Brevet FR2263198A1 — publié le 19751003

La présente invention se rapporte à un appareil pour enlever l'hydrogène sulfuré et les polysulfures du soufre liquide, à la suite de la production de ce dernier par le procédé de Claus. Comme on le sait bien, on peut produire du soufre liquide dans le procédé de Claus, en faisant passer de l'hydrogène sulfuré (H2S), dans une chambre de combustion où la plus grande partie de l'hydrogène sulfuré est brûlé , pour produire du soufre, et de façon qu'environ un tiers du volume restant d'hydrogène sulfuré soit converti en dioxyde de soufre. Après refroidissement, l'hydrogène sulfuré et le dioxyde de soufre passent dans un convertisseur catalytique, où ils réagissent pour former du soufre liquide et de l'eau. Le soufre liquide préparé par ce procédé contient souvent des polysulfures d'hydrogène liquidoesous forme d'impuretés Les polysulfures liquides se décomposent lentement, et se transforment en H2S gazeux, sur une certaine période de temps, ce qui met en danger l'équipement et la santé des employés. Si le soufre liquide est transporté sans en enlever les impuretés, et quelles se transforment graduellement, durant le transport, en H2 S, des niveaux suffisamment élevés d'hydrogène sulfuré peuvent se produire, et dans certaines conditions, une explosion peut être provoquée. De même, les gaz produits qui s'échappent durant le traitement, peuvent mettre en danger les travailleurs lorsque le récipient est ouvert. Des tentatives antérieures pour réduire la teneur en hydrogène sulfuré dans le soufre liquide, ont habituellement mis en cause des procédés très compliqués, et peu pratiques pour des opérations commerciales. Par exemple, dans le brevet américain n0 3.364.655 est décrit un procédé dans lequel le soufre liquide est dégazé en y pulvérisant du soufre liquide. Dans le procédé enseigné par ce brevet, on ajoute de l'ammo- niac, et la température du soufre liquide est refroidie à environ 1250 C. Le soufre liquide est ensuite pulvérisé par passage dans des injecteurs ayant un diamètre de l'ordre de 7 mm. Ce système peut être utilisé à une faible échelle, mais, si il était mis en pratique à l'échelle commerciale, il poserait des problèmes inhérents qui sont envisagés par la présente invention.Non seulement les injecteurs sont d'une faible capacité, et limitent ainsi la production à une faible échelle, mais la nécessité d'ajouter de l'ammoniac introduit un autre ingrédient, qui peut réagir pour former un polysulfure d'ammoniac stable qui contaminerait le soufre liquide, en particulier si ce dernier est subséquemment utilisé pour fabriquer de l'acide sulfurique. La nécessité de refroidir le soufre liquide requiert un équipement de refroidissement supplémentaire, ce qui est un autre inconvénient. Enfin, l'Art antérieur ne mentionne pas le problème des polysulfures d'hydrogène, et la nécessité de les enlever. C'est par conséquent un objet de la présente invention de créer un laveur de gaz pour le soufre liquide, qui évite les dangers de l'expédition et de la conservation du soufre liquide, en enlevant sensiblement tout l'hydrogène sulfuré et en dissolvant les polysulfures d'hydrogène dans le soufre liquide. Ces objets et d'autres encore sont obtenus par un laveur de gaz liquide, comprenant une enveloppe externe allongée, qui communique avec un réservoir fermé de soufre liquide, d'où elle s'étend verticalement vers le haut, et un passage d'écoulement pour le soufre liquide, disposé dans laenveloppe, et s'étendant vers le bas dans le réservoir. Des ouvertures sont prévues dans des côtés opposé s du passage, qui sont décalées, pour éventer les gaz du passage, dans un passage annulaire d'évent du gaz, défini par l'enveloppe et le passage, et vers l'extérieur de l'enveloppe, à travers un passage d'évacuation du gaz qui y est prévu.Des chicanes inclinées vers le bas, verticalement espacées, s'étendent vers l'intérieur, dans le passage, au-dessus de chaque ouverture, en recouvrant le bord le plus interne de la chicane adjacente inférieure suivante, pour former un trajet d'écoulement en cascade, pour le soufre liquide, dans le passage. Des moyens sont également prévus pour amener du soufre liquide du réservoir à la chicane verticalement la plus élevée. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 donne le schéma de fonctionnement d'un mode de réalisation du procédé selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation d'un laveur de gaz construit selon la présente invention ;; - la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'un laveur de gaz construit selon la présente invention , - la figure 4 est une vue en coupe transversale du passage d'écoulement de l'appareil, faite suivant la section 4-4 de la figure 3 ; et - la figure 5 est une vue en perspective du passage d'écoulement de l'appareil illustré sur la figure 3. En se reportant maintenant aux dessins, et plus particulièrement à la figure 1, du soufre liquide à une température de l'ordre de 1380 C, et contenant des polysulfures d'hydrogène, est pompé d'une installation de production 1 selon le procédé de Claus, dans une tuyauterie appropriée, vers un grand réservoir fermé, illustré sous forme d'un réservoir de stockage 2.Ce réservoir peut avoir toute dimension, et dans un mode de réalisation c'est un réservoir de stockage de i3.200 tonnes, dans lequel le soufre liquide est conservé à la pression atmosphérique et à 1380 C. Par la mise en pratique de la présente invention, l'équilibre entre le polysulfure d'hydrogène, l'hydrogène sulfuré et le soufre liquide, est décalé, et les polysulfures d'hydrogène se décomposeront pour former de I 'hydrogène sulfuré et du soufre liquide comme suit :: Pour obtenir une agitation pour enlever l'hydrogène sulfuré occlus, un appareil 5 formant laveur de gaz vertical, est monté dans le réservoir 2, de façon à communiquer et a' s'étendre à partir du fond du réservoir 2, verticalement vers le haut, à travers et au-delà du sommet du réservoir 2, comme cela est illustré sur les figures 1 et 2. Une fois que le réservoir a été partiellement rempli, le soufre liquide qui y est conservé est pompé continûnent de ce réservoir, par un moyen d'alimentation en soufre liquide illustré sous forme d'une pompe 4 et d'une tuyauterie d'alimentation 16, vers le sommet du laveur 5, où le soufre liquide peut alors s'écouler en cascade sur une série de chicanes internes quinconcées 8. Dans le mode de réalisation de l'appareil illustré sur la figure 2, un passage d'écoulement de soufre liquide, est formé à la partie supérieure de l'appareil 5, au dessus du réservoir 2, par un certain nombre de plaques disposées verticalement 9, auxquelles sont fixées des chicanes 8. Les chicanes sont inclinées vers le bas, et recouvrent le bord le plus interne de la chicane adjacente plus basse suivante, pour créer un écoulement en cascade pour le soufre liquide. Des ouvertures 15 sont prévues dans des côtés opposés du passage d'écoulement, formé par les plaques 9 décalées, et communiquent avec un passage annulaire d'évent du gaz 14 défini par les plaques# 9 et une enveloppe externe allongée 10 à laquelle sont fixées les plaques 9.L'enveloppe communique et s'étend vers le haut à partir du réservoir 2, et elle comprend un passage d'évacuation du gaz illustré sous forme d'une hotte de ventilation 7. Des évents 19 sont prévus, pour éventer du gaz du réservoir 2 vers l'atmosphère. Dans la partie de l'appareil placée dans le réservoir 2, les chicanes 8 se composent de plaques droites 20, dont une sctrémité est coupée sous la forme d'un arc, pour correspondre à la forme de 1'enveloppe 10, et est attachée directement aux côtés internes de l'enveloppe, par tout moyen classique. En conformant la partie inférieure de l'appareil de cette façon, on augmente la zone d'écoulement du soufre. Ces plaques inférieures 20 continuent jusqu'au fond de l'appareil 5, si bien que, même lorsque le niveau du soufre dans le réservoir 2 est bas, le soufre entrant ne peut tomber librement sur plus de 30 cm. Cela évite une accumulation de charge d'électricité statique sur le soufre, et la production éventuelle d'une étincelle pouvant donner un incendie ou une explosion. Dans le fonctionnement du laveur de gaz, le soufre liquide s'écoule dans le tube 16, vers le bas sur le côté des plaques 9, sur les chicanes inclinées 8, d'une chicane à la suivante, par un écoulement en zig zag, jusqu'au passage d'écoulement formé dans l'appareil 5. Cet écoulement en cascade dans l'appareil, agite le liquide, augmente la surface du soufre liquide, et facilite la séparation des polysulfures d'hydrogène en H23 et soufre liquide. Le H2S gazeux s'échappe alors du soufre, passe dans les ouvertures d'évent 6 prévues dans la partie inférieure de l'enveloppe dans le réservoir 2, et est recueilli dans la partie supérieure du réservoir 2. Le gaz s'échappe du réservoir par les évents 19.Le gaz s'échappant du soufre liquide à la partie supérieure de l'appareil, est éventé par les ouvertures 15, le passage 14, et la hotte de ventilation 7, à l'extérieur de l'enveloppe 10. Une fois que le soufre liquide a passé dans le laveur 5, il s'étale sur la surface du soufre liquide dans le réservoir, permettant à une plus grande quantité d'hydrogène sulfuré de s'échapper. Des ouvertures 21 sont prévues dans l'enveloppe 10, près du sommet du réservoir, pour éventer l'hydrogène sulfuré gazeux du réservoir dans le passage 14. Après un traitement suffisant, le soufre liquide épuré dans le réservoir 2, en est pompé par la pompe 17, à travers la tuyauterie appropriée 18, vers des wagons citernes ou autres récipients appropriés pour expédition aux utilisateurs. Un autre mode de réalisation qui peut facilement être adapté à la présente invention, consiste à recueillir le gaz s'échappant aux évents 7 et 19,# et à recycler lthydrogene sulfuré gazeux, à travers l'installation de production 1, pour convertir cet hydrogène sulfuré en soufre liquide. Les dimensions typiques de la tour illustrée sur la figure 2 seraient de l'ordre de 9,75 m de haut, dont 1,52 m faisant saillie au-dessus du sommet du réservoir de stockage. Les chicanes internes pourraient avoir environ 0,4 m de hauteur, avec une séparation verticale de 0,3 m entre chaque chicane au centre de la tour. Une pente typique de la surface horizontale de chaque chicane serait de 2,5 cm par 28 mm. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation du laveur de gaz, dans lequel le passage d'écoulement du soufre liquide se compose d'un cylindre allongé 22 disposé coaxialement dans 1'enveloppe 10. Le cylindre se termine avant l'extrémité verticalement supérieure de l'enveloppe lo, pour former une chambre 23 à son extrémité supérieure. Des ouvertures 15 sont prévues dans des côtés opposés du cylindre 22, qui sont décalées, et communiquent avec le passage 14 d'évent du gaz défini entre le cylindre 22 et l'enveloppe 10. Les ouvertures se terminent dans le cylindre 22 au-dessus du niveau minimal de soufre dans le réservoir 2, mais des chicanes supplémentaires 15a sont disposées en dessous des ouvertures dans le cylindre 22, une en dessous et une au dessus du niveau minimal de soufre liquide dans le réservoir, pour empêcher une chute libre du soufre à partir d'une distance excessive. Un moyen de liaison, illustré sous forme d'un manchon discontinu 24, relie le cylindre 22 au réservoir de stockage, et lé réservoir de soufre liquide au passage d'écoulement.Chaque chicane 8 est également munie de moyens de diversion d'écoulement du soufre liquide, illustrés sous forme de plaques rectangulaires 25, disposées en quinconce sur la surface supérieure de la chicane. Les plaques agitent encore le soufre liquide qui s'écoule sur les chicanes, et augmentent leur surface, pour faciliter la libération du gaz. La chambre 23 contient un moyen pour séparer les vapeurs entraînées du gaz qui s'échappe, illustré sous forme d'un tamis 26 contre les entraînements. Des moyens pour chauffer le tamis, illustrés sous forme de serpentins de vapeur 27, sont également prévus, et ils servent à enlever le soufre liquide condensé sur le tamis 26, et à le ramener au réservoir 2. Comme dans le mode de réalisation antérieur, un moyen pour amener du soufre liquide à la chicane supérieure est prévu, et il comprend une tuyauterie d'alimentation 16 et une chicane 28 en forme de U. Un mtehon de vapeur et un isolement sont également prévus dans l'enveloppe lo. Dans un mode de réalisation du laveur de gaz illustré sur les figures 3 à 5, l'aire en section transversale de l'enveloppe 10 par rapport à l'aire en section transversale du cylindre 22 pourrait être dans le rapport de 3 : 1. Le passage d'évacuation du gaz 7 peut avoir environ 6,1 m de long ; le cylindre 22 environ 10,9 m de long ; et les pliques 25 environ 7,6 cm de hauteur verticale et 15,24 cm de longueur horizontale, et espacées d'une distance de 1'ordre de 15,24 cm. Le fonctionnement de ce mode de réalisation du laveur est sensiblement le même que celui de la figure 2. Pour déterminer l'efficacité de la présente invention, pour réduire l'hydrogène sulfuré et le polysulfure dans le soufre liquide, les essais suivants ont été entrepris, en faisant bouillonner de l'azote à travers un échantillon pesé de soufre, puis en faisant passer l'azote dans un train d'absorption consistant en un sécheur au perchlorate de magnésium, puis en le faisant passer dans un absorbeur de sulfure d'hydrogène au phosphate de cuivre activé. Avec ce procédé, l'exemple suivant illustre l'efficacité de la présente invention pour réduire le polysulfure d'hydrogène dans le soufre liquide.On a trouvé que des échantillons de soufre liquide, prélevés dans le réservoir de stockage de 13.200 t, avant traitement dans le laveur, lorsqu'ils sont analysés pour trouver la teneur équivalente en hydrogène sulfuré selon le procédé décrit ci-dessus, contiennent entre 170 ppm (parties par million) et 218 ppm. Après vieillissement durant 4 jours et un passage dans le laveur, la teneur équivalente en hydrogène sulfuré du soufre liquide, est réduite à une valeur située entre 46 et 39 ppm. En faisant passer continûment le soufre liquide dans le laveur, la teneur équivalente en hydrogène sulfuré du soufre liquide, peut être encore réduite. Comme autre illustration de l'efficacité du procédé selon la présente invention, du soufre liquide ayant été prétraité selon la présente invention, et expédié dans un wagon citerne scellé durant 8 jours, produisit de l'hydrogène sulfuré à un taux de 53,24 litres par tonne. Le soufre liquide n'ayant pas été traité selon la présente invention, nais expédié directement de 1'installation de production, et dans un wagon citerne scellé, durant le mê,me temps, produisit de l'hydrogène sulfuré au taux de 141 litres par tonne. Cette réduction marquée en hydrogène sulfuré équivalent, fût accomplie uniquement par un passage dans le laveur. Tandis que les modes de réalisation illustrés de la présente invention utilisent une circulation continue du soufre liquide durant la conservation, un autre mode de réalisation que l'on a trouvé très avantageux, consiste à utiliser deux réservoirs. Dans un réservoir, le soufre est conservé durant 1 à 8 jours, pendant ce temps, l'hydrogène sulfuré se produit lentement, et est éventé dans l'atmosphère. Après cette période de stockage, le soufre liquide est pompé vers un second réservoir, qui comprend le laveur de gaz décrit. Tandis que le soufre liquide se trouve dans ce second réservoir, il est mis en circulation dans la tour durant une période de temps suffisante pour que tout le soufre circule au moins deux fois. De cette façon, la teneur en polysulfure d'hydrogène peut de même être réduite à des niveaux suffisamment faibles pour permettre une manipulation sûre durant la conservation et l'expédition. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprena tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Laveur de gaz pour le soufre liquide, pour en enlever de l'hydrogène sulfuré et des polysulfures, disposé dans un réservoir fermé, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe externe allongée communiquant avec ledit réservoir d'où elle s'étend verticalement vers le haut, et comprenant un passage d'évacuation du gaz pour éventer du gaz vers l'extérieur de ladite enveloppe un passage d'écoulement du soufre liquide, disposé dans ladite enveloppe et s'étendant vers le bas dans ledit réservoir, comprenant une première série d'ouvertures espacées disposées d'un côté dudit passage, et une seconde série d'ouvertures espacées disposées dans un côté opposé, et décalées par rapport à ladite première série d'ouvertures, ladite enveloppe et ledit passage définissant entre eux au moins dans une partie de ladite enveloppe, un passage annulaire d'évent du gaz communiquant avec lesdites ouvertures, pour éventer du gaz dudit passage dans ladite enveloppe, et vers l'extérieur de ladite enveloppe à travers ledit passage d'évacuation du gaz ; un certain nombre de chicanes verticalement espacées, inclinées vers le bas, disposées dans ledit passage et soy étendant vers l'intérieur, au-dessus de chacune desdites ouvertures de façon alternée, chacune desdites chicanes s' éten- dans dans ledit passage au-delà du bord de la chicane adjacente inférieure suivante, pour former un écoulement en cascade pour le soufre liquide dans ledit passage l et un moyen, relié audit réservoir et s'étendant vers l'intérieur dans ledit passage, pour amener du soufre liquide provenant dudit réservoir vers la chicane verticalement la plus élevée, ledit passage d'écoulement du soufre liquide étant formé par un cylindre allongé disposé coaxialement dans ladite enveloppe externe, et dans la partie de ladite enveloppe disposée au-dessus dudit réservoir, par un certain nombre de plaques verticales, disposées dans ladite enveloppe en en étant espacées, pour définir ledit passage annulaire d'évent du gaz, 2. Laveur selon la revendication I, caractérisé en ce que le cylindre précité se termine avant l'extrémité de 1'enveloppe précitée, pour y former une chambre au-dessus dudit cylindre, et en ce qu'on prévoit de plus un moyen disposé dans ladite chambre pour séparer des vapeurs entraînées du gaz éventé vers l'extérieur de ladite enveloppe, à travers le passage précité d'évacuation du gaz. 3. Laveur selon la revendication 2, caractérisé en z-~e que le moyen de séparation précité se compose d'un tamis contre les entraînements. 4. Laveur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un moyen pour chauffer le moyen de séparation précité, et provoquer ainsi l'enlèvement au soufre liquide condensé recueilli sur ledit moyen de séparatiol, et le ramener au réservoir précité. 5. Laveur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de chauffage précité se compose de serpentins de vapeur disposés dans la chambretprécitée près du moyen de séparation précité. 6. Laveur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ouvertures précitées se terminent dans le passage daécoulement précité, verticalement au-dessus d'un niveau minimal de soufre liquide dans le réservoir précité, et en ce qu'on prévoit de plus un certain nombre de chicanes supplémentaires disposées dans ledit passage d'écoulument, au moins l'une desdites chicanes supplémentaires étant disposée en dessous dudit niveau minimal de soufre liquide, et au moins l'une desdites chicanes supplémentaires étant disposée audessus dudit niveau minimal. 7. Laveur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on prévoit de plus un moyen disposé dans le réservoir précité avec lequel il communique, pour relier le passage d'écoulement précité audit réservoir de soufre liquide. 8. Laveur selon la revendication 7, caractérisé en que le moyen de liaison précité se compose d'un manchon discontinu disposé à l'extrémité inférieure du passage d'écoulement précité. 9. Laveur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un moyen de diversion d'écoulement du soufre liquide, disposé sur les chicanes précitées, pour agiter le soufre liquide s'écoulant dans ledit passage d'écoulement. 10. Laveur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de diversion précité se compose d'un certain nombre de plaques dirigées vers le haut, disposées en quinconce à la surface supérieure de chacune des chicanes précitées.