FR2691452A1

FR2691452A1 - Procédé de retraitement de l'acide sulfurique résiduaire.

Info

Publication number: FR2691452A1
Application number: FR9306001A
Authority: FR
Inventors: Funken Dr Karl-Heinz; Weinmann Oliver Karl-Friedrich; Sizmann Dr Rudolf
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1993-11-26
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: DE4216499A1; DE4216499C2; US5527985A; FR2691452B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de retraitement de l'acide sulfurique résiduaire. Selon ce procédé pour le retraitement d'acide sulfurique résiduaire par décomposition d'impuretés organiques au moyen d'une énergie lumineuse d'une source de lumière (1), on fait agir, sur l'acide sulfurique résiduaire, un rayonnement intense possédant une intensité d'irradiation située dans la gamme de 0,01 à 100 MW/m2 à une température accrue dans la gamme de 200 à 1500degré C, dans une chambre de réaction (4) agencée sous la forme d'un récepteur réalisant une absorption directe, éventuellement moyennant une dissociation de la molécule d'acide sulfurique en bioxyde de soufre, oxygène et eau. Application notamment dans l'industrie chimique et dans le domaine du raffinage d'huiles minérales.

Description

La présente invention concerne un procédé de retraitement de l'acide

sulfurique résiduaire par décomposition d'impuretés organiques au moyen d'une

énergie lumineuse.

Dans de nombreux processus de l'industrie chimique et du raffinage d'huiles minérales, on utilise l'acide sulfurique comme partenaire de réaction ou substance auxiliaire Fréquemment, au cours du processus respectif, un pourcentage important de l'acide sulfurique

utilisé forme de l'acide sulfurique résiduaire.

Les procédés de base les plus importants de la technologie chimique organique, dans lesquels on utilise de l'acide sulfurique, de l'acide sulfurique fumant ou oléum et/ou du trioxyde de soufre, comportant, par exemple, des sulfonations, des sulfochlorations, des sulfatations, des réactions d'échange de groupes sulfonate, des nitrurations, des hydratations d'oléfines pour l'obtention d'alcools et d'éthers, des procédés pour fabriquer des produits intermédiaires de polyamide, des procédés pour fabriquer des esters de l'acide méthacrylique ainsi que d'autres acides organiques ou de leurs dérivés, des procédés de dissolution et des procédés de traitement de lessives et d'exploitation des résidus dans l'industrie de la cellulose et du papier, des procédés de saccharification de substances contenant de l'amidon et de la cellulose ainsi que pour la fabrication de furfurol et de gélatine, des procédés pour fabriquer de la nitrocellulose et des explosifs, des procédés utilisés pour le raffinage d'huiles lubrifiantes, la régénération d'huiles usées, de cires, de créosotes, et de benzène brut ainsi que d'une manière générale des procédés d'alkylation dans l'industrie des

huiles minérales.

Fréquemment l'acide sulfurique résiduaire est fortement pollué par des produits secondaires de la réaction ou par des substances dissoutes, et éventuellement des particules microscopiques et est fortement dilué dans de l'eau de sorte qu'on ne peut plus l'utiliser pour des opérations techniques et qu'il faut l'éliminer Cependant, pour protéger l'environnement, le rejet de l'acide sulfurique résiduaire en haute mer ou même sa mise au rebut n'est pas admissible et n'est

également pas autorisé par un nombre croissant d'états.

C'est pourquoi, l'acide sulfurique résiduaire doit être

traité pour fournir un acide frais réutilisable.

Dans l'état de la technique, on utilisait jusqu'alors deux procédés différents: ( 1) la concentration et éventuellement la forte concentration de l'acide sulfurique résiduaire dilué, qui apparaît fréquemment en une concentration située dans une gamme de 20 à 70 %, et ( 2) le retraitement à haute température d'acides sulfuriques résiduaires fortement pollués, avec dissociation en eau, bioxyde de soufre et oxygène; (Winnacker/K chler; Chemische Technologie,

4-éme édition, volume 2, page 1 et suivantes).

Jusqu'alors, l'opération de concentration était utilisée principalement pour l'épuration de l'acide sulfurique dilué et faiblement pollué ou bien dans le cas de la présence d'impuretés pouvant être aisément séparées, ainsi que dans le cas o aucune exigence élevée n'était imposée du point de vue de la pureté du produit régénéré (comme par exemple dans le cas de l'acide sulfurique, qui est utilisé pour la dissolution

d'ilménite lors de la production du bioxyde de titane).

Si cependant des exigences plus conséquentes sont imposées aux produits régénérés ou s'il faut traiter par concentration des acides sulfuriques résiduaires fortement pollués, il est nécessaire de mettre en oeuvre des dispositions supplémentaires d'épuration, qui sont très coûteuses Ces dispositions impliquent notamment dans le cas d'acides sulfuriques résiduaires comportant une pollution organique, l'utilisation de puissants agents oxydants tels que le peroxyde d'hydrogène ou l'acide nitrique En outre, on utilise des procédés de concentration pour réaliser une préconcentration d'acides fortement dilués, avant d'envoyer les acides à l'installation de dissociation Dans le cas d'une opération de forte concentration conduisant à des teneurs en acide sulfurique supérieures à 70 % en poids, l'acide sulfurique est déshydraté, et lorsque la température et la concentration de l'acide sulfurique augmentent, il s'établit une pression partielle accrue du trioxyde de soufre au-dessus de la phase liquide En particulier l'acide sulfurique est dissocié en trioxyde de soufre et en eau, au-dessus de son point d'ébullition, dans la phase gazeuse Cette réaction est réversible de sorte qu'après refroidissement, on peut à nouveau obtenir de

l'acide sulfurique.

On utilise le traitement à haute température, moyennant une dissociation de la molécule de l'acide sulfurique, surtout pour régénérer un acide présentant une forte pollution organique, ainsi que dans le cas o des exigences élevées du point de vue pureté sont imposées aux produits régénérés ou bien dans le cas o notamment des substances toxiques doivent être détruites de façon sûre Le produit de dissociation, à savoir le bioxyde de soufre, obtenu à partir du trioxyde de soufre, est retraité ensuite la plupart du temps dans une usine de fabrication d'acide sulfurique pour former de l'acide

frais concentré et non pollué.

Lors des processus utilisés dans la technique pour le retraitement de l'acide sulfurique résiduaire, un inconvénient particulier réside dans le fait que ces processus impliquent des coûts élevés de fonctionnement pour couvrir le besoin en énergie et que dans le cas de la dissociation à haute température, ces processus sont grevés de coûts supplémentaires d'investissement et de fonctionnement pour une usine de fabrication de l'acide sulfurique Le besoin en énergie pour la dissociation à haute température est, en outre, plus important que dans le cas de la concentration La régénération de l'acide sulfurique résiduaire est plus coûteuse que la fabrication d'acide frais à partir des substances brutes que sont le soufre ou la pyrite En général on construit, de préférence, une installation de dissociation à haute température pour la régénération de l'acide sulfurique résiduaire en liaison avec une usine de fabrication de l'acide sulfurique, dans laquelle de l'acide frais est formé à partir des matières premières Cette association

permet de réduire l'utilisation de matières premières.

Cependant un inconvénient tient au fait qu'une partie de la capacité de l'usine de fabrication de l'acide sulfurique est utilisée pour la régénération Un autre inconvénient des procédés mis en oeuvre aujourd'hui dans la technique réside dans le fait que le besoin en énergie doit en général être couvert au moyen d'une combustion de combustibles fossiles Cependant, on a également développé et réalisé des installations permettant d'utiliser le rayonnement solaire direct, comme par exemple des systèmes à cuves et à tours, qui sont équipés de réflecteurs produisant une concentration optique et de récepteurs de rayonnement (receveurs), en rapport avec la production de courant sous l'effet de la chaleur solaire, afin de réduire l'utilisation de substances fossiles produisant de l'énergie primaire et pour éviter les émissions liées à la combustion De telles installations sont à même de fournir des chaleurs de traitement à haute température dépassant 1000 'C O Weinmann, K -H Funken, K F Knoche et R Sizmann; DGS (tiré à part) Tagungsbericht 7 Interna-tionales Sonnenforum, Francfort, 9 - 10 1990, volume 2, pages 1076-1981 on proposé d'utiliser cette possibilité également pour réaliser la dissociation de l'acide sulfurique L'acide sulfurique est projeté dans le récepteur volumétrique, y est chauffé, déshydraté, évaporé et dissocié; il est soumis directement à l'action du rayonnement solaire fortement concentré Comme forme de réalisation, on choisit un récepteur volumétrique ouvert Cependant, par l'ouverture du récepteur il faut aspirer un courant d'air ambiant suffisamment conséquent pour empêcher la délivrance d'acide sulfurique ou de produits de réaction dans l'environnement On suppose que l'oxydation des impuretés organiques sous l'effet de l'irradiation directe avec une lumière solaire fortement concentrée

pourrait être accélérée dans un récepteur volumétrique.

Un aperçu d'ensemble des récepteurs volumétriques est indiqué dans C -J Winter, R L Sizmann, L L Vant-Hull: Solar Power Plants; Springer- Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1991 D'après ce document, on connaît un récepteur volumétrique constitué par un volume, rempli par une multiplicité de pièces moulées contiguës poreuses d'éléments de garnissage formés de fils, de la mousse ou des ensembles de feuilles qui sont réalisés en un métal

ou une céramique ou en d'autres matériaux appropriés.

Dans des récepteurs volumétriques, le rayonnement

concentré échauffe le matériau dans le volume.

Simultanément, le milieu caloporteur traverse le volume et est échauffé par convection Pour obtenir un degré d'absorption élevé de rayonnement, on remplit le volume de façon dense avec des structures internes poreuses Il en résulte la formation d'étroits canaux d'écoulement, que la profondeur de pénétration du rayonnement est faible et que le temps de séjour du milieu en écoulement dans la zone irradiée des canaux d'écoulement est relativement brève (environ 0, 01 S pour des récepteurs à mousse ou à feuilles) La transformation des impuretés organiques augmente avec le temps de séjour Des études expérimentales ont montré que pour régler à un degré élevé de transformation, il est cependant nécessaire d'avoir des temps de séjour plus conséquents On ne peut pas considérer que les récepteurs volumétriques soient appropriés étant donné que le temps de séjour dans la

zone irradiée est trop bref.

Le problème de la présente invention consiste par conséquent à réaliser un procédé, au moyen duquel notamment de l'acide sulfurique résiduaire contenant des impuretés organiques, peut être retraité et régénéré de façon aussi simple que possible et d'une manière directe, de sorte que l'on peut éviter des dispositions supplémentaires d'épuration lors de l'opération de concentration, et que l'on peut éviter ainsi éventuellement la dissociation à température élevée En outre, le procédé doit permettre l'utilisation de l'énergie solaire pour le retraitement et la régénération de l'acide sulfurique résiduaire, de manière à éviter la

consommation d'énergies fossiles.

Le problème indiqué précédemment est résolu à l'aide d'un procédé pour le retraitement d'acide sulfurique résiduaire par décomposition d'impuretés organiques au moyen d'une énergie lumineuse, caractérisé en ce qu'on fait agir, sur l'acide sulfurique résiduaire, un rayonnement intense ayant une intensité d'irradiation située dans la gamme de 0,01 à 100 MW/m 2, à une température accrue dans la gamme de 200 à 1500 C, dans une chambre de réaction agencée sous la forme d'un récepteur réalisant une absorption directe, éventuellement moyennant une dissociation de la molécule

d'acide sulfurique en bioxyde de soufre, oxygène et eau.

On a trouvé de faaçon étonnante que la décomposition d'impuretés organiques, mesurée par la réduction TOC, sous l'action d'un rayonnement très concentré, pour lequel il peut s'agir notamment d'un rayonnement solaire, est nettement accélérée dans le récepteur réalisant une absorption directe, comparativement à un traitement purement thermique Cette technologie photochimique conduit par conséquent à un moyen de régler, lors du traitement de l'acide sulfurique résiduaire, des températures nettement plus faibles que lors du traitement classique purement thermique de l'acide sulfurique résiduaire et/ou des temps de séjour, plus courts que lors du traitement classique, dans la chambre de réaction, ici directement un récepteur absorbant à la place d'un récepteur volumétrique ou d'une chambre de réaction classique Des températures réduites permettent d'espérer que l'on puisse réduire les besoins en énergie spécifiques et utiliser un matériau bon marché pour la chambre de réaction Un débit volume-temps accru implique en outre des coûts spécifiques plus faibles de l'installation. A l'aide du procédé conforme à l'invention il est possible, lors du retraitement et de la régénération de l'acide sulfurique résiduaire comportant une faible pollution organique, de se passer de dispositions supplémentaires de nettoyage ou, dans le cas d'un acide sulfurique fortement pollué du point de vue organique, de se passer également de la dissociation à haute température et du retraitement ultérieur du bioxyde de soufre pour obtenir de l'acide frais Ceci conduit à des économies importantes en ce qui concerne les coûts d'investissement et de fonctionnement d'installations de

traitement de l'acide sulfurique résiduaire.

Par ailleurs il est possible que, dans le cas de la présence d'impuretés organiques pouvant être très difficilement décomposées et qui ne peuvent pas être soumises à un procédé comme indiqué plus haut, on ne peut cependant pas se passer d'une dissociation de l'acide sulfurique en trioxyde de soufre suivie par une dissociation du trioxyde de soufre en bioxyde de soufre et en oxygène L'avantage par rapport à des procédés thermochimiques de dissociation connus en soi réside cependant dans le fait que sous l'action d'un rayonnement fortement concentré, la vitesse de réaction de la dissociation TOC et de la dissociation conduisant à du trioxyde de soufre, du bioxyde de soufre, de l'oxygène et de l'eau est fortement accrue Par conséquent, dans le cas de températures élevées de réaction (comparables à celles de procédés classiques), le débit espace-temps en

acide sulfurique résiduaire peut être fortement accru.

Ceci permet à nouveau une économie sur les coûts d'investissement Par ailleurs, également à des températures assez basses, on peut dissocier l'acide sulfurique résiduaire également avec une vitesse de réaction admissible Des températures plus faibles permettent d'espérer une réduction du besoin en énergie spécifique ainsi que l'utilisation de matériaux bon marché ici également pour la chambre de réaction Dans le cas d'une température plus élevée, il s'est avéré que le spectre d'absorption du trioxyde de soufre était décalé

vers les grandes longueurs d'onde.

Dans le cas de récepteurs réalisant une absorption directe, le rayonnement est absorbé essentiellement par le milieu d'écoulement non transparent Le récepteur est constitué pratiquement sous la forme d'une chambre vide, dans laquelle le milieu est atomisé La profondeur en pénétration du rayonnement et par conséquent le temps de séjour dans la zone irradiée dépendent donc de la densité optique du milieu en écoulement et ne sont pas limités par les structures internes nécessaires dans les cas de récepteurs volumétriques. Pour l'absorption du rayonnement non reçu par le milieu en écoulement, on peut également prévoir selon la présente invention, des structures internes, qui sont cependant disposées plus profondément dans le récepteur, que cela n'est possible dans le cas de récepteurs volumétriques. Le procédé conforme à l'invention est, par conséquent, approprié d'une manière particulière pour l'utilisation d'un rayonnement lumineux concentré optiquement pour accélérer la décomposition d'impuretés organiques et la dissociation du trioxyde de soufre, lors du retraitement de l'acide sulfurique résiduaire Cet aspect concerne l'exigence qu'il y a de remplacer des sources d'énergies primaires fossiles par des énergies régénératives Dans des états dans lesquels les conditions d'ensoleillement sont bonnes, le rayonnement concentré peut être produit avantageusement par des installations solaires fournissant une concentration élevée, comme par exemple des systèmes de récepteurs centraux, des concentrateurs en forme de paraboloïdes,

des concentrateurs à foyer fixe ou des fours solaires.

L'application appropriée dans la pratique de telles installations pour la production d'un courant et pour la production d'une chaleur de processus à haute température, a déjà été testée et est décrite dans la littérature En apportant des modifications correspondantes à ces installations, il est possible de remplacer les énergies fossiles même lors du retraitement de l'acide sulfurique résiduaire Dans des pays dans lesquels les conditions d'ensoleillement sont moins favorables, on peut mettre à profit avantageusement l'effet d'accélération de la réaction, que présente le rayonnement concentré produit par des lampes à forte densité de puissance Par conséquent, une forme de réalisation particulière de la présente invention consiste en ce que comme source de rayonnement on utilise un émetteur de rayonnement artificiel, dont le rayonnement lumineux parvient, en étant transmis par un dispositif optique formé de miroirs et/ou de lentilles, dans la chambre de réaction agencée sous la forme d'un

récepteur réalisant une absorption directe.

Sur les figures 1 à 5, on a représenté les cycles opératoires fondamentaux et les dispositifs d'irradiation fondamentaux. Sur la figure 1, la lumière des émetteurs 1 est concentrée au moyen des miroirs 2 et est envoyée par la fenêtre 3 dans la chambre de réaction 4 agencée sous la

forme d'un récepteur réalisant une absorption directe.

L'acide sulfurique résiduaire contenant des impuretés formées d'un matériau organique, est atomisé, par l'intermédiaire d'un diffuseur 5, par exemple au moyen d'un pulvérisateur à ultrasons ou par des buses d'injection, dans un courant d'air et est entraîné dans la chambre de réaction Sinon, l'acide sulfurique résiduaire peut être également atomisé directement dans

la chambre de réaction.

La figure 2 représente une autre forme de réalisation de la chambre de réaction 4 agencée sous la forme d'un récepteur réalisant une absorption directe et qui comporte des fenêtres disposées latéralement Par conséquent, l'écoulement d'acide sulfurique résiduaire et d'air peut circuler en sens opposé du rayonnement concentré (figure 1) de sorte qu'au point d'entrée du rayonnement dans la chambre de réaction, on obtient déjà la plus faible concentration résiduelle du matériau organique, ou bien que ledit écoulement peut être déplacé

devant une série d'émetteurs de rayonnement (figure 2).

Dans le cas des installations fonctionnant avec des lampes, les lampes et les systèmes optiques peuvent être séparés de la chambre de réaction proprement dite, par les fenêtres, qui sont réalisées, de préférence, en verre quartzeux Pour assumer une protection vis-à-vis d'impuretés qui brûlent éventuellement, les fenêtres

devraient être, en outre, équipées d'un rideau d'air.

Dans le cas des installations solaires conformes à la présente invention, le récepteur, qui réalise une absorption directe, agit également simultanément en tant que chambre de réaction 4, comme cela est représenté en haut et en bas sur les figures 3 Les chambres de réaction 4 du récepteur qui réalise une absorption directe, de la figure 3, diffèrent uniquement sur la base de formes différentes de l'atomisation de l'acide sulfurique résiduaire Ce dernier peut être introduit radialement à partir de l'extérieur 6 ou par une lance 7

à l'intérieur de la chambre de réaction 4.

Sur la figure 4, on a représenté des structures internes supplémentaires 8, qui peuvent être logées dans les chambres de réaction 4 des récepteurs, qui réalisent une absorption directe, conformément à la présente invention Ces éléments supplémentaires du récepteur volumétrique sont utilisés pour améliorer le bilan énergétique, dans le cas o l'acide sulfurique résiduaire envoyé à la chambre de réaction possède encore une

certaine transparence.

Pour séparer le courant formé par l'acide sulfurique résiduaire et l'air, de la source de rayonnement, il est approprié que les émetteurs et le dispositif optique soient séparés du récepteur par des fenêtres En outre il est avantageux de protéger les fenêtres par injection d'air avant le dépôt de

condensation et l'apparition de produits de dissociation.

il Une autre forme de réalisation préférée de la présente invention réside dans le fait que l'écoulement de l'acide sulfurique résiduaire et de l'air circule en sens opposé du rayonnement concentré Contrairement à cela, il est possible que le courant de l'acide sulfurique résiduaire et de l'air se déplacent le long

d'une série d'émetteurs de rayonnement.

Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, on règle le rapport du volume de l'acide sulfurique résiduaire au volume d'air dans une gamme allant de 0,01 à 100 Une forme de réalisation particulièrement préférée de la présente invention consiste en ce que le rapport entre le volume de l'acide sulfurique et le volume de l'air est réglé dans une gamme

allant de 0,25 à 10.

Alors qu'une forme de réalisation préférée de la présente invention réside dans le fait que le rayonnement concentré est produit par une ou plusieurs lampes présentant une densité élevée de puissance, dans une autre variante, le procédé peut être caractérisé par le fait qu'on utilise le rayonnement solaire direct en tant que source de rayonnement Dans une forme de réalisation particulièrement préférée de la présente invention, on utilise par conséquent, pour concentrer le rayonnement solaire, un système de récepteur central, un concentrateur en forme de paraboloïde, un concentrateur à foyer fixe ou un four solaire Eventuellement, on peut également utiliser un miroir elliptique ou sphérique ou un collecteur à tube à vide réalisant seulement une faible concentration De même, pour concentrer le rayonnement solaire, on peut également utiliser un

concentrateur réalisant une focalisation linéaire.

Dans une autre forme de réalisation préférée de la présente invention, on règle la température de réaction dans une gamme allant de 200 à 1000 C, et notamment de 500 à 800 C tout en évitant la dissociation de la molécule de trioxyde de soufre Dans le cas o sciemment on s'accommode de la dissociation de la molécule de trioxyde de soufre en bioxyde de soufre et en oxygène, il est préférable de régler la température dans

la gamme de 400 à 1500 C et notamment de 700 à 1000 'C.

Pour le procédé conforme à l'invention, on peut utiliser judicieusement des émetteurs de rayonnement à large bande, qui incluent notamment le soleil On utilise de préférence des sources de lumière qui possèdent leur maximum d'émission dans le domaine des ultraviolets proches (longueur d'onde supérieure à environ 190 nm) ou dans la gamme de la lumière visible Sinon, on peut également utiliser des lampes, qui émettent un spectre de raies (comme par exemple des lampes à vapeur de mercure à haute pression) et qui sont utilisées de façons multiples dans la photochimie, dans le cas o une partie importante de la lumière émise se situe dans les ultraviolets

proches indiqués plus haut et/ou dans le spectre visible.

Dans un mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention, on règle l'intensité d'irradiation dans une gamme de 0,1 à 10 MW/m 2 Un mode de mise en oeuvre particulièrement préféré de la présente invention est caractérisé par le fait qu'on règle l'intensité

d'irradiation dans la gamme allant de 0,2 à 3 MW/m 2.

Dans un autre mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention, le procédé est caractérisé par le fait qu'on utilise la chaleur de la réaction inverse conduisant du trioxyde de soufre et de l'eau, qui se sont formés dans la phase gazeuse lors de l'évaporation de l'acide sulfurique, en acide sulfurique et la chaleur sensible des gaz, qui quittent la chambre de réaction, pour le réchauffage et la surchauffe de l'acide

sulfurique résiduaire envoyé à la chambre de réaction.

Exemples

Dans un récepteur conforme à la figure 5, qui réalise une absorption directe, on traite de l'acide sulfurique résiduaire dilué aqueux (concentration en H 2504 30 % en poids, teneur en TOC 22500 ppm) On prélève une quantité déterminée d'acide sulfurique résiduaire dans un récipient amont 10, par l'intermédiaire d'une soupape de régulation 11 et d'un appareil de mesure d'écoulement volumétrique 12 et on l'envoie à la chambre de mélange 13 équipée d'un pulvériseur à ultrasons De façon analogue, on envoie de l'air également à la chambre de mélange 13 par l'intermédiaire d'une unité 14 de régulation de la mesure du courant volumique et on forme par conséquent un mélange d'acide sulfurique résiduaire et d'air Ce mélange est envoyé à un réacteur tubulaire comportant la chambre de réaction 4, qui est agencée sous la forme d'un récepteur réalisation une absorption directe Là, le rayonnement fortement concentré agit sur le mélange formé par l'acide sulfurique résiduaire et l'air A l'aide d'un dispositif de mesure 16, on détermine la température de réaction Le réacteur tubulaire 20, qui est réalisé en verre quartzeux et qui est transparent au niveau de sa face frontale pour le rayonnement incident, est situé dans un four tubulaire à chauffage électrique 21, qui sert à thermostater l'installation et à produire un chauffage pour des essais de référence purement thermiques Le tube enveloppe et le tube intérieur du réacteur tubulaire possédant des diamètres de 45 mm et de 20 mm sont disposés concentriquement Lors des essais effectués sous irradiation, on a envoyé 55 à 60 % du rayonnement, qui est délivré par une source de rayonnement Xe à haute pression (Xenon High Power Lamp 20 k W, XG, 20000 D, Durotest Corp), qui est concentré par un dispositif de réflecteurs et de lentilles, dans le tube intérieur de la chambre de réaction Le mélange air/acide sulfurique résiduaire est entraîné à travers le tube enveloppe jusqu'à la face frontale du réacteur, puis traverse le tube intérieur jusqu'à la sortie du réacteur Le mélange gazeux obtenu formé d'acide sulfurique, de trioxyde de soufre, de bioxyde de soufre, d'eau, de gaz carbonique et éventuellement d'impuretés organiques, non encore dissociées, et d'air est envoyé à un dispositif de refroidissement 17 Ensuite, des constituants volatils sont séparés dans le séparateur 18 Puis l'acide sulfurique retraité est collecté dans le récipient de collecte 19 et on soumet à l'analyse pour déterminer la teneur résiduelle en TOC L'installation d'essai est

représentée schématiquement sur la figure 5.

Exemple 1: Température: 500 C, intensité moyenne d'irradiation dans le tube intérieur: 0,28 MW/m 2, temps de séjour moyen dans le tube intérieur: 0,22 s, courant volumique de l'acide sulfurique résiduaire (liquide): 0,2 l/h, courant volumique d'air 1 1/mn,

teneur résiduaire en TOC: 2900 ppm.

Exemple comparatif 1 Température: 500 C, sans irradiation, temps de séjour moyen dans le tube intérieur: 0,22 s, courant volumique de l'acide sulfurique résiduaire (liquide): 0,2 1/h courant volumique d'air: 1, 1/mn, teneur résiduaire en TOC: 3276 ppm

Exemple 2

Température: 500 C, intensité moyenne d'irradiation dans le tube intérieur: 0,28 MW/m 2, temps de séjour moyen dans le tube intérieur: 0,16 s, courant volumique de l'acide sulfurique résiduaire (liquide): 0,3 l/h, courant volumique d'air: 1 /mn,

teneur résiduaire en TOC: 2990 ppm.

Exemple comparatif 2 Température: 500 C, sans irradiation, temps de séjour moyen dans le tube intérieur: 0,16 s, courant volumique de l'acidesulfurique résiduaire (liquide): 0,3 1/h courant volumique d'air: 1/mn, teneur résiduaire en TOC: 3707 ppm

Exemple 3

Température: 800 C, intensité moyenne d'irradiation dans le tube intérieur: 0,28 MW/m 2 temps de séjour moyen dans le tube intérieur: 0,25 s, courant volumique de l'acide sulfurique résiduaire (liquide): 0,1 1/h, courant volumique d'air 1 1/mn,

teneur résiduaire en TOC: 402 ppm.

Exemple comparatif 3 Température: 800 C, sans irradiation, temps de séjour moyen dans le tube intérieur: 0,25 s, courant volumique de l'acide sulfurique résiduaire (liquide): 0,1 1/h courant volumique d'air: 1, 1/mn, teneur résiduaire en TOC: 1035 ppm

Exemple 4

Température: 8000 C, intensité moyenne d'irradiation dans le tube intérieur: 0,88 MW/m 2 temps de séjour moyen dans le tube intérieur: 0, 11 s, courant volumique de l'acide sulfurique résiduaire (liquide): 0,3 l/h, courant volumique d'air: 1 1/mn,

teneur résiduaire en TOC: 199 ppm.

Exemple comparatif 4 Température: 800 C, sans irradiation, temps de séjour moyen dans le tube intérieur: 0,11 s, courant volumique de l'acide sulfurique résiduaire (liquide): 0,3 1/h courant volumique d'air: 1 /mn,

teneur résiduaire en TOC: 1337 ppm.

Claims

REVENDICATIONS

1 Procédé pour le retraitement d'acide sulfurique résiduaire par décomposition d'impuretés organiques au moyen d'une énergie lumineuse, caractérisé en ce qu'on fait agir, sur l'acide sulfurique résiduaire, un rayonnement intense ayant une intensité d'irradiation située dans la gamme de 0,01 à 100 MW/m 2, à une température accrue dans la gamme de 200 à 1500 C, dans une chambre de réaction agencée sous la forme d'un récepteur réalisant une absorption directe, éventuellement moyennant une dissociation de la molécule

d'acide sulfurique en bioxyde de soufre, oxygène et eau.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme source de rayonnement, un émetteur de rayonnement artificiel, dont le rayonnement lumineux est envoyé dans la chambre de réaction, au moyen d'un dispositif optique formé de miroirs et/ou de lentilles. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'émetteur de rayonnement et les dispositifs optiques sont séparés de la chambre de réaction par des fenêtres. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on protège les fenêtres en injectant de l'air avant l'apparition d'un dépôt de condensation et de

produits de dissociation.

Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fait

circuler un courant d'acide sulfurique résiduaire et

d'air en sens inverse du rayonnement concentré.

6 Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on fait

circuler un courant d'acide sulfurique résiduaire et

d'air le long d'une série d'émetteurs de rayonnement.

7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise comme source de rayonnement le

rayonnement solaire direct.

8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour concentrer le rayonnement solaire, on utilise un système récepteur central, un concentrateur en forme de paraboloïde, un concentrateur à foyer fixe ou un

four solaire.

9 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour concentrer le rayonnement solaire, on utilise un miroir elliptique ou sphérique ou un collecteur à tube à vide réalisant seulement une faible concentration. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour la concentration du rayonnement solaire, on utilise un concentrateur réalisant une focalisation linéaire. 11 Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on règle le

rapport du volume d'acide sulfurique résiduaire au volume d'air dans la gamme de 0,01 à 100 et notamment de 0,25 à 10. 12 Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on

sélectionne une gamme de températures de 200 à 1000 C, notamment de 500 à 800 'C, sans dissociation de la

molécule de trioxyde de soufre.

13 Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on

sélectionne une gamme de températures de 400 à 1 500 C, notamment de 700 à 1 000 C moyennant une dissociation du

trioxyde de soufre.

14 Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on utilise la

longueur d'onde du rayonnement électromagnétique au-

2691452

dessus de 190 nm, notamment le rayonnement de la gamme

des ultraviolets proches et de la lumière visible.

Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'on

sélectionne une intensité d'irradiation dans la gamme de

0,1 à 10 MW/m I notamment de 0,2 à 3 MW/m 2.

16 Procédé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'on utilise la

chaleur de la réaction inverse conduisant du trioxyde de soufre et de l'eau à l'acide sulfurique ainsi que la chaleur sensible des gaz, qui quittent la chambre de réaction, pour réchauffer et surchauffer l'acide

sulfurique résiduaire envoyé à la chambre de réaction.