Brevet FR2201249A1 — publié le 19740426

L'invention est relative aux installations pour la récupération de composés sulfurés, voire de soufre, contenus en faible concentration à l'état gazeux ou à l'état de vapeur dans un flux de gaz résiduels ou fumées, ces gaz résiduels ou fumées pouvant être issus de diverses unités industrielles et contenir des composés sulfurés avec une teneur en volume qui par exemple soit comprise entre O et 2%. Une telle récupération de composés sulfurés a pour premier but d'épurer le flux de gaz, qui peut alors être évacué dans l'atmosphère sans risque de pollution, mais un second but de cette récupération peut être l'obtention de ces composés sulfurés et notamment l'obtention de soufre. On a déjà proposé divers procédés pour la récupération de composés sulfurés dans un flux gazeux, dans lesquels la captation des composés sulfurés s'opère par adsorption desdits composés sur des particules d'une substance adsorbante telle que l'alumine, cette captation s'opérant à une température relativement basse, environ entre la température ambiante et 1500 C. L'invention a précisément pour objet une installation (c'est-à-dire un ensemble d'appareils et de dispositifs) permettant de mettre en oeuvre, de façon simple et avantageuse, de tels procédés de captation de composés sulfurés dans un flux gazeux sur des particules d'une substance adsorbante. Bien que l'installation objet de l'invention puisse être limitée à une telle captation par adsorption lorsque le seul but poursuivi est une épuration du flux gazeux, elle peut être avantageusement complétée par des dispositifs permettant une régénération de la substance adsorbante, selon des procédés connus, par une opération de désorption des particules de cette substance chargées par adsorption de composés sulfurés, cette opération de désorption étant conduite à une température supérieure à 1500C, par exemple à une température de l'ordre de 300 à 5000 C, et permettant de récupérer la substance adsorbante en vue de son recyclage et de capter les composés sulfurés à l'état gazeux en vue d'un traitement ultérieur à des fins de récupération. L'invention visant essentiellement une installation pour la mise en oeuvre des procédés de captation de composés sulfurés par une opération d'adsorption avantageusement suivie d'une opération de désorption, il n'apparat pas utile de s'étendre da vantage sur les caractéristiques opératoires de tels procédés connus (composition des produits sulfurés à capter, nature de la substance adsorbante, débit des flux gazeux, rendement de purification, etc.), et l'on pourra trouver tous les détails voulus à ce sujet dans des publications antérieures, notamment dans le brevet FRANCE n0 1 353 606 et dans ses trois certificats d'addition n0 85066, no 89 755 et n0 94 234. L'installation selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une colonne d'adsorption présentant à sa base un venturi de mise en suspension destiné à recevoir le flux de gaz et dans lequel sont délivrées, au-dessus de son col, des particules vierges (ou partiellement chargées) de la susdite substance adsorbante qui proviennent d'une réserve et qui sont acheminées par un dispositif convoyeur, le flux issu de cette colonne d'adsorption étant recueilli dans un premier appareil séparateur d'où sort un flux de gaz épurés et dans lequel se trouvent captées les particules de substance adsorbante chargées des composés sulfurés à récupérer. Si la granulométrie des particules de la substance adzor- bante est relativement élevée, par exemple supérieure à 50 microns, le premier appareil séparateur est de préférence du type "cyclone", connu en soi. Si au contraire la granulométrie de ladite substance est plus faible que la valeur indiquée ci-dessus, le premier appareil séparateur estde préférence du type "à couches filtrantes", également connu en soi. Selon une disposition avantageuse de 11 invention, il est prévu, en aval du premier appareil séparateur, un dispositif régénérateur pour la régénération par désorption des particules de substance adsorbante chargées de composés sulfurés. Ce dispositif régénérateur peut être alimenté par un gaz régénérateur indépendant du flux gazeux à épurer, par exemple par un gaz régénérateur constitué par de l'air chaud, ou bien il peut être alimenté par une fraction du débit de gaz épurés sortant du premier appareil séparateur. En ce qui concerne le dispositif régénérateur, il peut avantageusement comporter au moins une colonne de désorption présentant à sa base un venturi de mise en suspension destiné à recevoir le gaz régénérateur chaud et dans lequel sont délivrées, au-dessus de son col, des particules de substance adsor bante à régénérer qui proviennent d'un dispositif de transfert de particules étanche aux gaz prévu à la base du premier appareil séparateur, et qui sont acheminées par un dispositif convoyeur, le flux issu de cette colonne de désorption étant recueilli dans un deuxième appareil séparateur d'où sort un flux de gaz chargés en composés sulfurés, voire en vapeurs de soufre, et dans lequel se trouvent captées les particules de substance adsorbante régénérées. Avantageusement, d'une part, cette colonne de désorption est située au-dessus de la réserve et communique directement avec cette réserve, et, d'autre part, le deuxième appareil séparateur est situé au-dessus de la susdite réserve et communique avec cette réserve par l'intermédiaire d'un dispositif de transfert de particules étanche aux gaz. En ce qui concerne la réserve de substance adsorbante et lorsque l'installation comporte un dispositif régénérateur, il convient de signaler que cette réserve peut avantageusement présenter des dimensions telles que les particules de substance régénérées y séjournent au moins une demi-heure, une telle réserve comportant, à sa base, des moyens d'introduction du gaz régénérateur, ces moyens d'introduction étant de préférence constitués par un lit fluidisé; on obtient donc un effet de désorption complémentaire au sein même de cette réserve. De préférence, un dispositif refroidisseur est interposé entre la réserve de substance adsorbante et la colonne d'adsorption. Selon une disposition constructive avantageuse de l'invention, diverses parties de l'installation permettant l'acheminement de la substance adsorbante (dispositifs convoyeurs, départs de ces dispositifs convoyeurs, dispositifs de transfert étanches au gaz) sont agencées de sorte que la substance adsorbante se trouve à l'état fluidisé, ces parties de l'installation étant alimentées par un gaz de fluidisation, de préférence constitué par le gaz épuré préalablement filtré et amené par réchauffage ou refroidissement aux températures convenant à ces parties de l'installation. L'invention consiste, mises à part les dispositions dont il vient d'être question ci-dessus, en certaines autres dispotions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont relatifs à un mode de réalisation préféré de l'invention et ne comportent, bien entendu,aucun caractère limitatif. La figure 1, de ces dessins, représente, de façon schématique, une installation établie conformément à l'invention. Les figures 2 à 5 sont des coupes schématiques, à plus grande échelle, pratiquées respectivement suivant les lignes Il-Il, III-III, IV-IV, V-V figure 1; L'installation montrée sur la figure 1 est une installation pour la récupération de composés sulfurés dans un flux gazeux, provenant d'une unité industrielle (non représentée) et pénétrant dans l'installation suivant la flèche F1, cette récupération étant effectuée par adsorption sur des particules d'alumine. Cette installation comporte, pour l'adsorption des composés sulfurés, une colonne d'adsorption 1, pour la régénération de la substance adsorbante, un dispositif régénérateur 10, et pour le refroidissement de la substance adsorbante régénérée, avant son recyclage dans la colonne d'adsorption 1, un dispositif refroidisseur 20. La colonne d'adsorption 1 présente à sa base un venturi la de mise en suspension destiné à recevoir le flux de gaz F1 et dans lequel sont délivrées, au-dessus de son col, des particules vierges (ou partiellement chargées) d'alumine qui proviennent d'une réserve 5 et qui sont acheminées par un dispositif convoyeur 2 aboutissant à la colonne d'adsorption 1 par un déversoir 3 débouchant dans le susdit venturi la. Le flux issu de cette colonne d'adsorption 1 est recueilli dans un premier appareil séparateur 6 d'où sort un flux de gaz épurés F2 dans lequel se trouvent captées les particules d'alumine chargées des composés sulfurés à récupérer. Ce premier appareil séparateur 6, montré sur la figure 1, est du type cyclone, Le dispositif régénérateur 10 pour la régénération par désorption des particules d'alumine chargées de composés sulfurés est disposé en aval de ce premier appareil séparateur 6. Bien que ce dispositif régénérateur 10 puisse être alimenté par un gaz régénérateur indépendant du flux gazeux à épurer, il est avantageux, comme montré sur la figure 1, d'alimenter ledit dispositif régénérateur 10 par une fraction du débit de gaz épurés sortant du premier appareil séparateur 6. A cet effet, on prévoit un conduit de piquage 7 partant de la sortie du premier appareil séparateur 6 et sur lequel sont montés successivement un ventilateur 8 et un réchauffeur 15, ledit conduit de piquage 7 aboutissant à la base du dispositif régénérateur 10. Ce dispositif régénérateur 10 comporte une colonne de désorption 11 présentant à sa base un venturi lia de mise en suspension destiné à recevoir le gaz régénérateur constitué par du gaz épuré et réchauffé et dans lequel sont délivrées, au-dessus de son col, des particules d'alumine chargées qui proviennent d'un dispositif de transfert de particules 9 étanche aux gaz prévu à la base du premier appareil séparateur et qui sont acheminées par un dispositif convoyeur 9a, qui peut être constitué par un déversoir débouchant dans le susdit venturi lla. Le flux issu de cette colonne de désorption il est recueilli dans un deuxième appareil séparateur 12, d'où sort un flux de gaz F3 fortement chargé en composés sulfurés, voire en vapeurs de soufre, et dans lequel se trouvent captées les particules d'alumine régénérées; ce flux de gaz F3 est alors dirigé vers une installation de traitement des composés sulfurés ou vers des condenseurs à soufre lorsque les gaz de désorption contiennent des vapeurs de soufre. Selon une disposition avantageuse de l'invention, la colonne de désorption 11 est située au-dessus de la réserve 5 et communique directement avec cette réserve; de cette façon, les particules chargées de composés sulfurés et qui ont échappé au mouvement ascensionnel dans cette colonne de désorption 11 tombent directement dans la réserve 5. Cette réserve 5 présente des dimensions telles que les particules d'alumine régénérées y séjournent au moins une demiheure et elle comporte, à sa base, des moyens d'introduction 4 du gaz régénérateur, cZest-à-dire du gaz épuré. Ces moyens d'introduction 4 sont de préférence constitués par un lit fluidisé. On obtient donc un effet de désorption complémentaire au sein même de cette réserve 5, effet de désorption qui permet aux particules dlalumine ayant chu dans la réserve d'être soumises à cet effet de désorption complémentaire. Les gaz épurés introduits par les moyens d'introduction 4 à la base de la réserve 5 sont prélevés par un conduit de dérivation 16 à partir du conduit de piquage 7 entre le ventla- teur 8 et le réchauffeur 15; ce conduit de derivation 16 comporte un filtre 23, un ventilateur 17 et un réchauffeur 18. En ce qui concerne les particules d'alumine régénérées captées dans le deuxième appareil séparateur, elles sont acheminées dans la réserve 5, et à cet effet il est avantageux de disposer ce deuxième appareil séparateur 12 au-dessus de cette réserve 5 et de le faire communiquer avec ladite réserve par l'intermédiaire d'un dispositif de transfert de particules 13 étanche aux gaz. Le dispositif refroidisseur 20 de l'installation est alors interposé entre la réserve 5 et la colonne d'adsorption 1. Ce dispositif refroidisseur 20 comporte une colonne de refroidissement 21 présentant à sa base un venturi 21a de mise en suspension destiné à recevoir un flux de gaz froids, engendré par exemple dans un ventilateur 24, et dans lequel sont délivrées, au-dessus de son col, des particules d'alumine régénérées et chaudes, acheminées à partir de la réserve 5 par un dispositif convoyeur 25 aboutissant à un déversoir 26 débouchant dans le susdit venturi. Le flux issu de la susdite colonne de refroidissement 21 est recueilli dans un troisième appareil séparateur 22 d'où sort alors le flux de gaz de refroidissement F4 et dans lequel se trouvent captées les particules d'alumine régénérées et refroidies, la base de ce troisième appareil séparateur 22 communiquant avec le dispositif convoyeur 2 alimentant la colonne d'adsorption 1. Au point de vue constructif, il est avantageux d'agencer diverses parties de l'installation permettant l'acheminement des particules d'alumine de sorte que ces particules d'alumine se trouvent à l'état fluidisé. C'est ainsi que, comme il a déjà été dit précédemment, la réserve 5 comporte à sa base des moyens d'introduction 5 des gaz épurés qui constituent un lit fluidisé à partir duquel les particules d'alumine se déversent dans le convoyeur 25 (figure 2). Mais, d'autres parties de l'installation peuvent être également agencées de sorte que les particules d'alumine se trouvent à l'état fluidisé. I1 peut s'agir notamment du dispositif de transfert de particules 9 étanche aux gaz, qui peut être constitué par un siphon fluidisé recevant par un conduit 16a du gaz épuré et filtré, ce conduit 16a étant relié au conduit de dérivation 16 en aval du ventilateur 17, du dispositif convoyeur 25, qui peut être constitué par une glissière fluidisée recevant par un conduit 16b du gaz épuré et filtré, ce conduit 16b étant relié au conduit de dérivation 16 en aval du ventilateur 17 (figure 4), du fond du troisième appareil séparateur 22, qui peut être constitué par un lit fluidisé, ledit fond recevant parunconduit 16c du gaz épuré et filtré, ce conduit 16c étant relié au conduit de dérivation 16 en aval du ventilateur 17 (figure 5), du dispositif de transfert 2, qui peut être constitué par une glissière fluidisée recevant par un conduit 16d du gaz épuré et filtré, ce conduit 16d étant relié au conduit de dérivation 16 en aval du ventilateur 17 (figure 3), du dispositif de transfert de particules 13, qui peut être constitué par un siphon fluidisé recevant par un conduit 16e du gaz épuré, filtré et réchauffé, ce conduit 16e étant relié au conduit de dérivation 16 en aval du réchauffeur 18. On conçoit ainsi qu'une telle installation permet d'utiliser au mieux, au point de vue du bilan calorifique, les gaz épurés issus du premier appareil séparateur 6. I1 est intéressant de noter enfin que la colonne de désorption Il fonctionne avec un débit de gaz très réduit (par exemple dix fois moindre par rapport au débit de gaz circulant dans la colonne d'adsorption 1), ce qui se traduit par une concentration de particules d'alumine dans le gaz beaucoup plus forte que dans la colonne de désorption 11; à titre d'exemple, on peut indiquer que la concentration dans la colonne d'adsorption 1 peut être de 3 l'ordre de 50 à lOOg/m3, alors que dans la colonne de désorption 3 Il cette concentration peut être de l'ordre de 500 à 1000 g/m3. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire toutes les variantes, notamment celles dont l'éventualité a été envisagée ci-dessus et selon lesquelles le gaz régénérateur serait indépendant du flux gazeux à épurer; dans ce cas, il serait possible d'utiliser d'autre gaz pour la phase de désorption, en particulier des gaz présentant des propriétés chimiques nécessaires à d'éventuelles réactions chimiques complémentaires devant s'effectuer en même temps que la phase de désorption. REVENDICATIONS 1. Installation pour la récupération de composés sulfurés, voire de soufre, contenus en faible concentration dans un flux de gaz résiduels ou fumées, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour la fixation par adsorption des susdits composés sur des particules d'une substance adsorbante, au moins une colonne d'adsorption (1) présentant à sa base un venturi (la) de mise en suspension destiné à recevoir le susdit flux de gaz et dans lequel sont délivrées, au-dessus de son col, des particules vierges - ou partiellement chargées - de la susdite substance adsorbante qui proviennent d'une réserve (5) et qui sont acheminées par un dispositif convoyeur (2), le flux issu de cette colonne d'adsorption (1) étant recueilli dans un premier appareil séparateur (6) d'où sort un flux de gaz épurés et dans lequel se trouvent captées des particules de la substance adsorbante chargées de composés sulfurés récupérés, 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, en aval du premier appareil séparateur (6), un dispositif régénérateur (10) pour la régénération par désorption des particules de substance adsorbante chargées de composés sulfures. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif régénérateur (10) est alimenté par un gaz régénérateur indépendant du flux gazeux à épurer. 4. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif régénérateur (10) est alimenté par une fraction du débit de gaz épurés sortant du premier appareil séparateur (6). 5. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le dispositif régénérateur (10) comporte au moins une colonne de désorption (11) présentant à sa base un venturi (lla) de mise en suspension destiné à recevoir le gaz régénérateur chaud et dans lequel sont délivrées, au-dessus de son col, des particules de substance adsorbante à régénérer qui proviennent d'un dispositif de transfert de particules (9) étanche aux gaz prévu à la base du premier appareil séparateur (6), et qui sont acheminées par un dispositif convoyeur (9a), le flux issu de cette colonne de désorption (11) étant recueilli dans un deuxième appareil séparateur (12) d'où sort un flux de gaz chargés en composés sulfurés, voire en vapeurs de soufre, et dans lequel se trouvent captées les particules de substance adsorbante régénérées. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la colonne de désorption (11) est située au-dessus de la réserve (5) et communique directement avec cette réserve, et en ce que le deuxième appareil séparateur (12) est situé au-dessus de la réserve (5) et communique avec cette réserve par l'intermédiaire d'un dispositif de transfert de particules (13) étanche aux gaz. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la réserve (5) présente des dimensions telles que les particules de substance adsorbante régénérées y séjournent au moins une demi-heure, et en ce que cette réserve (5) comporte, à sa base, des moyens d'introduction (4) du gaz régénérateur. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que ces moyens d'introduction (4) sont constitués par un lit fluidisé. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte, entre le dispositif régénérateur (10) et la colonne d'adsorption (1), un dispositif refroidisseur (20). 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif refroidisseur (20) comporte une colonne de refroidissement (21) présentant à sa base un venturi (21a) de mise en suspension destiné à recevoir un flux de gaz froids et dans lequel sont délivrées, au-dessus de son col, des particules de substance adsorbante régénérées et chaudes, acheminées à partir de la réserve (5) par un dispositif convoyeur (25), le flux issu de cette colonne de refroidissement (21) étant recueilli dans un troisième appareil séparateur (22) d'où sort un flux de gaz de refroidissement et dans lequel se trouvent captées les particules de substance adsorbante régénérées et refroidies, wa base de ce troisième appareil séparateur (22) communiquant avec le dispositif convoyeur (2). 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que diverses parties de l'installation permettant l'acheminement de la substance adsorbante, notamment les dispositifs convoyeurs (2, 25), les dispositifs de transfert de particules (9, 13), le fond de la réserve (5), le fond du troisième appareil séparateur (22), sont agencées de sorte que la substance adsorbante se trouve à l'état fluidisé. 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que ces parties de l'installation sont alimentées par un gaz de fluidisation. 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que ce gaz de fluidisation est constitué par les gaz épurés préalablement filtrés et amenés par réchauffage ou refroidissement aux températures convenant à ces parties de l'installation. 14. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la substance adsorbante est constituée par de l'alumine.