Brevet FR2003227A1 — publié le 19691107

L'invention concerne la régénération par traitement thermique d'adsorbants carbonés en grains ou moules chargés de produits adsorbes tels que SO^. Il est connu d'effectuer la régénération d'adsorbants carbo-5 nés chargés de produits adsorbés par un traitement thennique indirect ou direct. On a donné jusqu'à présent la préférence au traitement thermique direct au moyen de gaz ou de vapeurs chauds, notamment de vapeur d'eau, en raison de la meilleure propagation de la chaleur qu'on obtient ainsi. 10 L'inconvénient de ce procédé est que, si la régénération exi ge de hautes températures, la vapeur d'eau réagit sur les adsor-bants carbonés suivant la réaction du gaz à l'eau. Il s'en suit des pertes croissantes de matière ainsi qu'une diminution de la dureté des adsorbants. Même avec d'autres gaz chauds, par exemple 15 des gaz de combustion, il faut s'attendre à ce que l'anhydride carbonique, l'oxygène et la vapeur d'eau qu'ils contiennent, réagissent chimiquement sur les adsorbants carbonés. L'invention évite les inconvénients rréi~^3.0n a trouvé en effet que l'on peut effectuer la régénération d'adsorbants carbo-20 nés chargés de produits adsorbés tels que SO,,, en évitant les inconvénients ci-dessus, en effectuant le traitement thermique des adsorbants chargés au moyen de milieux de propagation de la chaleur solides et chauds» Comme milieux solides de propagation de la chaleur, du sable 25 convient particulièrement, de préférence du sable de quartz. Le sable doit être en grains aussi fins que possible, c'est-à-dire d'une grosseur inférieure à 1 mm. L'utilisation de sable chaui au lieu de gaz chauds pour le traitement thermique direct d'adsorbants carbonés chargés de produits adsorbés présente de nombreux 30 avantages. En particulier, on peut donner une faible dimension aux récipients nécessaires à la régénération car la capacité calorifique spécifique est bien plus grande que celle des gaz et des vapeurs. Les installations nécessaires pour réchauffer le sable peuvent également être petites car en raison de la finesse des grains 35 de sable, le réchauffement se f a-i.t^ r.apidement. En outre, l'utilisation de sable entraîne une rapide de la chaleur à l'adsorbant à régénérer. Ce bon échange thermique entraîne une désorption rapide et complète, et.par suite, les produits gazeux formés lors de la régénération sont rapidement évacués du récipient de désorp-40 tion. On empêche ainsi dans une large mesure une réaction chimique BAD OFtlGlN 69 04421 s- 2003227 entre les gaz chauds désorbés (par exemple SO^/SO^) et 11adsorbant„ En outre, lorsqu'on utilise du sable comme milieu de propagation de la chaleur, on peut mêmey en cas de besoin, obtenir sans peine et rapidement des températures de régénération élevées atteignant 5 environ 1000°C. Enfin, dans le procédé de régénération selon l'invention, l'usure de la matière carbonée est extrêmement faible. Des matières en grains ou moulées présentant une grosseur supérieure à 2 mm conviennent particulièrement comme adsorbants pour le procédé de régénération selon l'invention. Comme matières, on 10 peut envisager tous les adsorbants carbonés, tels que les cokes ou les charbons actifs. Des matières qui conviennent bien sont des pièces moulées dures obtenues, par extrusion ou granulation, à partir de matières premières carbonées finement broyées telles que le charbon de bois, le coke de tourbe, le lignite ou la houille 15 oxydée par l'air. Chose surprenante, dans la régénération de ces pièces moulées au moyen de milieux solides de propagation de la chaleur, l'usure est très faible; elle est inférieure à 0,1 % à chaque régénération. Les adsorbants carbonés à' régénérer selon l'invention peuvent 20 être chargés de corps aussi bien minéraux qu'organiques, par exemple d'acide sulfurique, d'hydrocarbures ou de soufre. Suivant la substance adsorbée dans chaque cas, on peut choisir une température de régénération pouvant être inférieure à 100°C et dépasser 1000°C. C'est ainsi, par exemple, que pour la désorption d'hydro-25 carbures,de l'acide sulfurique et du soufre, on a besoin respectivement de températures un peu supérieure à 90°C, d'environ "}00 à 500°C et de 500 à 700°C. XI est évident qu'il faut toujours chauffer le milieu de propagation de la chaleur à une température assez élevée avant de le 30 mettre en contact avec les matières à régénérer, ainsi au-dessus de 300°C pour l'acide sulfurique, au-dessus de 90°C pour les hydrocarbures et au-dessus de 500°C, de préférence entre 600 et 800°C pour le soufre» Les exemples suivants illustrent l'invention. 35 EXEMPLE 1. On fait passer en continu dans un récipient, à raison de 100 kg/h, un coke adsorbant (9 mm de diamètre) chargé de 15 en poids d'acide sulfurique. On mélange au coke un sable quartzeux d'une grosseur de grains de 1 mm, chauffé à 400°C, à raison de 600 kg/h. kO On déplacer le mélange de haut en bas dans le récipient et après un BAD ORIGINAL 69 04421 3. 2003227 temps de séjour de dix minutes, on l'évacué en continu tandis que simultanément on retire vers le haut le gaz de désorption obtenu, constitué de SO^, HgO et CO^. Après avoir sorti le mélange, on sépare par tamisage le coke 5 adsorbant régénéré,qui a encore une température d'environ 350°C, du sable et après refroidissement à l'aide d'un gaz inerte, on l'introduit à nouveau dans l'installation d'adsorption. On réchauffe à 400°C le sable tamisé en le ramenant pneumati-quement en tête du récipient de régénération au moyen de gaz de 10 combustion chauds et on le réintroduit dans le récipient. Si l'on effectue douze fois de suite 1'adsorption et la désorption de SO^ avec le même coke, 1'adsorbant possède encore environ 70 'a de son activité initiale. EXEMPLE 2. 15 Dans un récipient d'adsorption rempli de charbon actif (k mm), on introduit du gaz naturel à une température de 50°C, le débit de charbon actif étant de 5 kg/h, la pression à la sonde étant de 10 atmosphères. Le gaz naturel qui revient du récipient d'adsorption est abso— 20 lument exempt de vapeur d'eau et ne contient plus que si peu d'hydrocarbures supérieurs qu'on évite une recondensation lors de l'acheminement du gaz naturel. On mélange le charbon actif chargé d'hydrocarbures à un sable d'une grosseur de grains inférieure à 1 mm, chauffé à 200°C et on 25 les fait passer à l'aide d'un sas dans un récipient de désorption. Le temps de séjour du mélange dans le récipient est de sept minutes. Les hydrocarbures en C^-C^ adsorbés par le charbon actif se dégagent sous forme gazeuse et sont ensuite condensés. Après séparation du sable, on retourne le charbon actif entraîné au récipient 30 d'adsorption. EXEMPLE 3. On fait passer du charbon actif chargé de soufre élémentaire dans un récipient de désorption, à un débit de 12 kg/h. En même temps, on mélange dans le récipient du sable chauffé à 630°C et a-35 yant une grosseur de grains inférieure à 1 mm, le rapport sable : charbon étant de 4,75 '• 1 . Le temps vie séjour du mélange dans le récipient de désorption est de douze minutes. On évacue du récipient de désorption le soufre qui distille et on le condense. Après le traitement par le sable chaud, l'acti-40 vité du charbon s'élève à environ 75 > de l'activité initiale. BAD ORIGI 69 04421 2003227 - REVENDICATIONS. - 1 - Procédé de régénération par traitement thermique d'adsorbants carbonés en grains ou moulés et chargés de produits adsorbés, caractérisé en ce qu'on effectue le traitement thermique à l'aide 5 d'un milieu de propagation de la chaleur solide et chaud. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu de propagation de la chaleur est du sable, de préférence du sable de quartz. 3 - Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en 10 ce que 1'adsorbant a une grosseur de grains supérieure à 2 mm et le milieu de propagation de la chaleur une grosseur de grains inférieure à 1 mm. h — Procédé selon l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce qu'on utilise des milieux de propagation de la chaleur chauf-15 fés au-dessus de 300°C pour du coke adsorbant chargé d'acide sulfurique . 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce qu'on utilise des milieux de propagation de la chaleur chauffés au-dessus de 90°C, éventuellement en maintenant une pression 20 élevée, pour du charbon actif chargé d'hydrocarbures supérieurs. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3» caractérisé en ce qu'on utilise des milieux de propagation de la chaleur chauffés au-dessus de 500°C, de préférence à 600-800°C environ, pour du coke adsorbant chargé de soufre élémentaire.