or hydrotreatment operations are important there.
  • the present invention eliminates certain drawbacks encountered in previous installations and in particular related to corrosion at high temperature by hydrogen sulfide of the filtering and / or regeneration elements.
  • the present invention relates to a process for regenerating a used solid absorbent from a desulphurization zone comprising the following steps: a) partial combustion of a regeneration gas, b) regeneration of the absorbent by bringing said absorbent into contact with the gaseous effluents from step a) in a chamber, c) cooling the gaseous mixture from step b) to a temperature above the formation temperature of liquid sulfur, d) filtration of the cooled mixture making it possible to separate the solid particles of regenerated absorbent and the gaseous fraction from said mixture.
  • this process includes the following steps: e) cooling the gaseous fraction from step d) to a temperature below the sulfur liquefaction temperature, f) separating the resulting liquid sulfur and gaseous effluent said cooling.
  • the gaseous effluents from step a) are mixed with the spent absorbent before the regeneration step.
  • the gaseous effluents from step a) are mixed with the absorbent used during the regeneration step.
  • the gaseous effluent from step f) is sent to the catalytic stages of a Claus chain.
  • said regeneration gas comprises hydrogen sulphide.
  • the gaseous effluents from step a) of combustion are partially cooled.
  • the regenerated absorbent from the regeneration step and the filtration step is sent to a storage unit.
  • the regenerated absorbent is mixed with a carrier gas and then sent to said desulfurization zone.
  • the invention also relates to an installation for regenerating a used solid absorbent from a thermal desulphurization zone and comprising:
  • regeneration means comprising means for introducing the gaseous effluents from said combustion means and means for introducing the spent absorbent
  • means for filtering the cooled mixture comprising means for removing the gaseous fraction from said mixture and means for removing the solid particles of regenerated absorbent.
  • This installation can include: - means for cooling the gaseous fraction from the filtration means to a temperature below the sulfur liquefaction temperature and means for separating the liquid sulfur and the gaseous effluent resulting from said cooling.
  • the installation can comprise, between the combustion means and the regeneration means, a means for partial cooling of the gaseous effluents leaving said combustion means.
  • the cooling means may include means for discharging the gaseous effluent which are connected to an inlet of a Claus unit.
  • the regeneration device may comprise an enclosure internally coated with a refractory material and not corrodable.
  • the regeneration device comprises a stirring means allowing the suspension in the gas phase of at least part of the solid particles of the absorbent.
  • this stirring means can consist of vanes carried by a shaft.
  • the proposed device can be easily integrated, by simply incorporating a regeneration device and a filtration means, into a Claus chain.
  • a certain number of existing equipments in said chain such as the hearths and burners of the thermal stage or stages, the heat recuperators, the condensers, the catalytic conversion stages of the Claus chain can therefore advantageously be used for the implementation of the present process and / or installation.
  • this regeneration mode avoids having gases very loaded with solids outside the regeneration device, as well as the risks of fouling and clogging that this may pose, and consequently the lowering of the exchange coefficients in the heat recovery means used.
  • the regeneration device according to the invention is simple, robust, and minimizes the contact of the regeneration gas with the metal surfaces of the various elements making up the regeneration and high temperature filtration chain of the absorbent. Again, the risk of corrosion and blockage is limited.
  • the present invention also makes it possible, by the combined effects of a partial combustion of the regeneration gas prior to said regeneration and the proximity of the heating means and of the regeneration zone, to limit the handling and the transport of corrosive fumes containing for example hydrogen sulfide. It also makes it possible to use a regeneration gas readily available on site. On the other hand, no recycling of the regeneration gas is necessary so that all the physical devices linked to said recycling can be eliminated.
  • FIG. 1 is a schematic view of an installation according to the invention
  • FIG. 1 shows schematically an embodiment of the invention according to which fumes from a heat generator (not shown) are treated by a regenerable absorbent such as a magnesium absorbent as formulated for example in patent FR-2,692,813.
  • a regenerable absorbent such as a magnesium absorbent as formulated for example in patent FR-2,692,813.
  • the absorbent is then sent to a chain which includes an oven 6 equipped with one or more burners 7 which partially burn, in the absence of oxygen, a gas rich in H 2 S (hydrogen sulfide) supplied by line 8
  • the oxidizer which can be air or an oxygen-enriched gas, is supplied via line 9.
  • the gaseous effluents from the furnace 6 contain inter alia hydrogen and hydrogen sulfide. They are at a temperature generally between 1000 and 1500 ° C. according to optimized operating conditions.
  • These gaseous effluents are partially cooled in a cooling device 10 which can be, for example, an exchanger.
  • This device is equipped with a temperature regulation means such as for example a bypass line 11 provided with a valve 12, preferably cooled, which can be a simple flap.
  • This means of regulation is sized and / or controlled so as to maintain the temperature of the gaseous effluents at the inlet of a regeneration device 13 of the absorbent between approximately 600 ° C. and approximately 900 ° C., preferably between approximately 700 ° C and about 800 ° C, whatever the operating conditions of the oven 6 located upstream.
  • the regeneration device 13 is designed so as to avoid any contact of the gaseous effluents with metallic parts at high temperature, that is to say beyond 350 ° C.
  • This protection of the metal parts from gaseous effluents at high temperature can be done for example by cooling said metal parts by an internal circulation of a cold fluid and / or by isolating said parts by a layer of refractory ceramic materials, for example refractory concretes.
  • the absorbent to be regenerated and the regenerative gas effluents are introduced at one end of the device, while the regenerated absorbent and the gaseous mixture resulting from the regeneration exit from the device at another end, respectively through lines 14 and 15.
  • the absorbent to be regenerated from the storage zone 5 and circulating in the line 103 can be introduced either by a line 27 into the device 13, so that it is mixed with the gaseous effluents within this device, either by a line 28 in the pipe 29, downstream of said device 13 in the direction of circulation of the hot gaseous mixture, to be mixed with these gaseous effluents before introduction into said device.
  • the regenerated absorbent can be directed towards a cooling device 16 such as for example a cooled screw which is traversed by a cooling fluid as represented by arrows in FIG. 1, then then towards a storage enclosure 17 by a line 26
  • the gas mixture coming from the regeneration device 13 is sent to a cooling means 18 by the line 15 so that it does not exceed a temperature between 200 and 400 ° C, preferably 350 ° C, then passes then, via a link 33, in a filtration device 19, advantageously of the electrofilter type, which must operate at a temperature higher than the temperature of formation of liquid sulfur under the pressure conditions prevailing in said device 19 so that the sulfur is in the gas phase.
  • the cooling means 18 can be equipped with a means for regulating the temperature of the gas mixture, such as for example a bypass line 20 provided with a valve 21, in order to maintain said temperature substantially constant at the inlet of the device. filtration 19, whatever the operating conditions upstream. Said inlet temperature will be determined on the one hand to minimize the problems of corrosion and on the other hand to avoid the liquefaction of the sulfur in the device 19.
  • the absorbent recovered at the level of the filtration device 19 joins the storage capacity 17 by the line 22. The absorbent can then be mixed with a carrier gas, then returned to a combustion smoke treatment zone (not shown) downstream of the element 1.
  • the gaseous fraction resulting from the filtration step then passes via a line 34 in a condenser 23 which brings the temperature of this gaseous fraction between about 100 and about 200 ° C and allows elemental sulfur to be recovered in liquid form.
  • the sulfur is removed by line 24 and the gaseous effluent, cooled by line 25, is sent to the catalytic stages of a Claus chain (not shown in FIG. 1).
  • FIG. 1 is a nonlimiting illustration of an embodiment of the regeneration device 13 of the absorbent shown in Figure 1.
  • This device consists of a metal enclosure 100 substantially cylindrical, coated internally with a layer 101 d 'a refractory and non-corrodible material such as refractory concrete and delimiting a reaction zone 105.
  • Said metallic enclosure can be partially or totally cooled by a jacket of water 102 to avoid any risk of corrosion which could appear in the event of local rupture of the layer of insulating refractory material 101.
  • the absorbent is supplied by line 103 and a valve 104, preferably cooled, is placed on said line 103 to control and regulate the flow of absorbent.
  • This valve also provides atmospheric isolation between the storage area of the absorbent 5 located upstream as shown in FIG. 1 and the reaction area 105 where the reducing gases such as hydrogen and hydrogen sulfide are known to be present. toxic and flammable.
  • gases generated by partial oxidation of a gas mainly composed of hydrogen sulfide H 2 S arrive in the regeneration device 13 by line 29, also coated internally with refractory materials to protect its metal parts from corrosion.
  • the valve 104 is connected to the metal enclosure 100 by the line 27 which is provided with a cooling device 106 to avoid the risks of corrosion by the hydrogen sulphide upstream.
  • a non-corrosive gas such as steam, as a means of sweeping the line 27 to avoid contact of the valve 104 with the corrosive gases of the generator, could be envisaged without departing from the scope of the 'invention
  • the contact between the spent absorbent and the partially burnt regeneration gas is therefore carried out near the entrance to the reaction zone 105.
  • the mixing can also be carried out upstream of said zone, for example in line 29 via line 28 shown in FIG. 1.
  • the absorbent falls under the effect of the forces of gravity in the enclosure 105 and forms a layer 107 there.
  • This layer is stirred by an agitator 108 which can be cooled by the circulation of a fluid such as water.
  • This agitator consists of a central shaft 109 and arms 110 which are provided at their ends with blades or equivalent parts 11 1.
  • These blades 111 are intended to ensure good mixing of the solid particles of the absorbent and to suspension in the gas phase of some of the particles of this absorbent to promote contact and chemical reactions between the gas phase and the solid phase of the mixture. They also serve to advance the bed of particles in the enclosure, thanks to the slight inclination of the assembly.
  • said gas phase comprises at most a few grams of solid particles per cubic meter of gas, that is to say between approximately 1 and approximately 50 grams and preferably between approximately 1 and approximately 10 grams.
  • a major part of the regenerated solid particles of the absorbent is extracted from the enclosure under the effect of the forces of gravity by the line 112.
  • the gaseous effluents and a minor part of the regenerated solid particles of this absorbent are evacuated by the line 15 to the cooling device 19 ( Figure 1).
  • Devices such as baffles cooled or protected by refractory materials, can advantageously be placed upstream of the gas outlet by line 15, in order to minimize the entrainment of fine particles towards said line 15.
  • the central shaft of the agitator is supported by support means carried by the front 113 and rear 114 faces of the enclosure 100.
  • These support means may include, for example bearings, a device 115 for cooling the bearings and expansion resumption means 116 as well as means for supplying cooling fluid 117 to the agitator.
  • the means allowing the mixing of the solid particles in the reaction zone 105 can be constituted by any known equivalent means allowing the best contacts and exchanges between said solid particles and the hot gases, in particular a helical screw without cooled core or a deck oven.
  • a regeneration catalyst to be mixed with the spent absorbent.
  • This catalyst can, for example, comprise at least one noble metal from group VIII of the periodic table of elements such as platinum or palladium or a compound comprising at least one element from the rare earth group, preferably cerium or an oxide of cerium.

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Abstract

Procédé de régénération d'un absorbant solide usé issu d'une zone de désulfuration dans lequel on réalise une combustion partielle d'un gaz de régénération, une régénération de l'absorbant par mise en contact, dans une enceinte, dudit absorbant avec les effluents gazeux issus de la combustion, un refroidissement du mélange gazeux issu de la régénération jusqu'à une température supérieure à la température de formation du soufre liquide, et une filtration du mélange refroidi permettant de séparer les particules solides d'absorbant régénéré de la fraction gazeuse dudit mélange. Installation permettant la mise en oeuvre dudit procédé.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE REGENERATION D'ABSORBANTS EMPLOYÉS POUR LA CAPTATION DU DIOXYDE DE SOUFRE DANS DES FUMÉES DE COMBUSTION
La présente invention concerne le domaine de la combustion et plus particulièrement celui de la régénération des absorbants d'oxydes de soufre utilisés pour traiter, en captant lesdits oxydes de soufre, des fumées issues par exemple d'un moyen de combustion d'un combustible contenant du soufre.
En général, lesdites fumées proviennent des centrales thermiques, des fours et chaudières de l'industrie.
La présente invention peut également être appliquée par exemple aux effluents de différents procédés chimiques ou de raffinage, ateliers de fabrication d'acide sulfurique, de grillage de minerais, d'unités de craquage catalytique.
Il est déjà connu de nombreuses installations permettant de désulfurer des fumées.
Notamment, le brevet français FR-2 636 720 divulgue une chaudière dans laquelle des agents désulfurants sont injectés dans une zone spécifique, dite chambre de désulfuration, intercalée entre la chambre de combustion et la zone de récupération de chaleur par échange convectif. Les agents désulfurants prévus dans cette installation sont préférentiellement des absorbants calciques non régénérables, tels que chaux ou calcaires, ou encore des résidus industriels à forte teneur en carbonate de calcium (écumes de sucrerie, écumes de papeterie). Différents perfectionnements ont été apportés à ce type de chaudières afin d'en augmenter le rendement tout en ayant une forte efficacité pour le piégeage des oxydes de soufre notamment.
Un perfectionnement, illustré dans le brevet français FR-2 671 855, a consisté à utiliser des absorbants dits "régénérables" qui sont régénérés dans un dispositif placé en aval de la chaudière, après le dépoussiéreur final. Ce perfectionnement, qui conserve les avantages des installations utilisant des absorbants non régénérables, notamment au plan de la désulfuration, permet en outre de limiter très sensiblement les quantités d'absorbant usé à mettre en décharge, ce qui est très favorable à la qualité de l'environnement. De plus, la diminution très importante des quantités d'absorbant usé à éliminer permet d'envisager des traitements d'inertage et/ou de stockage en centre d'enfouissement technique (CET) à des coûts non prohibitifs. Une réalisation différente, illustrée dans le brevet français
FR-2 730 424, propose de réaliser la régénération en même temps que la filtration de l'absorbant usé, dans un réacteur unique.
Les procédés décrits ci-dessus proposent d'utiliser comme gaz de régénération un composé hydrogéné ou hydrocarboné ayant un nombre de carbone total inférieur à 10 tel que l'hydrogène, le méthane, l'ethane, le propane, l'isobutane et/ou un mélange desdits gaz. L'hydrogène est le gaz de régénération qui convient le mieux, car il ne conduit pas au cokage de l'absorbant. Toutefois son approvisionnement sur le site industriel, en raffinerie par exemple, peut poser problème. En effet, l'hydrogène n'est pas toujours disponible en quantité suffisante dans les raffineries, en particulier lorsque les opérations de conversion et/ou d'hydrotraitement y sont importantes.
Par ailleurs, des équipements spécifiques coûteux liés à l'utilisation de l'hydrogène durant l'étape de régénération sont nécessaires à la mise en oeuvre des deux procédés précités. La demande de brevet FR 00/07121 du demandeur propose d'utiliser de l'hydrogène sulfuré pour régénérer l'absorbant de désulfuration avant l'étape de régénération-filtration. Cette solution risque cependant de poser d'importants problèmes de corrosion, en raison des concentrations importantes du gaz de régénération réducteur, et en raison des températures élevées nécessaire à la régénération (entre environ 600°C et environ 800°C). Dans ces conditions, les éléments filtrants utilisés auront nécessairement une durée de vie limitée.
La présente invention permet de supprimer certains inconvénients rencontrés dans les installations antérieures et notamment liés à la corrosion à haute température par l'hydrogène sulfuré des éléments de filtrage et/ou de régénération.
A cet effet, la présente invention se rapporte à un procédé de régénération d'un absorbant solide usé issu d'une zone de désulfuration comprenant les étapes suivantes : a) une combustion partielle d'un gaz de régénération, b) une régénération de l'absorbant par mise en contact, dans une enceinte, dudit absorbant avec les effluents gazeux issus de l'étape a), c) un refroidissement du mélange gazeux issu de l'étape b) jusqu'à une température supérieure à la température de formation de soufre liquide, d) une filtration du mélange refroidi permettant de séparer les particules solides d'absorbant régénéré et la fraction gazeuse dudit mélange.
Additionnellement, ce procédé comprend les étapes suivantes : e) un refroidissement de la fraction gazeuse issue de l'étape d) à une température inférieure à la température de liquéfaction du soufre, f) une séparation du soufre liquide et de l'effluent gazeux résultants dudit refroidissement.
Avantageusement, les effluents gazeux issus de l'étape a) sont mélangés avec l'absorbant usé avant l'étape de régénération. Avantageusement, les effluents gazeux issus de l'étape a) sont mélangés avec l'absorbant usé pendant l'étape de régénération.
En général, l'effluent gazeux issu de l'étape f) est envoyé vers les étages catalytiques d'une chaîne Claus. De manière préférée, ledit gaz de régénération comprend de l'hydrogène sulfuré.
Selon un mode de réalisation, les effluents gazeux issus de l'étape a) de combustion sont partiellement refroidis.
L'absorbant régénéré issu de l'étape de régénération et de l'étape de filtration est envoyé vers une unité de stockage.
A titre d'exemple, l'absorbant régénéré est mélangé avec un gaz porteur puis envoyé vers ladite zone de désulfuration.
Alternativement, un catalyseur de régénération est mélangé à l'absorbant usé. L'invention se rapporte également à une installation de régénération d'un absorbant solide usé issu d'une zone de désulfuration thermique et comprenant :
- des moyens de combustion partielle d'un gaz de régénération,
- des moyens de régénération comprenant des moyens d'introduction des effluents gazeux issus desdits moyens de combustion et des moyens d'introduction de l'absorbant usé,
- des moyens d'évacuation de l'absorbant régénéré et des moyens d'évacuation du mélange gazeux issu de la régénération,
- des moyens de refroidissement dudit mélange gazeux à une température supérieure à la température de liquéfaction du soufre,
- des moyens de filtration du mélange refroidi comprenant des moyens d'évacuation pour la fraction gazeuse dudit mélange et des moyens d'évacuation pour les particules solides d'absorbant régénéré.
Cette installation peut comprendre : - des moyens de refroidissement de la fraction gazeuse issue des moyens de filtration à une température inférieure à la température de liquéfaction du soufre et des moyens de séparation du soufre liquide et de l'effluent gazeux résultant dudit refroidissement. Selon un mode préférée, l'installation peut comprendre, entre les moyens de combustion et les moyens de régénération, un moyen de refroidissement partiel des effluents gazeux sortant desdits moyens de combustion.
Le moyen de refroidissement peut comprendre des moyens d'évacuation de l'effluent gazeux qui soient reliés à une entrée d'une unité Claus.
Le dispositif de régénération peut comprendre une enceinte revêtue intérieurement d'un matériau réfractaire et non corrodable.
Cette enceinte peut porter un moyen de refroidissement. Le dispositif de régénération comprend un moyen d'agitation permettant la mise en suspension dans la phase gazeuse d'au moins une partie des particules solides de l'absorbant.
A titre d'exemple, ce moyen d'agitation peut être constitué par des aubes portées par un arbre. Grâce l'invention, le dispositif proposé peut être facilement intégré, moyennant la simple incorporation d'un dispositif de régénération et d'un moyen de filtration, dans une chaîne Claus. Un certain nombre d'équipements existants dans ladite chaîne tels que les foyers et brûleurs du ou des étages thermiques, les récupérateurs de chaleur, les condenseurs, les étages de conversion catalytiques de la chaîne Claus peuvent donc avantageusement être utilisés pour la mise en œuvre des présents procédé et/ou installation.
De plus, par rapport aux techniques de l'art antérieur, ce mode de régénération évite d'avoir des gaz très chargés en solides en dehors du dispositif de régénération, ainsi que les risques d'encrassement et de bouchage que cela peut poser, et par voie de conséquence l'abaissement des coefficients d'échange dans les moyens de récupération de chaleur utilisés.
Le dispositif de régénération selon l'invention est simple, robuste, et minimise les contacts du gaz de régénération avec les surfaces métalliques des différents éléments composant la chaîne de régénération et de filtration à haute température de l'absorbant. Les risques de corrosion et de bouchage sont là encore limités.
La présente invention permet en outre, par les effets conjugués d'une combustion partielle du gaz de régénération préalablement à ladite régénération et de la proximité des moyens de chauffage et de la zone de régénération, de limiter la manipulation et le transport des fumées corrosives contenant par exemple du sulfure d'hydrogène. Elle permet en outre d'utiliser un gaz de régénération aisément disponible sur le site. D'autre part, aucun recyclage du gaz de régénération n'est nécessaire de sorte que tous les dispositifs physiques liés audit recyclage peuvent être supprimés.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'une installation selon l'invention,
- la figure 2 illustre un mode de réalisation du dispositif de régénération décrit en relation avec la figure 1. La figure 1 schématise un mode de réalisation de l'invention selon lequel des fumées issues d'un générateur thermique (non représenté) sont traitées par un absorbant régénérable tel qu'un absorbant magnésien comme formulé par exemple dans le brevet FR- 2 692 813.
Ces fumées arrivent par la ligne 2 dans un filtre 1 , tel qu'un filtre à manches ou un électrofiltre ou tout autre dispositif équivalent. Les fumées débarrassées de l'absorbant régénérable usé et des poussières sont évacuées à la cheminée par la ligne 3, tandis que ledit absorbant régénérable usé est évacué par la ligne 4 puis dirigé vers un dispositif de stockage intermédiaire 5, le transport dans la ligne de liaison 4 pouvant se faire avantageusement en mode pneumatique sous gaz pauvre ou sans oxygène.
L'absorbant est ensuite envoyé dans une chaîne qui comprend un four 6 équipé d'un ou plusieurs brûleurs 7 qui brûlent partiellement, en défaut d'oxygène, un gaz riche en H2S (sulfure d'hydrogène) apporté par la ligne 8. Le comburant, qui peut être de l'air ou un gaz enrichi en oxygène est amené par la ligne 9. Les effluents gazeux issus du four 6 contiennent entre autres de l'hydrogène et de l'hydrogène sulfuré. Ils sont à une température en général comprise entre 1000 et 1500°C selon des conditions opératoires optimisées. Ces effluents gazeux sont partiellement refroidis dans un dispositif de refroidissement 10 qui peut être, par exemple, un échangeur. Ce dispositif est équipé d'un moyen de régulation de la température comme par exemple une ligne de dérivation (by-pass) 11 munie d'une vanne 12, de préférence refroidie, qui peut être un simple volet. Ce moyen de régulation est dimensionne et/ou commandé de façon à maintenir la température des effluents gazeux à l'entrée d'un dispositif de régénération 13 de l'absorbant entre environ 600°C et environ 900°C, de préférence entre environ 700°C et environ 800°C, quelles que soient les conditions de fonctionnement du four 6 situé en amont. Le dispositif de régénération 13 est conçu de façon à éviter tout contact des effluents gazeux avec des pièces métalliques à haute température, c'est-à-dire au-delà de 350°C. Cette protection des parties métalliques vis-à-vis des effluents gazeux à haute température peut se faire par exemple grâce à un refroidissement desdites parties métalliques par une circulation interne d'un fluide froid et/ou par l'isolation desdites parties par une couche de matériaux céramiques réfractaires, par exemple des bétons réfractai res.
L'absorbant à régénérer et les effluents gazeux de régénération sont introduits à une extrémité du dispositif, tandis que l'absorbant régénéré et le mélange gazeux issu de la régénération sortent du dispositif à une autre extrémité, respectivement par les lignes 14 et 15.
Sans sortir du cadre de l'invention, l'absorbant à régénérer issu de la zone de stockage 5 et circulant dans la ligne 103 peut être introduit soit par une ligne 27 dans le dispositif 13, de façon à ce qu'il soit mélangé avec les effluents gazeux au sein de ce dispositif, soit par une ligne 28 dans la conduite 29, en aval dudit dispositif 13 dans le sens de circulation du mélange gazeux chaud, pour être mélangé avec ces effluents gazeux avant l'introduction dans ledit dispositif.
L'absorbant régénéré peut être dirigé vers un dispositif de refroidissement 16 tel que par exemple une vis refroidie qui est parcourue par un fluide de refroidissement comme représenté par des flèches sur la figure 1 , puis ensuite vers une enceinte de stockage 17 par une ligne 26. Le mélange gazeux issu du dispositif de régénération 13 est envoyé dans un moyen de refroidissement 18 par la ligne 15 de manière à ce qu'il ne dépasse pas une température comprise entre 200 et 400°C, de préférence 350°C, puis passe ensuite, via une liaison 33, dans un dispositif de filtration 19, avantageusement du type électrofiltre, qui doit fonctionner à une température supérieure à la température de formation du soufre liquide dans les conditions de pression régnant dans ledit dispositif 19 de manière à ce que le soufre soit en phase gazeuse. Le moyen de refroidissement 18 peut être équipé d'un moyen de régulation de la température du mélange gazeux, tel que par exemple une ligne de dérivation 20 munie d'une vanne 21 , afin de maintenir ladite température sensiblement constante à l'entrée du dispositif de filtration 19, quelles que soient les conditions de fonctionnement en amont. Ladite température d'entrée sera déterminée de façon d'une part à minimiser les problèmes de corrosion et d'autre part à éviter la liquéfaction du soufre dans le dispositif 19. L'absorbant récupéré au niveau du dispositif de filtration 19 rejoint la capacité de stockage 17 par la ligne 22. L'absorbant pourra ensuite être mélangé avec un gaz porteur, puis renvoyé vers une zone de traitement de fumées de combustion (non représentée) en aval de l'élément 1. La fraction gazeuse issue de l'étape de filtration passe ensuite via une ligne 34 dans un condenseur 23 qui porte la température de cette fraction gazeuse entre environ 100 et environ 200 °C et permet de récupérer du soufre élémentaire sous forme liquide. Le soufre est évacué par la ligne 24 et l'effluent gazeux, refroidi par la ligne 25, est envoyé vers les étages catalytiques d'une chaîne Claus (non représentés sur la figure 1).
Des vannes 30, 31 , 32, 104, réparties dans l'installation qui vient d'être décrite en relation avec la figure 1 , permettent de réguler les flux de particules solides entre les différents éléments composant ladite installation. La figure 2 est une illustration non limitative d'un mode de réalisation du dispositif de régénération 13 de l'absorbant représentée sur la figure 1. Ce dispositif est constitué d'une enceinte métallique 100 sensiblement cylindrique, revêtue intérieurement d'une couche 101 d'un matériau réfractaire et non corrodable comme des bétons réfractaires et délimitant une zone reactionnelle 105. Ladite enceinte métallique peut être partiellement ou totalement refroidie par une jaquette d'eau 102 pour éviter tout risque de corrosion qui pourrait apparaître en cas de rupture locale de la couche de matériau réfractaire isolant 101.
L'absorbant est apporté par la ligne 103 et une vanne 104, de préférence refroidie, est placée sur ladite ligne 103 pour contrôler et réguler le débit d'absorbant. Cette vanne assure également une isolation d'atmosphère entre la zone de stockage de l'absorbant 5 située en amont tel que représentée sur la figure 1 et la zone reactionnelle 105 où sont présents les gaz réducteurs comme l'hydrogène et l'hydrogène sulfuré réputés toxiques et inflammables. Ces gaz, générés par oxydation partielle d'un gaz composé majoritairement d'hydrogène sulfuré H2S arrivent dans le dispositif de régénération 13 par la ligne 29, également revêtue intérieurement de matériaux réfractaires permettant de protéger ses parties métalliques de la corrosion.
La vanne 104 est reliée à l'enceinte métallique 100 par la ligne 27 qui est munie d'un dispositif de refroidissement 106 pour éviter les risques de corrosion par l'hydrogène sulfuré en amont. L'injection d'un gaz non corrosif, comme de la vapeur d'eau, comme moyen de balayage de la ligne 27 pour éviter le contact de la vanne 104 avec les gaz corrosifs du générateur, pourra être envisagée sans sortir du cadre de l'invention
Dans le mode de réalisation décrit en relation avec la figure 1 , la mise en contact entre l'absorbant usé et le gaz de régénération partiellement brûlé est donc effectuée à proximité de l'entrée de la zone reactionnelle 105. Sans sortir du cadre de l'invention, le mélange peut également être effectué en amont de ladite zone, par exemple dans la conduite 29 via la ligne 28 représentée sur la figure 1.
L'absorbant tombe sous l'effet des forces de gravité dans l'enceinte 105 et y forme une couche 107. Cette couche est brassée par un agitateur 108 qui peut être refroidi par une circulation d'un fluide tel que l'eau
Cet agitateur est constitué d'un arbre central 109 et de bras 110 qui sont munis à leur extrémité d'aubages ou pièces équivalentes 1 11. Ces aubages 111 sont destinés à assurer un bon brassage des particules solides de l'absorbant et à mettre en suspension dans la phase gazeuse une partie des particules de cet absorbant pour favoriser les contacts et les réactions chimiques entre la phase gazeuse et la phase solide du mélange. Ils servent également à faire progresser le lit de particules dans l'enceinte, grâce à la légère inclinaison de l'ensemble.
Au sens de la présente invention, il est entendu que ladite phase gazeuse comprend au maximum quelques grammes de particules solides par mètre cube de gaz, c'est à dire entre environ 1 et environ 50 grammes et de préférence entre environ 1 et environ 10 grammes .
Une majeure partie des particules solides régénérées de l'absorbant est extraite de l'enceinte sous l'effet des forces de gravité par la ligne 112. Les effluents gazeux et une mineure partie des particules solides régénérées de cet absorbant sont évacuées par la ligne 15 vers le dispositif de refroidissement 19 (figure 1).
Des dispositifs (non représentés sur la figure 2), tels que des chicanes refroidies ou protégées par des matériaux réfractaires, peuvent avantageusement être placés en amont de la sortie des gaz par la ligne 15, afin de minimiser l'entraînement des fines particules vers ladite ligne 15.
L'arbre central de l'agitateur est supporté par des moyens de support portés par les faces avant 113 et arrière 114 de l'enceinte 100. Ces moyens de support peuvent comprendre par exemple des roulements, un dispositif de refroidissement 115 des roulements et des moyens de reprise de la dilatation 116 ainsi que des moyens d'alimentation en fluide de refroidissement 117 de l'agitateur.
Sans sortir du cadre de l'invention, le moyen permettant le brassage des particules solides dans la zone reactionnelle 105 peut être constitué par tout moyen équivalent connu permettant les meilleurs contacts et échanges entre lesdites particules solides et les gaz chauds, en particulier une vis hélicoïdale sans âme refroidie ou un four à soles.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrit mais englobe toutes variantes. Notamment, il peut être prévu qu'un catalyseur de régénération soit mélangé à l'absorbant usé. Ce catalyseur peut, par exemple, comprendre au moins un métal noble du groupe VIII de la classification périodique des éléments tel que le platine ou le palladium ou un composé comprenant au moins un élément du groupe des terres rares, de préférence du cérium ou un oxyde de cérium.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de régénération d'un absorbant solide usé issu d'une zone de désulfuration comprenant les étapes suivantes : a) une combustion partielle d'un gaz de régénération, b) une régénération de l'absorbant par mise en contact, dans une enceinte, dudit absorbant avec les effluents gazeux issus de l'étape a), c) un refroidissement du mélange gazeux issu de l'étape b) jusqu'à une température supérieure à la température de formation de soufre liquide, d) une filtration du mélange refroidi permettant de séparer les particules solides d'absorbant régénéré et la fraction gazeuse dudit mélange.
2) Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : e) un refroidissement de la fraction gazeuse issue de l'étape d) à une température inférieure à la température de liquéfaction du soufre, f) une séparation du soufre liquide et de l'effluent gazeux résultants dudit refroidissement.
3) Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle on mélange les effluents gazeux issus de l'étape a) avec l'absorbant usé avant l'étape de régénération c).
4) Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend une étape dans laquelle on mélange les effluents gazeux issus de l'étape a) avec l'absorbant usé pendant l'étape de régénération c).
5) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'effluent gazeux issu de l'étape f) est envoyé vers les étages catalytiques d'une chaîne Claus. 6) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit gaz de régénération comprend de l'hydrogène sulfuré.
7) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les effluents gazeux issus de l'étape a) de combustion sont partiellement refroidis.
8) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'absorbant régénéré issu de l'étape b) de régénération et de l'étape d) de filtration est envoyé vers une unité de stockage.
9) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'absorbant régénéré est mélangé avec un gaz porteur puis envoyé vers ladite zone de désulfuration.
10) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un catalyseur de régénération est mélangé à l'absorbant usé.
11) Installation de régénération d'un absorbant solide usé issu d'une zone de désulfuration thermique comprenant :
- des moyens de combustion partielle (6, 7, 8, 9) d'un gaz de régénération,
- des moyens de régénération (13) comprenant des moyens d'introduction (29) des effluents gazeux issus desdits moyens de combustion et des moyens d'introduction (27, 28) de l'absorbant usé, - des moyens d'évacuation (14) de l'absorbant régénéré et des moyens d'évacuation (15) du mélange gazeux issu de la régénération,
- des moyens de refroidissement (18) dudit mélange gazeux à une température supérieure à la température de liquéfaction du soufre,
- des moyens de filtration (19) du mélange refroidi comprenant des moyens d'évacuation (34) pour la fraction gazeuse dudit mélange et des moyens d'évacuation (22) pour les particules solides d'absorbant régénéré.
12) Installation selon la revendication 11 , caractérisée en ce qu'elle comprend :
- des moyens (23) de refroidissement de la fraction gazeuse issue des moyens de filtration à une température inférieure à la température de liquéfaction du soufre et des moyens de séparation du soufre liquide et de l'effluent gazeux résultant dudit refroidissement.
13) Installation selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, entre les moyens de combustion et les moyens de régénération, un moyen de refroidissement partiel (10) des effluents gazeux sortant desdits moyens de combustion (6, 7, 8, 9).
14) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 13, caractérisée en ce que le moyen de refroidissement (23) comprend des moyens d'évacuation (25) de l'effluent gazeux qui sont reliés à une entrée d'une unité Claus.
15) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 1 à 14, caractérisée en ce que le dispositif de régénération (13) comprend une enceinte (100) revêtue intérieurement d'un matériau (101) réfractaire et non corrodable.
16) Installation selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'enceinte (100) porte un moyen de refroidissement (102).
17) Installation selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que le dispositif de régénération (13) comprend un moyen d'agitation (108) permettant la mise en suspension dans la phase gazeuse d'au moins une partie des particules solides de l'absorbant.
18) Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que ledit moyen d'agitation (108) est constitué par des aubes (111 ) portées par un arbre (109).
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