Brevet FR2022877A1 — publié le 19700807

Pour préparer du soufre à partir d'.hydrpgène sulfuré, on utilise une installation dite "de Claus". Elle. comporte tiellement une chambre réactionnelle, où l'hydrogène sulfuré est brOlé en présence d'une quantité d'air insuffisante, de l'anhy- dride sulfureux, de 11 eau et du soufre élémentaire étant également formés en plus de l'excès d'hydrogène sulfuré. Dans la chambre de combustion, puis avant une chambre de post-combustion, lthydro- gène sulfuré est-converti en soufre-par l'action de l'anhydride sulfureux, à l'aide d'un catalyseur. Le rapport de l'anhydride sulfureux et de l'hydrogène sulfuré constitue une grandeur de réglage importante pour le contrbîe du processus de préparation du soufre. Pour obtenir un rendement en soufre le plus élevé possible, il est nécessaire de tenir compte de la condition stoechiométrique pour la réaction des deux composés, cette condition étant dans ce cas que l'hydrogène sulfuré doit entre présent en quantité double de l'anhydride sulfureux. Cette condition est influencée non seulement par les fluctuations du produit entrant, mais aussi, essentiellement par la proportion d'hydrogène sulfuré et d'air à l'entrée de la chambre réactionnelle. Pour une amenée d'air trop faible, il apparait un excès d'hydrogène sulfuré ; pour une amenée d'air trop importante, il y a production d'un excès d'anhydride sulfureux.Non seulement la rentabilité est plus faible, du fait que la condition stoechiométrique n'est pas observée, mais en outre les gaz résiduels de la réaction sont toxiques, et ils souillent éventuellement l'atmosphère. Par suite, il est particulièrement intéressant de déterminer au cours du processus les proportions d'hydrogène sulfuré et d'anhydride sulfureux dans le mélange gazeux après la réaction. L'analyse, nécessaire pour cela, du mélange gazeux présent dans la chambre réactionnelle suscite une difficulté, qui réside essentiellement dans la préparation de ltihantillon. Le mélange gazeux à analyser a en effet tendance à continuer à réagir dans les conduites aboutissant à l'appareil d'analyse, et il se forme donc en permanence du soufre. Aucune des techniques classiques de préparation des échantillons n'aboutit, car les conduites pour les échantillons se remplissent en très peu de temps de soufre et d'eau condensée.La réaction ne prendrait fin que moyennant un séchage du mélange gazeux à un point de rosée de -18 C, ce qui, du point de vue technique, entratne des difficultés presque insurmontables pour la préparation des échantilLons. La présente invention concerne un procédé pour con trouer le processus de préparation du soufre à partir d'hydrogène sulfuré, à l'aide de la proportion de l'hydrogène sulfuré par rapport à l'anhydride sulfureux qui est formé lors de la combustion de l'hydrogène sulfuré en présence d'une quantité insuffisante d'airs après quoi on fait réagir catalytiquement cet anhydride sulfureux avec de l'hydrogène sulfuré en tenant compte des proportions stoechiométriques.Le procédé selon la presente invention est caractérisé par le fait que l!on détermine par un dispositif de chromatographie gazeuse les gaz qui sont contenus dans les résidus gazeux de la combustion de l'hydrogène sulfuré en présence d'une quantité insuffisante d'air, et avant la postcombustion catalytique, qu1 un appareil d'exploitation calcule les quantités de ces gaz, et qu'ensuite un calculateur détermine le rapport des quantités ainsi calculées d'hydrogène sulfuré et d'anhydride sulfureux. La présente invention concerne également un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé précédent, qui est caractérisé par- le fait que le dispositif de prélèvement des gaz, le dispositif de préparation des gaz, le dispositif de chromatographie gazeuse lui-mme et la conduite d'évacuation des gaz analysés peuvent etre chauffés de manière à empecher tout déport de soufre. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schimatiquement sur les figures 1 et 2 du dessin annexé une forme de réalisation de l'invention. Dans une chambre réactionnelle RR, on brute de l'hy hydrogène sulfuré (SH2), en présence d'une quantité insuffisante d'air. I1 y a alors formation d'un mélange gazeux, qui est constitué essentiellement par de l'azote, de l'hydrogène sulfuré, de l'anhydride sulfureux, du soufre et de liteau. Ce mélange gazeux est envoyé, par des conduites Z, à une chambre de post-combustion NV, où l'hydrogène sulfuré résiduel est brélé d nouveau avec de l'air. Dans la chambre réactionnelle RR et dans la conduite Z comprise entre ladite chambre réactionnelle RR et la chambre de post-combustion NN, l'hydrogène sulfuré réagit avec l'anhydride sulfureux en formant, sous l'action catalytique de l'eau, du soufre, et à nouveau de l'ezu. Les réactions sont exothermiques, si bien qu'il règne dans les tubulures Z une te1pératured'environ 140ex, Un échantillon représentatif du mélange gazeux qui se trouve dans les tubulures Z est prélevé en un point quelconque de ces dernières ou de la chambre réactionnelle RR, par l'inter- médiaire d'un tube R, puis envoyé dans un dispositif de chromatographie gazeuse P. Dans ce dispositif de chromatographie gazeuse P, on détermine la nature et Les quantités des différents constituants du mélange gazeux.Le gaz analyse est évacué du dispositif de chromatographie gazeuse P par une conduite d'évacuation A, une pompe à jet de vapeur D assurant la dépression nécessaire. Le tube R qui aboutit au dispositif de chromatographie gazeuse P, la conduite d'évacuation A et la pompe à jet de vapeur D sont entourés étroitement par des serpentins Sl et S2, traversés par de la vapeur, qui chauffe les parois desdits serpentins S1 et S2, et par suite des conduites R et A, ainsi que la pompe à jet de vapeur D, à une température voisine de 135 C. Tous les éléments mécaniques du dispositif de chromatographie gazeuse P, qui peuvent entrer en contact avec le mélange gazeux peuvent être également chauffés à cette température. Une autre possibilité pour chauffer les conduites A et R consiste à les placer dans des tubes de chauffage, traversés par de la vapeur, de telle sorte qu'ils soient chauffés uniformément, de tous les cotés. Un tube VR prolonge le tube R ; il est également chauffé par un serpentin S3, et il peut être mis en communication avec l'atmosphère par une valve V. Lorsque le tube R est souillé, on peut éliminer mécaniquement ces souillures à travers la valve V et le tube VR, à l'aide d'une baguette ou d'une façon analogue. Les colonnes de séparation du dispositif de chromatographie gazeuse sont réalisées de manière que 11 analyse puisse être effectuée avec du triton X 405 sur de la terre d'infusoires, silanisée ou du Porapak S, constituant la charge des colonnes séparatrices. La température de travail est d'environ 135 Ce De l'hydrogène ou de l'hélium sert de gaz d'entratnement. La durée de l'analyse est d'environ cinq minutes. Pour écarter de la colonne séparatrice proprement dite les substances à point d'ébullition plus élevé, qui ont été dosées en même temps, ainsi que le soufre en partie liquide et en partie gazeux, on peut les séparer dans une colonne séparatrice antérieure, et les chasser de l'appareil en sens inverse. La figure 2 est le schéma du dispositif de mesure du dispositif de chromatographie gazeuse P pour l'installation de Clans Le mélange gazeux passe du point de prélèvement E au dispositif de chromatographie gazeuse P. Le mélange gazeux est traité dans un dispositif de préparation de l'échantillon PA, et il parvient ensuite, comme gaz à analyser, M, dans un dispositif d'analyse pourvu d'un détecteur à conduction thermique W. Ce détecteur à conduction thermique W fonctionne comme un montage en pont, dont le déséquilibre est enregistré, comme valeur de mesure, sur un compensographe K. En synchronisme avec la déviation de l'organe d'inscription du compensographe K est ajusté un servo-potentiomètre F, dont les réglages sont transmis à un convertisseur analogique-numérique AD. Les quantités mesurées de l'hydrogène sulfuré et-de l'anhydride sulfureux, présentées sous forme digitale, sont introduites respectivement dans des mémoires Spl et-SP2. Un indicateur de programme PG détermine la restitution des valeurs enregistrées des quantités d'hydrogène sulfuré et d'anhydride sulfureux, qui sont transmises à un calculateur analogique TR par l'intermédiaire de convertisseurs numérique-analogique, Dli et DA2, et d'amplificateurs-séparateurs, T1 et T2. Ce calculateur analogique TR forme la proportion d'anhydride sulfureux par rapport à l'hydrogène sulfuré, ou bien la proportion d'hydrogène sulfuré par rapport à l'anhydride sulfureux, qui sert à commander le processus dans la chambre réactionnelle RR (voir figure 1). R EV E N DI C AT IONS 1. Procédé pour contrôler le processus de préparation du soufre à partir d'hydrogène sulfuré, à l'aide de la proportion de l'hydrogène sulfuré par rapport à l'anhydride sulfureux qui est formé lors de la combustion de l'hydrogène sulfuré en présence d'une quantité insuffisante d'air, après quoi on fait réagir catalytiquement cet anhydride sulfureux avec de l'hydrogène sulfuré en tenant compte des proportions stoechiométriques, caractérisé par le fait que l'on détermine par un dispositif de chromatographie gazeuse les gaz qui sont contenus dans les résidus gazeux de la combustion de l'hydrogène sulfuré en présence d'une quantité insuffisante d'air, et avant la post-combustion catalytique, qu'un appareil d'exploitation calcule les quantités de ces gaz, et qu'ensuite un calculateur détermine le rapport des quantités ainsi calculées d'hydrogène sulfuré et d'anhydride sulfureux. 2. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de prélèvement des gaz, le dispositif de préparation des gaz, le dispositif de chromatographie gazeuse lui-même et la conduite d'évacuation des gaz analysés peuvent être chauffés de manière à empêcher tout dépôt de soufre. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif de prélèvement des gaz est un tube, par lequel un échantillon représentatif des gaz est prélevé dans la chambre réactionnelle ou bien dans la tubulure comprise entre ladite chambre réactionnelle et la chambre de post-combustion. 4. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une pompe à jet de vapeur3 qui peut être également chauffée, sert à aspirer le mélange gazeux qui a été analysé dans le dispositif de chromatographie gazeuse.