Brevet FR2265442A1 — publié le 19751024

l'invention a pour objet un procédé de lavage d'un gaz ou d'une vapeur par un solvant sélectif des impuretés. Elle concerne également un épurateur de gaz pour la mise en oeuvre du procédé. Pour éliminer d'un mélange de gaz (ou de vapeurs) un constituant a constituant une impureté, l'un des procédés employés consiste à faire circuler à contre-courant le mélange gazeux (ou (le vapeurs) et un solvant sélectif de a dans une colonne d'épuration, garnie en général d'anneaux Raschig d-estl- nés à accroStre la surface de contact du mélange de gaz (ou de vapeurs) avec le liquide. Le solvant, extrait au bas de la colonne avec a dissous, peut entre ensuite régénéré en vue de son réemploi en circuit fermé au contact d'une atmosphère dans laauelle la pression partielle de-a est inférieure à celle de ce constituant dans le mélange initial. le fonctionnement d'épurateurs de gaz de ce type nécessite des moyens de mise en circulation de fluides, c'est-àdire des pompes, surpresseurs ou ventilateurs Le but de l'invention est de se passer complètement de moyens de mise en circulation de liquide et de pouvoir utiliser, sans auxiliaires, la pression du gaz telle qutelle est en amont de l'épurateur. Cette pression de gaz sera par exemple celle qui résulte directement de la réaction chimique qui le produit dans un appareiI#(le réaction. Une application particulièrement intéressante, mais non limitative, (le l'invention sera l'élimination du gaz carbonique et de l'hydrogène sulfuré présents dans au méthane provenant de fermentation de matières organioues. Le but est atteint, dans le procédé selon l'invention, par le fait qu'on dispose le solvant dans une enceinte, dans~la- ocelle on introduit le gaz et d'où on l'extrait et on fait varier de -façon pulsatoire la pression totale du gaz drns l'enceinte Il est avantageux que le gaz soit introduit en continu en débit réglé sous pression- et qu'on règle la pression totale du gaz dans l'enceinte par tarage pulsatoire de la pression à la# sortie de l'enceinte. Il est également avantageux qu'on fasse communi ouer l'enceinte par un point bas avec un vase. l'épurateur selon l'invention est constitué par une enceinte, une conduite d'amenée à débit réglé à l'enceinte et une conduite d'évacuation de 11 enceinte de gaz sous pression, et un moyen de réglage pulsatoire de la pression dans la conduite d'évacuation de gaz. Il est avantageux que l'épurateur comporte un vase communiquant avec l'enceinte par un point bas de l'enceinte0 Le moyen de réglage pulsatoire de la pression dans la conduite d'évacuation peut être une valve hydrauliaue automatique. L'épurateur pourra comporter plusieurs enceintes en série ou en parallèle , auquel cas, un seul moyen de réglage pulsatoire de la pression suffira. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui sera donnée ci-après uniquement à titre d'exemple de modes de réalisation de l'invention. On se reportera à cet effet aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est la coupe schématique verticale d'un épurateur de gaz selon l'invention, - la figure 2 donne la représentation schématique d'une valve hydraulique automatique convenant à la mise en oeuvre de l'invention, - la figure 3 est la courbe représentant la variation de pression de gaz dans l'épurateur en fonction du temps, - la figure 4 est la vue en coupe d'un autre épurateur de gaz selon l'invention, - les figures 5 et 6 représentent les vues en coupe et en plan dlun autre épurateur de gaz selon l'invention. L'épurateür représenté à la figure 1 est constitué d'un empilement de cuvettes 1, séparées chacune en deux parties par une cloche 2, soit respectivement une enceinte 3 et un vase 4. les cuvettes sont garnies d'éléments d'activation d'échange de surface liquide, gaz tels eu' anneaux Raschig ou lamelles minces, comme il est connu en soi. Elles sont conçues pour etre remplies de solvant sélectif des impuretés du gaz à laver. les enceintes 3 délimitées par les cloches 2 communi auvent entre elles par des tubes verticaux latéraux 5 interrompus au-dessus de chaque cuvette par une plaque déflectrice 6, ouverte par un passage 7 du coté de la cloche 2, et constituant chicane pour le passage du gaz.Chaque tube 5 constitue, en série avec le passage 7, une conduite d'évacuation montante du gaz de l'une des enceintes 3 et d'amenée du gaz à l'enceinte supérieure suivante 3. Le gaz à épurer est amené au bas de la colonne dans le premier tube 5 par une canalisation 9 à travers une vanne de réglage de débit 10. La dernière enceinte 3, c'est-à-dire la plus haute, communique à travers son tube 9' avec une valve à fonctionnement pulsatoire, à commande pneumatique, mécanique ou électrique, qui la met ainsi en relation périodique avec une conduite d'évacuation ou un moyen de stockage, tel que gazomètre, comme il sera supposé ensuite. il est avantageux que la valve à commande pulsatoire soit automatique. Ce pourra être, par exemple, une valve du type décrit dans le brevet français 818 680. La figure 2 représente un mode de réalisation de valve hydraulique automatique convenant particulièrement bien à une application à l'invention. Cette valve est constituée par un récipient étanche 12 avec un tube d'entrée Il raccordé à la sortie 9' de la fig.1 et un tube de sortie 13. Le tube d'entrée 11 est prolongé dans le récipient 12 par un tube en U 14 renversé débouchant en un point haut et pourvu d'un orifice bas 15 réglable par un pointeau 160 L'épurateur fonctionne de la façon suivante: la valve 12 ayant interrompu la- communication qui existait préalablement entre l'épurateur et le gazomètre, le mélange gazeux (ou de vapeurs) en-provenance de la conduite 9 fait monter la pression dans les enceintes 3 sous les cloches Un constituant a au contact du solvant sly dissout. Le mélange de gaz (ou de vapeurs) continuant à arriver, la pression augmente et le liquide contenant a dissous est refoulé dans les vases 4 où il se dégaze. Lorsa,ue la pression à l'intérieur de l'épurateur atteint une valeur déterminée par le réglage de la valve, celle-cl met brus quement en communication l'épurateur avec le gazomètre où règne une pression moindre. Le gaz en surpression dans les enceintes 5 1 échappe rapidement vers le gazomètre. Le débit d'échappement étant très supérieur au débit d'arrivée, la pression tombe dans les enceintes et le solvant dégazé y pénètre à nouveau. La valve se referme et le cycle recormmenGe à une cadence plus ou moins rapide suivant-le débit d'arrivee du mélange gazeux (ou de vapeurs) à l'intérieur de l'épurateur et suivant le réglage de la pression de déclenchement de la valve. Bien entendu on règle la pression maximale de sorte qu'il subsiste toujours une garde d'eau entre enceinte et vase à la base de la cloche, afin d'éviter des pertes intempestives de gaz. A titre ae simple indication, avec une pression de l'ordre de 30 à 40 cm d'eau, par exemple, au départ, des enceintes en surpression, il est possible d'obtenir des oscillations du liquide de 15 à 20 cm de hauteur avec une contre-pression au gazomètre de 15 à 20 cm également. La figure 3 représente la courbe de pression dans les enceintes de 11 épurateur en fonction du temps. La figure 4 représente en coupe un épurateur à colonne à plateaux comportant des cuvettes à fond à deux niveaux convenant bien pour un épurateur de gaz carbonique à installer entre une cuve de fermentation méthanique et un gazomètre d'accumulation, à l'intérieur duquel règne une pression supérieure à la pression atmosphérique, entre lesquels est disposé l'épurateur. Des cuvettes 21 comportent un plateau central 22 entouré par un vase annulaire 23 décalé vers le haut. Plateau central 22 et vase 23 sont séparés par une gouttière 24 annulaire dans laquelle descendent les bords circulaires 25 de cloches 26 comprenant le plateau central 22 immédiatement supérieur. Des tubes centraux 27 font communiquer les enceintes 28 délimitées par les plateaux 22, les cloches 26 et le joint hydraulique formé par la gouttière 24 et le bord de cloche 25. A l'intérieur de chaque enceinte 28, un déflecteur central 29 oblige le gaz, arrivant par son tube 27 inférieur, à lécher le solvant du plateau 22 avant de le laisser s'échapper vers l'enceinte supérieure par le tuyau 27 supérieur. les capacités et les niveaux sont tels qu'au cours du fonctionnement et dans chaque cuvette le liquide passe complètement de 1'intérieur à l'extérieur de la cloche et inversement. La gouttière dans laquelle plonge le bord de chacune d'elles constitue un joint hydraulique s'opposant à un échappement intempestif du mélange gazeux à l'extérieur. Xe solvant employé peut, pour épurer du méthane de gaz carbonique, betre de l'eau, dans laquelle éventuellement, se forment des carbonates instables. Le solvant disparaissant par évaporation, ou entrai- nement, est remplacé par une arrivée à très faible débit (goutte à goutte) dans la cuvette supérieure. La rÉtartition dans les cuvettes se trouvant au-dessous se fait par débordement au cours au fonctionnement. On peut prévoir de placer la colonne d'épuration dans une enveloppe pour recueillir le constituant qui s'échappe du solvant à l'extérieur des cloches. les fi ures 5 et 6 représentent un mode de réalisation dans lequel l'enceinte et le vase sont superposés en une cellule et dans lequel le solvant s'écoule toujours dans le même sens, ce qui favorise l'élimination rapide de l'impureté lorsque celle-ci est gazeuse. Une enceinte 31 est surmontée par un vase 32, avec lequel elle communique par deux joints hydrauli oueds, l'un, 33, qui fait communiquer le fond de l'enceinte avec le haut du vase, et l'autre, 34, qui fait communiquer, par un siphon le fond du vase avec le haut de l'enceinte. Deux tubes perforés 35, 36, permettent, l'un 35 d'amener le gaz à épurer dans l'enceinte, l'autre 36, (l'évacuer le gaz épuré.A la-montée en pression le solvant passe de l'enceinte au vase par le Joint 33 et à la chute de pression, le solvant redescend dans l'encein- te par le siphon 34. De telles cellules peuvent etre arrangées en batteries en série ou en parallèle, avec une seule valve de commande Dans tous les modes de réalisation décrits, il est possible de contrtler l'atmosphère surmontant les vases pour en récupérer les constituants gazeux qui se dégagent, éventuellement par une mise en dépression. A cet effet, on pourra facilement recouvrir chaoue vase et relier leur atmosphère à un collecteur, ou enfermer l'ensemble de l'épurateur dans une enveloppe collectrice.Dans tous les cas on pourra utiliser commodément le fait que le fonctionnement de la valve de commande provoque un déplacement alterné du solvant vers l'intérieur de ltépura- teur où il se charge au constituant à éliminer, et vers l'extérieur où ce constituant stéehappe récupéré ou non. On peut également, lorsque-lès conditions opératoires le permettent, utiliser une pression relativement élevée, 0, bar par exemple, à ltentrée de l'épurateur, pourvu, bien entendu, qu'il ait été pr~vu~à cet effet, par exemple avec une (lénivella- tion suffisante entre enceinte et vase. On obtiendra alors ainsi une meilleure absorption du constituant à éliminer et une rapide évacuation de ce constituant, notamment s'il est gazeux, par un dimensionnement convenable de la surface des vases. REVENDICATIONS 1. Procédé de lavage d'un gaz ou d'une vapeur par un solvant sélectif des impuretés, caractérisé en ce qu'on dispose le solvant dans une enceinte dans laquelle on introduit le gaz et d'où on l'extrait et on fait varier de façon pulsatoire la pression totale du gaz dans l'enceinte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit le gaz en continu en débit réglé sous pression et on règle la pression totale de gaz dans enceinte par tarage pulsatoire de la pression à la sortie de l'enceinte. 3. Procédé selon 1lune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce mulon fait communiquer l'enceinte par un point bas avec un vase. 4. Epurateur de gaz pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué par une enceinte, une conduite d'amenée à débit réglé à l'enceinte et une conduite (l'évacuation de l'enceinte de gaz sous pression, #et un moyen De réglage pulsatoire de la pression dans la conduite d'évacuation de gaz 5. Epurateur de gaz selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un vase communiquant avec l'enceinte par un point bas de l'enceinte. 6. Epurateur de gaz selon l'une- quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce aue le moyen de réglage pulsatoire de la,pression dans la conduite d'évacuation de gaz, est une valve hydraulique automatique. 7. Epurateur de gaz selon l'une quelconque des reven dictions 4 à 6? caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs l'un aes deux modes en serie et en parallèle, enceintes montées selon au moins/ et un moyen unique de réglage pulsatoire de la pression est disposé dans la conduite d'évacua- tion de la dernière enceinte. 8 Epurateur de sas selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ensemule des enceintes est conformé en colonne à plateau. 9. Epurateur selon l'une auelconnue des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le vase est à un niveau supérieur à celui de l'enceinte auquel il est associé. IC. Epurateur selon l'une auelconnue ces revendications 8 et , caractrrisé en ce que les vases sont disposés annulai-- rement autour des enceintes. 11. Epurateur selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'une enveloppe étanche comportant des moyens d'extraction du solvant pollué ou des impuretés gazeuses surmonte les vases 12. Epurateur selon l'une (uelconGue des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que le vase comporte un point de débord denent relié à l'enceinte par un siphon, de telle sorte que le liquide échangé entre enceinte et vase et vase et enceinte circule toujours dans le même sens.