Brevet FR2157871A1 — publié le 19730608

La présente invention concerne un procédé de production de SO2 liquide par condensation totale directe d'un gaz contenant du SO2 sous pression. Le SO2 liquide est utilisé dans des proces sus de blanch@ment et de sulfonation pour traiter, en particulier, la cellulose et le sucre. Jusqu'à présent, on a produit le SO2 liquide par le procédé suivant : Le gaz SO2 est formé par la combustion du soufre ou d'une matière contenant du soufre dans un four, après quoi, ce gaz SO2 est abs@rbé à partir de l'ensemble des gaz de la combus tion dont la teneur en SO s pliotot faible. t mil@eu absorbant qui, dans la plupart des cas est l'eau, est par la suit débarrassé de son gaz SO2 par chauffage. Le gaz ainsi obtenu est ensuite refroide, séché et condensé pour obtenir du SO2 liquide. Ce procédé de production de S32 liquide se cc:rplique du fait que la quantité de SO2 qui est absorbée par l'eau décroît lorsque la température de l'eau croît. Ceci signifie que pour obtenir une concentration satisfaisante de SO2 dans l'eau, il faut que cette dernière soit à une temperature au plus égale à 18 C. Or, dans certaines conditions elimatiques. @l peut être impossible de disposer de grandes quantités d'eau se trouvant en-dessous de cette température. C'est pourqu@i @l est dans ces cas nécessaire d'augmenter la quantité d'eau, ce qui a pour conséquence d'augmenter la quantité de vapeur.Lorsque le gaz SO2 est évacué, l'eau en contient encore une faible quantité et ce, à une température voisine de 450C, ce qui signifie que cette eau chargée peut constituer un élément de pollution pour l'env@ronnement. En outre, ce procédé exige l'emploi d'un appareillage encombrant. La orésente invention concerne un procédé de production de SO2 liquide par condensation totale directe. Par ce procédé, la phase d'apsorp@ion et la phase suivante d'évacuation du gaz peuvent être supprrmées. Ce qui se braduit par une réduction de l'im por@ance de l'équipement et de l'espace exigé par ce dernier. Le procedé selon l'invention est principalement earactérisé en ce que le gas centerant @@ SO2 est consti@ue par les gaz de combustion du soufre. se trouvant à une pression comprlse entre 7 et 10 at., pression qui est maintenue au moins jusqu'à ce que le gaz SO2 ait été condensé, et en Ce que le gaz est refroidi dans un premier dispositif refroidisseur comprenant deux phases de refroidissement dans lesquelles le gaz est d'abord refroidi par contact direct avec une solution presque saturée de S02 dans l'eau puis refroidi indirectement après avoir été séché et enfin, refroidi dans un second dispositif refroidisseur à une température suffisamment basse pour que le gaz S02 soit presque entièrement condensé, le produit de la condensation, c'est-à-dire, du S02 liquide étant ensuite évacué. Par le procédé selon l'invention, le gaz contenant S02 est obtenu par la combustion dans un four du soufre ou d'une matière contenant du soufre. lie gaz contenant S02 est convenablement séché avec de l'acide sulfurique après la première phase de refroidissement. lie gaz résiduel non-condensable sortant du second dispositif refroidisseur peut avantageusement être conduit dans un échangeur de chaleur dans lequel ce gaz résiduel est chauffé-à partir de la basse température du second refroidisseur. La fraction d'énergie calorifique du gaz S02 qui a été absorbée par un milieu qui a refroidi indirectement le gaz dans le premier dispositif refroidisseur, est utilisée pour le chauffage du gaz résiduel dans l'échangeur de chaleur.Lorsque ce gaz résiduel est sorti de l'échangeur de chaleur, il peut être avantageusement dirigé sur une tour d'absorption dans laquelle les résidus possibles de S02 encore présents sont absorbés par l'eau. Cette eau est judicieusement utilisée pour le refroidissement du gaz contenant 502 dans la première phase de refroidissement. lie procédé selon l'invention concerne la production de S02 par condensation totale. lies tentatives qui ont jusqutà ce jour été faites pour produire du S02 liquide par condensation directe, se sont révélées trop coûteuses en considération du rendement obtenu. Par le procédé selon l'invention, le gaz contenant S02 qui est utilisé comme matière première est produit par combustion d'un corps contenant du soufre dans un four selon le brevet suédois 214 043.Dans ce four, la combustion s'effectue sous une pression comprise entre 7 et 10 at. lie gaz ainsi obtenu par cette combustion a une teneur en S02 voisine de 19 . Avec un rendement supérieur, cette teneur en S02 du gaz est augmentée. Par la combustion dans un four du type décrit dans la spécification du bre vet ci-dessus mentionné, le gaz produit se trouve à une température voisine de 1 2000C. Par refroidissement indirect, au moyen d'une solution presque saturée de S02 dans l'eau, solution administrée sous forme d'une série de jets en contact avec le gaz contenant S02, la température de ce gaz est abaissée à environ 90-950C.En utilisant une telle solution presque saturée de S02 dans l'eau pour le refroidissement direct, la quantité de S02 qui est extraite du gaz pour être dissoute dans la solution de refroidissement peut être maintenue à une valeur très faible. Après celawle gaz est refroidi indirectement à une température approximative de 300C. A ce stade, l'eau qui a été vaporisée au cours de la phase de refroidissement direct est condensée. Par la suite, le gaz est séché avec, de préférence, de l'acide sulfurique, bien que d'autres agents séchants puissent être utilisés avec succès. Du fait que le séchage a lieu à à un stade avancé du processus, les appareils pour les phases de production suivantes peuvent être constitués en acier au carbone normal, puisque les risques de corrosion se trouvent considérablement diminués. Gracie à cela, l'équipement va être peu croûteux. Le refroidissement final à une température permettant la condensation du gaz S02 va avoir lieu dans un réfrigérateur à fréon à deux étages. Afin d'obtenir une condensation quasi complète, le gaz est refroidi à une température égale à -650C. Le S02 liquide ainsi obtenu présente une très faible teneur en eau, seule ment quelques p.p.m. (parties par million) et peut être considéré comme répondant à l'appellation commerciale de 100 %. Afin d'obtenir une teneur en S02 du gaz résiduel non-condensable qui ne soit pas dangereuse pour l'environnement, ce gaz résiduel est amené à l'entrée d'une tour à absorption. Comme ce gaz résiduel se trouve à une température égale à -650G, il doit être chauffé avant d'être introduit dans la tour à absorption où l'agent d'absorption qui, habituelleet est l'eau, peut geler. Le gaz résiduel est, en conséquence, amené dans un échangeur de chaleur avant qu'il ne soit délivré à la tour à absorption. Le milieu émetteur de chaleur dans cet échangeur de chaleur peut avantageusement être le milieu qui, dans la phase de refroidissement indirect, a auparavant, refroidi le gaz contenant S02 et au par conséquent, absorbé de la chaleur. Dans la tour à absorption, les petites quantités de S02 qui n'ont pas été condensées, sont absorbées. De la tour, un gaz qui contient une très faible teneur en S02 et qui, par conséquent, ne présente aucun danger pour l'environnement, est évacué.Si on utilise de l'eau comme agent absorbant dans la tour à absorption, cette eau qui contient une faible quantité de S02 peut être amenée dans le premier dispositif de refroidissement pour la phase de refroidissement direct. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et qui fait référence au dessin ci-annexé représentant un schéma de fonctionnement d'une installation de production de S02 liquide. Du soufre fondu est amené à un four 1 par l'intermédiaire d'une canalisation 2. Dans ce four 1, le soufre est brûlé pour produire du S02 mélangé à l'air, mélange qui au moyen d'un compresseur 3 est porté à une pression comprise entre 8 et 9 at. Ce gaz de combustion qui présente une teneur en S02 voisine de 19 % et qui est porté a une température d'environ 1 2O00C quitte le four par une tubulure 4. Par l'intermédiaire de cette tubulure ou canalisation 4, le gaz est amené à une tour de refroidissement 5 comportant deux étages de refroidissement, l'un direct 6 et l'autre indirect 7. Lorsque le gaz de combustion est introduit dans la tour, il est directement refroidi par les jets d'une solution de S02 presque saturée dans l'eau.A ce stade, le gaz de combustion est refroidi à une température comprise entre 90-950C. La solution saturée de S02 dans l'eau est mise en circulation et est refroidie dans un échangeur-de chaleur par un milieu refroidissant qui est délivré par une canalisation 9 et qui est évacué de l'échangeur par une canalisation 10. A la partie supérieure de la tour de refroidissement, le gaz de combustion est à nouveau refroidi au moyen d'un dispositif refroidisseur à gaz 7. A partir de l'extrémité supérieure de la tour de refroidissement, le gaz de combustion qui se trouve maintenant porté à une température voisine de 30 C, est dirigé par une canalisation 11 sur une tour de séchage 12 dans laquelle le gaz est séché avec de l'acide sulfurique.Le gaz de combustion qui se trouve encore à une pression comprise entre 8 et 9 at., est dirigé sur un dispositif de refroidissement 13 cdnstitué par un réfrigérateur au fréon qui opère suivant un mode à deux étages. Dans ce réfrigérateur, le gaz est refroidi jusqu'à une température voisine de -650C. En raison de la haute pression (8-9 at.) et de la teneur en S02 du gaz, 19 % de ce gaz est presque complètement condensé et ce gaz condensé est évacué par une canalisation 14. Le gaz résiduel est dirigé par une canalisation 15 sur un échangeur de chaleur 16 dans lequel il est réchauffé à partir de la basse température régnant dans le réfrigérateur 13. Au moyen d'une canalisation 17, le gaz résiduel est amené à une tour à absorption 18 dans laquelle tous les résidus de S02 se trouvant dans ce gaz sont absorbés. Comme agent d'absorp tion dans cette tour, on utilisera, de préférence, l'eau. Cette eau peut être employée pour le premier refroidissement direct 6 et, à cet effet, elle est retournée à ce dispositif par une canalisation 19. lie gaz qui s'échappe à l'air libre par la canalisation d'évacuation 20 présente une très faible teneur en S02. Dans l'échangeur de chaleur 16, le milieu qui réchauffe le gaz résiduel et qui, en même temps, est refroidi par ce gaz est le'même milieu qui refroidit le gaz de combustion dans le dispositif de refroidissement indirect 7 faisant partie de la tour de refroidissement 5. Ce milieu circule dans les canalisations 21 et 22. Un appareil de ce type pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention peut être avantageusement conçu pour assurer une production presque automatique. REVENDICATIONS 1.- Procédé de production de S02 liquide par condensation directe totale d'un gaz sous pression contenant du S02, caractérisé en ce que le gaz contenant du S02 est un gaz de combustion se trouvant à une pression comprise entre 7 et 10 at., qui est maintenue au moins jusqu a la condensation du gaz, en ce que le gaz est refroidi dans un premier dispositif de refroidissement à deux étages, dispositif dans lequel le gaz est d'abord refroidi par contact direct avec une solution presque saturée de S02 dans l'eau puis refroidi indirectement, après quoi, le gaz est séché et enfin, refroidi dans un second dispositif de refroidissement à une température suffisamment basse pour que le gaz S02 se condense presque entièrement et soit évacué sous forme de S02 liquide. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenant le S02 est séché avec de l'acide sulfurique. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz résiduel qui n'est pas condensé dans le second dispositif de refroidissement est amené dans un échangeur de chaleur dans lequel le gaz est chauffé à partir de la basse température et dans lequel la partie de l'énergie calorifique du gaz S02 qui a été absorbée par un milieu agissant dans le refroidissement indirect du premier dispositif de refroidissement, est restituée pour le chauffage du gaz résiduel dans l'échangeur de chaleur. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gaz résiduel provenant de l'échangeur de chaleur est amené à l'entrée d'une tour à absorption dans laquelle tous les résidus de 5% sont absorbés dans laeau constituant le milieu absorbant de ladite tour. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'eau contenant les résidus de S02 absorbés dans la tour à absorption, est utilisée pour le refroidissement direct du gaz contenant du S02 dans le premier étage de refroidissement.