Brevet FR2336162A1 — publié le 19770722

La présente invention concerne l'élimination du sulfure d'hy- drogène a'un mélange de gaz. Dans de nombreuses branches de l'industrie et notamment dans celle du pétrole, la nécessité d'éviter les pollutions a rendu né cessaire d1 éliminer plus complètement les constituants nuisibles et/ou gênants des effluents gazeux avant leur relâchement à l'atmosphère. De plus, les gaz utilisés dans de nombreux procédés chi mies doivent avoir une composition spécifique La difficulté consiste à séparer les gaz les uns des autres de manière suffisamment efficace et économique et S se débarrasser des gaz indésirables dans les mêmes conditions Un gaz qui pollue de façon particulièrement gênante est le sul- fure d'hydrogène.Le sulfure d'hydrogène de meme que divers autres composés du soufre sont à la fois désagréables et toxiques. Par exemples le sulfure d'hydrogène peut provoquer des corrosions et est toxique a partir d'une certaine concentration. Héme en concen tration beaucoup inférieure à la limite de toxicité, le sulfure d'hydrogène a une odeur désagréable. L'élimination du sulfure d'hydrogène est compliquée par le fait qu'il est souvent mélangé a d'autres gaz Un mélange gazeux fré- quent contient du sulfure d'hydrogène et du dioxyde de carbone, Outre éventuellement quelques autres gaz. Le dioxyde de carbone est habituellement toléré et n'est pas considéré comme polluant. Il peut donc être relâché à l'atmosphère. On cannait de nombreux procédés permettant d'éliminer simultanément le sulfure d'hydro gène et le dioxyde de carbone d'un courant gazeux et quelques-uus qui permettent d'éliminer préférentiellement le sulfure d'hydrogè ne. La monoéthanolamine et la diéthanolamine sont utilisées isolé- ment ou en combinaison dans certains de ces procédés.D'autres sont exécutés au moyen de carbonate de propylène, d'une combinaison d'un carbonate de métal alcalin et d'un arséniate de métal alcalin et d'autres encore au moyen d'un mélange de l,l-dioxyde de tétra hydrothiophène et d'alkanolamines Il est connu aussi d'utiliser une solution aqueuse alcaline pour éliminer simultanément le dioxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène, puisque la solubilité de ces deux gaz augmente à mesure que le pH de la solution aqueuse stklbret Les détails de différents procédés connus pour lé traitement de mélanges de sulfure d'hydrogène avec d'autres gaz ont déjà été décrits.On peut se référer, par exemple, a "The Oil and Gas Journal", 14 Aout 1967, page 131 et 3 Juin 1968, page 90, de même qu 'à "Chemical Engineering, 15 Mai 1972, page 66. Ces divers procédés connus exposent à des inconvénients, comme la nécessité d'ajouter des réactifs frais à mesure de la consommation Ou d'effectuer une régénération. De plus, le pH de certains systèmes doit être maintenu à une valeur déterminée au préalable exigeant une surveillance et des manipulations ininterrompues. D' autre part, de nombreux procédés classiques ne permettent pas de se débarrasser dans de bonnes conditions du sulfure d'hydrogène après son passage en solution. Le brevet des Etats-Unis d1Amérique n0 3.576.738 décrit un procédé d'oxydation catalytique du sulfure d'hydrogène en solution dans un milieu aqueux, Ce procédé ne vise toutefois pas a séparer le sulfure d'hydrogène mélangé à d'autres gaz, mais uniquement le traitement du sulfure d'hydrogène déjà en solution aqueuse. Beaucoup des inconvénients des procédés connus sont évités dans le procédé de l'invention, suivant lequel le sulfure d'hydrogène est absorbé préférentiellement dans une solution aqueuse a partir d'un mélange comprenant du dioxyde de carbone et du sulfure d'hy- drogène. Dans une forme de réalisation préférée, le sulfure d'hydrogène i l'état dissous est oxydé catalytiquement en soufre élémentaire. L'invention a pour objet un procédé, suivant lequel le sulfure d'hydrogène contenu dans un mélange gazeux avec du dioxyde de carbone est éliminé préférentiellement de ce mélange et peut, si la chose est désirée, autre converti en soufre élémentaire. L'invention a pour objet un procédé d'élimination préférentiel du sulfure d'hydrogène d'un mélange gazeux le comprenant avec du dioxyde de carbone, suivant lequel on met le mélange gazeux en contact avec une solution aqueuse contenant des ions bivarbonate en concentration suffisante pour établir un écart à 1'équilibre empêchant la dissolution sensible du dioxyde de carbone. La solution aqueuse peut contenir aussi des sels inertes. Suivant une forme de réalisation préférée, le sulfure d'hydrogè- ne en solution aqueuse lors du contact est oxydé, sous l'effet catalytique d'ions de métaux de transition, en soufre, par réaction en milieu aqueux avec de l'oxygène dissous. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 1.918.153 précise que la réaction progresse de gauche à droite du fait que le dioxyde de carbone est un acide un peu plus fort que le sulfure d'hydrogène, mais la Demanderesse a découvert à présent que cette réaction progresse de droite à gauche sous la pression atmosphérique lorsque la concentration an ions bicarbonate reste élevée dans le milieu aqueux Les concentrations nécessaires en ions bicarbonate sont indiquées ci-après. Ensuite, si la chose est désirée, le sulfure d'hydrogène dissous est oxydé catalytiquement, & sous 1 'effet d'ions d1 un métal de transition en solution, jusqu'en soufre élémentaire, au moyen d'oxygène dissous. Dans une forme de réalisation typique de la invention, le mélange gazeux comprenant le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone est mis au contact d'une solution contenant à l'état dissous des ions bicarbonate1 des ions de métal de transition et de a oxygène. Comme l'oxydation catalytique du sulfure d'hydrogène en soufre est rapide, la dissolution du sulfure d'hydrogène ne précède guère la réaction catalytique. Dans une autre forme de réalisation typique, le sulfure d'hydrogène est dissous en premier lieu et la solution aqueuse le contenant est amenée dans une autre installation où l'oxydation catalytique du sulfure d'hydrogène en soufre est exécutéc Le procédé de l'invention est particulièrement applicable lorsque le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone se trouvent à l'état de phase gazeuse et qu'il est désirable de se débarrasser du sulfure d'bydrogène, tandis que le dioxyde de carbone peut autre relsoné Le procédé de 1a invention offre des avantages particuliers lorsque la concentration en dioxyde de carbone est relativement élevée par rapport à celle en sulfure d'hydrogène Il en est ainsi parce que dans un système alcalin classique, le dioxyde de carbone s' ab- sorbe en proportion de sa concentration et fait baisser le pH du système au point que le sulfure d'hydrogène n'est plus absorbé et qu'un supplément d'alcali doit autre ajouté au milieu aqueux. Le procédé de l'invention évite les fluctuations importantes du pH de la solution aqueuse, du fait que celle-ci contient des ions hicar- bonafe. B;on que la validité de l'invention ne soit liée à celle d'aucune hypothèse particulière concernant les mécanismes de réaotion, la Demanderesse est portée à croire que la dissolution chi zigue s'opère suivant l'invention comme décrit ci-après. in se dissolvant dans l'eau, le dioxyde de carbone donne lieu En présence d'un excès d'ions bicarbonate dans la solution aqueuse, comme il en est dans le procédé de 1'invention, la solubilité à l'équilibre de l'acide carbonique (H2C03) diminue et dès lors la solubilité du dioxyde de carbone s'atténue et le pH de la solution reste stable. La solubilité du sulfure d'hydrogène en milieu aqueux est régie par ltéguilibre ci-après La solubilité à l'Vquilibre du sulfure d'hydrogène diminue lorsque le pE de la solution baisse. Comme les ions bicarbonate ont pour effet de maintenir le pH à une valeur élevée et d'empêcher la dissolution du dioxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène s'absor- be préférentiellement dans la solution aqueuse. Par conséquent, le sulfure d'hydrogène se dissout An un pourcentage plus élevé que le dioxyde de carbone. Suivant l'invention, la dissolution est effectuée par contact du gaz contenant le sulfure d'hydrogene et le dioxyde de carbone avec une solution aqueuse riche en ions bicarbonate. Ce contact peut être exécuté dans tout appareil classique pour le contact des liquides et des gaz Par exemple, la solution aqueuse peut être pulvérisée dans le mélange gazeux ou bien s'écouler dans une tour à garnissage. Le gaz peut aussi barboter dans un récipient contenant la solution aqueuse. Le mode particulier de contact de la solution aqueuse contenant les ions bicarbonate avec le mélange gazeux contenant le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone est laissé A l'appréciation du spécialiste.Des lors, toute technique classique et efficace de mise en contact convient aux fins de 1'invention. Le spécialiste peut aisément choisir un procédé efficace pour éliminer la quantité voulue de sulfure d'hydrogène d'une alimentation gazeuse déterminée. Les ions bicarbonate de la solution aqueuse peuvent être apportés par un ou plusieurs sels hydrosolubles quelconques comprenant des anions bicarbonate, comme le bicarbonate d'ammonium, de sodium, de potassium, de magnésium ou de calcium ou bien de l'un ou l'autre métal de transition. Les bicarbonates de sodium et de po tassium sont préférés parce qu'ils sont très solubles dans l'eau et fort stables et ne tendent pas à former des incrustations mi neurales à la surface de l'appareil de contact pour le gaz et le liquide et de ses accessoires. lors de l'utilisation azun bicarbonate du type ici-dessus, les ions bicarbonate existent immédiatement dès la dissolution du sel dans l'eau et dès lorsd la sélectivité en faveur de la dissolution du sulfure d'hydrogène existe dès le début du contact avec le dioxyde de carbone et le sulfure d'hydrogène En variante et suivant une autre forme de réalisation de 1' in- vention, il est possible d'utiliser dans le procédé des carbonates de divers métaux.Dans cette forme de réalisation, les carbonates hydrosolnbles sont dissous dans le milieu aqueux et mis au contact d'une source de dioxyde de carbone convertissant les ions carbonate en ions bicarbonate, comme illustré ci-après La solution résultante contenant des ions bicarbonate absorbe alors sélectivement le sulfure d'hydrogène. Le dioxyde de carbone pour la conversion des ions carbonate en ions bicarbonate peut être le composé pur, auquel cas un bref conditinnnement, comprenant la conversion des ions carbonate en ions bicarbonate, précède la séparation du sulfure d'hydrogène d'un mélange contenant non seulement du dioxyde de carbone, mais aussi du sulfure d'hydrogène. Toutefois, comme la conversion des ions carbonate en ions bicarbonate est fort rapide, le mélange gazeux de sulfure d'hydrogène et de dioxyde de carbone peut servir de source de dioxyde de carbone. Un traitement préalable par le dioxyde de carbone pur n'est alors pas nécessaire. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, il est possible d'utiliser des phosphates hydrosolubles d'azmnonium, de métaux alcalins ou de métaux alcalino-te=eux. Des sels convenables sont, par exemple, l'orthophospnate d'ammonium dibasique ou tribasique, le phosphate de sodium dibasique ou tribasique, le phos phate de potassium dibasique ou tribasique, le phosphate de cal ciue dibasique ou tribasique, le phosphate de magnésium dibasique ou tribasique et le phosphate de baryum dibasique ou tribasique. Lors de l'utilisation de ces phosphates, le dioxyde de carbone est absorbé par la solution, tandis qu'apparaissent des ions bit carbonatez Le procédé peut 8tre schématisé comme suit dans un cas particulier : De cette façon, il se forme des ions bicarbonate qui inhibent une dissolution plus poussée du dioxyde de carbone. 'autres sources d'ions bicarbonate entrant dans le cadre de l'invention sont évidentes pour le spécialiste. Des sels inertes ou neutres, c'est-à-dire des sels qui ne confurent aucun caractère acide ou basique d une solution aqueuse, peuvent aussi titre contenus avec les bicarbonates dans la solution aqueuse utilisée suivant l'invention. Toutefois, les sels qui alcanilisent ou acidifient une solution aqueuse, comme les carbonates, ne sont pas admissibles dans la solution aqueuse de l'inven- tion, sauf à l'état de trace n'exerçant qu'un effet minime. La concentration en sel apportant les ions bicarbonate doit être suffisamment élevée pour établir un écart å îa équilibre empochant la dissolution du dioxyde de carbone en quantité sensible dans la solution aqueuse. La dissolution du sulfure d'hydrogène est d'autant plus aisée que la concentration en ions bicarbonate est plus élevée, La concentration maximale en ions bicarbonate est imposée par des considérations d'ordre pratique, comme la so lubilité du bicarbonate choisi en partirulier, la concentration la plus favorable en sulfure d'hydrogène de la solution aqueuse au sortir de l'appareil de contact, l'allure de circulation désirée pour le liquide dans l'appareil de contact et l'efficacité de lavage désirée. Des solutions contenant des ions bicarbonate à raison de 0,01 à 0,25 mole par litre de carbonate solubilisé ou une quantité équivalente de tout autre sel bicarbonique sont préférées Dans le procédé de 1a invention, la dissolution peut être exé cutée dans les conditions ambiantes de température et de pression. La bonne marche du prooedé de 1a invention n'exige pas des conditions sévères. après sa dissolution, le sulfure d'hydrogène peut réagir avec l'oxygène dissous pour donner du soufre élémentaire au second stade important du procédé. Comme déjà indiqué, tant la dissolution du sulfure d'hydrogène que l'oxydation de celui-ci se font dans le méme appareil, par exemple un récipient rempli de liquide. Dans ce cas, la dissolution et l'oxydation du sulfure d'hydrogène sont simultanées à mesure de I 1exécution du procédé. Dans un autre cas possible mentionné, la dissolution du sulfure d'hydrogène est e*catée dans un autre appareil que 1 'oxydation. Dans un cas comme dans l'autre l'oxydation doit autre exécutée dans une solution aqueuse contenant, en plus du sulfure d'hydrogène, des ions de métal de transition dissous, comme catalyseurs, et de l'oxygène dissous. Le catalyseur préféré pour cette réaction est un métal de transition soluble, plus spécialement a la état ionique. La forme habituelle du catalyseur est la forme saline. Des sels solubles du nickel, du cobalt, du manganèse, du cuivre et du fer, par exemple, conviennent à cette fin. La quantité de catalyseur doit être suffisamment importante pour conférer l'activité catalytique et favoriser la réaction du sulfure d'hydrogène avec l'oxygène. Des quantités atteignant à peine 1 partie en poids de catalyseur pour 2.000 parties en poids de sulfure d'hydrogène conviennent. Le catalyseur peut etre pris en toute quantité jusqu'S sa limite de solubilité dans la solution aqueuse. En pratique, des quantités de plus de 1 partie de catalyseur pour 20 parties de sulfure d'hydrogène n'améliorent pas apprciabIeeent l'activité catalytique.Il est préférable de prendre environ 1 partie de catalyseur pour environ 50 à 200 parties de sulfure dthydrogène L'eau doit contenir de l'oxygène dissous en quantité au moins stoechiométriqueeent suffisante pour la conversion du sulfure d'hydrogène dissous en soufre élémentaire. Un excès d'oxygène peut Etre nécessaire pour une réaction plus complète. L'oxygène peut être dissous dans la solution aqueuse de toute manière appropriée. Par exemple, 1'oxygène peut être introduit dans la solution aqueuse par barbotage ou bien par pulvérisation de la solution en un fin brouillard au contact de la source d'oxygène. L'oxygène peut être dissous dans la solution aqueuse suivant différentes techniques connues, lesquelles ne sont pas critiques pour la bonne marche du procédé. Tolite source commode d'oxygène convient, notamment, sans limi tation, l'oxygène pur et l'air. Le procédé de l'invention peut etre exécuté dans les conditions ambiantes de température et de pression, si la chose est désirée. Il n'exige pas l'entretien de conditions sévères. L'invention peut donc être exécutée dans un appareillage peu onéreux. Le temps de contact entre le mélange gazeux contenant du sulfure dthydrogène et du dioxyde de carbone et la solution aqueuse doit être suffisant pour qu'il s'établisse un équilibre assurant la dissolution de la quantité maximale de sulfure d'hydrogène. En règle générale, lorsque les conditions d'incorporation sont favotables, un contact de plus de 20 secondes est rarement nécessaire pour l'établissement de l'équilibre qui est souvent atteint en 1 seconde sinon moins. Le temps de contact nécessaire dépend pour beaucoup d'autres variables, comme la dimension des bulles et l'efficacité de mélange. Le temps de contact est d'autant plus bref que l'efficacité de mélange est meilleure. Ces différentes variables interviennent dans la conception de l'appareillage. EXEMPLE 1 - Le présent exemple illustre l'aptitude d'une solution aqueuse non aérée d'ions bicarbonate à séparer sélectivement le sulfure d'hydrogène d'un mélange de dioxyde de carbone et de sulfure d'hy hydrogène. On amène une solution aqueuse au sommet de 1'appareil de contact au bas duquel on la soutire. On fait barboter au fond de appareil de contact, à contre-courant de la solution aqueuse, un mélange binaire comprenant 96,33 % de dioxyde de carbone et 3,67 % de sulfure d'hydrogène. On effectue deux expériences en prenant pour la première une solution aqueuse exempte de bicarbonate et pour la seconde une solution aqueuse contenant du bicarbonate de sodium. Le temps de contact du gaz avec le liquide est d'environ 3 secondes dans les deux cas. les résultats ci-après montrent que l'addition du bicarbonate augmente la capacité de la solution aqueuse à dissoudre le sulfure d'hydrogène plutôt que le dioxyde de carbone. Composition du mélange gazeux Constitution de la avant après solution en contact traitement traitement avec Exp. X0, H2S %, C02 ofO, H2S %, C02 3,67% E2S et 96,33%C02 1 3,67 96,33 1,8 98,2 2 3,67 96,33 0,76 99,24 bicarbonate de sodium EXEMPIE 2 On utilise comme décrit ci-après un appareil de contact-form d'un tube en verre vertical et rempli de billes de verre. On amène une solution aqueuse au sommet de l'appareil de contact dans lequel on la laisse 5 'écouler et au bas duquel on la soutire. On fait barboter au bas de l'appareil de contact, à contre-courant de la solution aqueuse, un mélange gazeux de 95,5 % de dioxyde de carbone et de 4,5 % de sulfure d'hydrogène. On effectue cinq expériences. Pour la première, on introduit uniquement de oxygène dans la solution aqueuse. Pour la seconde et la troisième, on introduit de I 'oxygène dans la solution aqueuse contenant du bicarbonate. Pour la quatrième, on introduit de l'oxygène dans la solution aqueuse comprenant du chlorure de nickel comme catalyseur. Pour la cinquième, on introduit de l'oxygène dans la solution aqueuse contenant du bicarbonate de sodium, outre du chlorure de nickel comme catalyseur. Le temps de contact entre le gaz cide et la solution aqueuse est d' à peu près 2 secondes. Conte il ressort du tableau ci-après, la capacité de la solution aqueuse & éliminer le sulfure d'hydrogène augmente de 1'ex- périence 1 2t l'expérience 5. Exp. H2O dans le gaz, % Constitution de la solution avant après aqueuse en contact avec traitement traitement 95,5 % CO2 et 4,5 % H2S 1 4,5 2,92 oxygène 2 4,5 2,05 oxygène, bicarbonate de sodium 3 4,5 2,02 oxygène, bicarbonate de sodium 4 4,5 1,70 oxygène, chlorure de nickel - 5 4,5 0,27 oxygène, chlorure de nickel, bicarbonate de sodium ExEHPIE 3 - On effectue un essai à 11 échelle de l'usine pilote pour ltoxy- dation du sulfure d'hydrogène en phase gazeuse au moyen d'une solution aqueuse et d'air à un point de débit de gaz. A cette fin, on utilise une solution aqueuse alcaline contenant des ions bicarbonate pour absorber le sulfure d'hydrogène du gaz acide. On oxyde en soufre élémentaire le sulfure d'hydrogène absorbé. La réaction de l'oxygène sur le sulfure d'hydrogène est catalysée par le nickel. On prépare la solution d'absorption en ajoutant du carbonate de sodium anhydre à de l'eau pure et en faisant barboter du dioxyde de carbone gazeux provenant du gaz acide dans la solution jusqu'à conversion de tout le carbonate de sodium en bicarbonate On fait passer le gaz acide provenant de la régénération d'unè amine dans un récipient de réaction d'un diamètre de 2,4 m et d'une hauteur de 8,5 i confectionné au moyen d'une chaudière dé- barrassée des tubes et de sa plaque de répartition. On fait barboter le gaz acide dans la solution contenue dans le récipient au moyen d'un tube de 2,54 cm comportant huit trousde 7,9 mm.On fait passer de 1'air propulsé par un ventilateur dans un débitmètre à venturi et on 1'admet dans le récipient de réaction par une conduite de 2,54 cm comportant treize trous de 7,9 mm. On utilise des robinets et unrégulateur de pression pour imposer les débits d'air et de gaz acide, les conduites pour le gaz acide et l'air ayant un diamètre de 5,08 cm. La solution s'écoule du récipient de réaction et d'absorption dans ns un récipient de décantation d'un diamètre de 3,0 m et d'une hauteur de 4,6 m. Les canalisations et la robinetterie sont con çues pour que la solution puisse être soutirée au bas du récipient de même qu'à des hauteurs de 3,2 m, de 4,4 m, de 5,6 m et de 6,8 ni. on recycle la solution du récipient de sédimentation au récipient de réaction au moyen d'une pompe volumétrique. On rassemble la boue soutirée du récipient de sédimentation dans des flirts de 0,21 m3. On admet la solution de chlorure de nickel catalytique directement au moyen de la pompe alimentant le récipient d'absorptionréaction. On introduit dans 1'installation expérimentale environ 40 m3 d'eau franche, 227 kg de carbonate de sodium anhydre et 0,45 kg de chlorure de nickel hexahydraté. On prépare la solution de catalyseur contenant 30 g de chlorure de nickel hexahydraté par litre. On fait fonctionner la pompe de circulation et on agit sur les robinets pour que le niveau de la solution de réaction s'établisse à 5,6 m dans le récipient de réaction. On commence alors l'admission du gaz acide, de l'air et du catalyseur dans le récipient d'absorption-réaction. Les essais au laboratoire ayant indiqué qu'il n'est pas nécessaire de séparer plus d'une fois par jour le soufre solide et le catalyseur usé de la solution, on essaye de faire fonctionner la pompe de circulation pour la solution de manière que le débit de circulation quotidien de la solution corresponde au volume contenu dans le récipient de réaction, à savoir 25,4 m3 lorsque le niveau de la solution atteint 5,6 m. En pratique, la pompe ne peut pas fonctionner aussi lentement.Pour tous les essais précédant le 19 Hal; le débit de circulation est de 2,0 à 2,6 m3/heure, mais apyres le 19 Hai, le temps de fonctionnement de la pompe n'est que de 30 minutes par jour au cours desquelles la solution est soutirée du récipient de réaction au moyen du robinet infé rieur. On prélève des échantillons de solution dans le récipient d1ab- sorption et de réaction une ou deux fois par jour pour établir les teneurs en dioxyde de carbone libre et l'alcalinité bicarbonique (Analysis of Oil Pield Water, AP RP45, Second Edition, Medhods 3.5 et 2.2) de même que le pE. On analyse le gaz sortant une ou deux fois par jour à l'aide d'un détecteur de gaz dangereux de marque Unico et on établit suivant le mode opératoire de Tutweiler la teneur en sulfure d'hydrogène du gaz acide, la gaz acide échantillonné à trois reprises se révèle contenir le sulfure dthydroyène à raison de 4,1 % et de 4,6 % et de 4,2 % en volume.Le pH de la solution varie de 6,4 å 7,7 et augmente avec l'alcalinité bicarbonique. La concentration en dioxyde de carbone libre varie de 156 à 360 mg/litte. La teneur en sulfure d'hy- drogène du gaz relaché et l'alcalinité bicarbonique de la solution dans des conditions opératoires sont détaillés aux tableaux I et II, Pour les calculs et les discussions ci-après, le gaz acide est présumé contenir 4,3 % en volume de sulfure d'hydrogène. Cette valeur est la moyenne des résultats des trois analyses du gaz acide. le gaz usé au sortir du récipient d'absorption-réaction est un mélange de gaz acide épuré et d'air. Par conséquent, pour calculer en pour-cent la quantité de sulfure d'hydrogène extrait du gaz acide au départ des concentrations en sulfure d'hydrogène du gaz relâché et du gaz acide, il faut faire intervenir la dilution par l'air.La relation utilisée pour les calculs est la suivante pour avec ppn h S = ppm 1128 dans le gaz relâché dga = débit de gaz acide dair = débit d'air Les essais au laboratoire ont montré que le principal produit d'oxydation du sulfure d'hydrogène est le soufre, mais qu'il se forme aussi des ions thiosulfate et des Protons en conséquence de la réaction secondaire suivante 2H2S + # 2H+ + S2O3- + H2O Cet acide neutralise l'acalinité bicarbonique, comme indiqué ci-après H+ HCO3- # H2O + CO2 On ajoute donc un supplément de carbonate de sodium anhydre à la solution dans laquelle il se convertit rapidement en bicarbonate remplaçant l'alcalinité bicarbonique neutralisée. La consommation de carbonate de sodium anhydre au cours des essais horaires varie de O à 0,072 kg/m3. Cette dernière consommation ne concerne que le premier essai et wa valeur élevée est due probablement pour partie à la perte d'alcalinité en raison d'une précipitation de carbonate de calcium et de carbonate de magnésium à cause de la dureté de l'eau. Les essais 1 à 13 du 2 au 8 Mai montrent que l'élimination du sulfure d'hydrogène est de 0,96 à 0,98 kg/kg, soit de 96 à 98 %, (1) lorsque le rapport du débit d'air au débit de gaz acide est de 1; (2) lorsque le débit de gaz acide est de 76 m3/heure; et (3) lorsque le niveau de la solution atteint 5,6 m. Une baisse de 3 à 1 du rapport du débit d'air au débit de gaz acide augmente le pourcentage d'élimination du sulfure d'hydrogène. Les essais 13 à 18 démontrent que lorsque le rapport du débit d'air au débit de gaz acide est d'environ 1 et que lorsque le débit de gaz acide est de 70 à 75 m3 /heure, le pourcentage d'élimination du sulfure hydrogène diminue à mesure que le niveau de la solution baisse. Les essais effectués du 15 au 18 Mai prouvent que le pourcentage d'élimination du sulfure d'hydrogène ne diminue que peu lorsque le niveau de la solution baisse, à la condition que le débit d'air par rapport à la surface exposée de la solution reste constant entre 12 et 14 m3/heurefm2 et que le débit de gaz acide par volume de solution reste constant entre 1,7 et 1,9 beure/m3. Lorsque le rapport du débit de gaz acide au débit d'air est voisin de 1, le pourcentage d'élimination du sulfure d'hydrogène ne diminue que peu lorsque le débit des gaz augmente. (Voir tableaux 1 pages 13 et 14) (Voir tableau Il page 15) T A B L E A U I Essai à l'usine pilote Essai Moment Débit m /heure Consommation Hauteur de Tempéra- H2S dans Alcalinité H2S Air Gaz de la ture de le gaz bicarboni- élimi acide catalyseur solution la usé que né (kg/jour) (m) solution (ppm) (mg/litre) (%) ( C) (1) 5-2 2200 131 46 0,454 5,6 26,7 400 4.050 96 (2) 5-3 0730 131 46 0,454 5,6 25,0 1.100 3.470 90 (3) 5-3 2000 126 68 0,454 5,6 28,9 800 4.310 95 (4) 5-4 0830 126 68 0,908 5,6 26,7 3.650 (5) 5-4 1930 116 75 0,590 5,6 32,2 500 3.100 97 (6) 5-5 0830 92 76 0,681 5,6 31,1 2.700 2.220 86 (7) 5-5 1830 93 76 0,590 5,6 32,2 500 5.310 97 (8) 5-6 0830 93 75 0,590 5,6 28,9 1.100 4.050 94 (9) 5-6 1830 93 76 0,908 5,6 31,1 400 3.630 98 (10) 5-7 0730 88 76 0,908 5,6 28,3 900 3.260 96 (11) 5-7 1700 70 76 0,681 5,6 32,8 500 2.900 98 (12) 5-8 0830 71 75 0,908 5,6 32,2 400 2.410 98 (13) 5-8 1830 68 71 0,908 4,4 33,9 850 2.210 96 (14) 5-9 0900 68 71 0,908 4,4 32,8 7.000 2.930 68 (15) 5-9 1530 66 70 0,908 3,2 36,7 9.000 2.660 59 (16) 5-10 0900 66 70 0,908 3,2 32,7 14.000 2.340 37 (17) 5-10 1415 68 71 0,908 4,4 32,7 5.000 2.300 77 (18) 5-11 0515 68 71 0,908 4,4 33,9 7.500 1.870 66 (19) 5-15 0800 44 53 1,498 5,6 25,6 150 6.700 99,4 T A B L E A U I Essai à l'usine pilote Essai Moment Débit m /heure Consommation Hauteur de Tempéra- HS2 dans Alcalinité H2S Air Gaz de la ture de le gaz bicarboni- élimi acide catalyseur solution la usé que né (kg/jour) (m) solution (ppm) (mg/litre) (%) ( C) (20) 5-15 1930 93 53 0,908 5,6 23,9 85 6.750 99,6 (21) 5-16 0730 54 44 1,589 5,6 22,8 45 6.690 99,8 (22) 5-17 1330 51 41 0,227 4,4 27,8 250 6.420 98,7 (23) 5-17 1900 51 42 0,454 4,4 30,0 230 6.150 98,8 (24) 5-18 0800 61 29 0,454 3,2 27,8 500 5.860 96,4 (25) 5-18 2000 34 36 0,454 5,6 37,8 120 5.730 99,5 (26) 5-19 0800 31 31 0,454 6,6 32,2 100 5.920 99,5 (27) 5-19 1930 53 53 0,454 5,6 37,8 100 5.310 99,5 (28) 5-20 0730 58 53 0,454 5,6 35,0 230 5.130 98,9 (29) 5-20 1845 54 53 0,182 5,6 38,9 260 4.830 98,8 (30) 5-21 0610 48 53 0,363 5,6 33,9 500 4.470 97,8 (31) 5-21 1830 70 63 0,363 4,7 40,6 300 4.030 98,5 (32) 5-22 1820 49 46 0,227 5,5 - 20 4.770 99,9 (33) 5-23 1810 51 51 0,318 5,5 - 160 7.120 99,3 (34) 5-24 2035 51 51 0,318 5,5 - 3 6.520 99,9 (35) 5-25 1935 51 51 0,363 5,5 - 14 5.830 99,9 (36) 5-26 1730 51 51 0,363 5,5 - 68 5.520 99,8 (37) 5-27 1715 51 51 0,363 5,5 - 120 4.790 99,4 (38) 5-28 1715 51 51 0,363 5,5 - 110 3.970 99,5 T A B L E A U I I Elimination du sulfure d'hydrogène en fonction du débit de gaz acide Essai n Débit moyen d'air Débit moyen de gaz acide H2S éliminé, (m3 /heure) m3 /heure) % 2 71 76 98 14 51 51 99,4 2 32 34 99,5 REV D ICATIONS 1 - Procédé pour éliminer préférentiellement le sulfure d'hydrogène d'un mélange gazeux comprenant du dioxyde de carbone et du sulfure d'hydrogène, caractérisé en ce qu 4on met le mélange gazeux en contact avec une solution aqueuse contenant des ions bicarbonate en concentration suffisante pour établir un écart à l'équilibre empêchant une dissolution sensible du dioxyde de carbone. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse contient environ 0,01 à 0,25 mole par litre d'ions bicarbonate. 3 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ions bicarbonate sont apportés à la solution par dissolution d'un sel qui est un bicarbonate. 4 - Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ions bicarbonate sont apportés à la solution par réaction entre le dioxyde de carbone et des ions carbonate ou phosphate acide dissous dans la solution aqueuse. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la solution aqueuse comprend des cations de métal alcalin. 6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le sulfure d'hydrogene dissous dans la solution aqueuse en conséquence da contact est oxydé en soufre par réaction dans le milieu aqueux avec de 11 oxygène dissous sous catalyse par des ions de métal de transition. 7 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce úse les ions de métal de transition sont contenus dans la solution aqueuse. 8 - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les ions de métal de transition sont contenus dans une seconde solution qui est mélangée avec la solution aqueuse contenant le sulfure d'hydrogène dissous après le contact. 9 - Procédé suivant l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce mulon utilise 1 partie en poids de sel de métal de transi- tion soluble pour 50 à 200 parties en poids de sulfure d'hydrogène dissous. 10 - Procédé suivant l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les ions de métal de transition sont apportés par du chlorure de nickel.