Brevet FR2505671A1 — publié le 19821119

La présente invention concerne la purification des gaz résultant de la production de l'acide phosphorique et des engrais minéraux et, plus présisément, un procédé de purification de gaz visant a les libérer des composés fluorés. Le procédé proposé trouvera une large application dans l'industrie chimique. On connaît actuellement des procédés de purification des gaz contenant du fluor par contact de phases dans un courant constitué du gaz à purifier et des solutions dispersées d'acides absorbants. On connaît un procédé d'élimination des composés fluorés des gaz par traitement des gaz contenant du fluor par un courant des solutions aqueuses dispersées d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique engendrée, par exemple, dans un tube de Venturi (cf. V.N. Ramm "Absorption des gaz", Moscou, Edt BKhimia", 1976, pp. 536-537). Le procédé mentionné est caractérisé par une faible valeur du transfert de masse cause des concentrations invariables en absorbant (solution aqueuse d'acide) et de la température constante dans la section transversale du courant. Afin d'atteindre de hauts degrés d'extraction du fluor, ceci exige des schémas de production à échelons multiples compliqués. Les unités d'absorption industrielles fonctionnant suivant le procédé donné permettent d'atteindre une teneur en composés fluorés des gaz à purifier de 40 à 3 50 mg/m3. Ces gaz sont rejetés dans l'atmosphère ce qui aboutit à la pollution de l'environnement avec les composés toxiques. On s'est proposé de mettre au point un procédé d'élimination des composés fluorés des gaz en modifiant les paramètres technologiques, procédé qui permettrait d'augmenter le degré de purification des gaz et de simplifier simultanément la mise en oeuvre. La solution consiste en un procédé d'élimination des composés fluorés des gaz, traitement des gaz par un courant constitué d'une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique suivi d'une séparation subséquente des phases liquide et gazeuse, procédé dans lequel suivant l'invention, on réalise le traitement des gaz par le courant indiqué à l'intérieur duquel on introduit au moins un jet de liquide dispersé avec formation dans sa section transversale de concentrations variables en fluor de O à 40 % en masse et des températures de -5 C à +600C. te procédé en question permet d'atteindre un degré plus élevé d'élimination du fluor des gaz sans mettre en oeuvre des systèmes à échelons multiples, c'est-à-dire d'accroitre le processus de purification. Le haut degré d'élimination du fluor des gaz par le procédé revendiqué contribue à diminuer la pollution de l'environnement par le fluor. Il est avantageux, afin d'élever le degré d'élimination des composés fluorés des gaz, d'utiliser- titre de liquide dispersé de l'eau dispersée ou une solution disper see d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique à une concentration en fluor inférieure à celle en solution dispersée d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique mentionnée. Le procédé proposé se réalise comme suit. Le gaz dont on veut éliminer les composés fluorés est admis dans un absorbeur dans lequel le gaz subit le traitement par un absorbant sous forme d'un courant d'une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique à l'intérieur duquel on introduit au moins un jet de liquide dispersé pour former dans la section transversale du courant des concentrations variables en fluor et des températures variables. On peut employer à titre de liquide, l'eau ou une solution d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique dont la concentration en fluor est inférieure à la concentration en solution mentionnée d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique. La dispersion des acides indiqués et du liquide peut être réalisée au Inoyen d'un groupe d'injecteurs avec formation d'un courant recouvrant la chambre de brassage d'ut absorbeur à section et longueur calculées. Afin d'augmenter le degré d'élimination des composés fluorés des gaz, il est indispensable de créer en section transversale du courant un gradient de concentrations en fluor. Dans ce but on introduit dans la partie centrale du courant formé par la solution dispersée d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique un jet d'eau dispersée ou des solutions d'acides dispersées d'une concentration i#nférieure à celle des acides formant le courant mentionné. La concentration en fluor dans la section transversale du courant formé diminue alors de la périphérie du courant vers son centre. Après le traitement des gaz contenant le fluor par ce courant et la séparation des phases, une partie de l'acide est prélevée en tant que produit et l'autre partie est recyclée à la dispersion. On obtient la différence de températures dans la section transversale du courant en réglant les températures de l'acide et du liquide au moyen d'un échangeur de chaleur avant leur admission à la dispersion. La réalisation de l'absorption des gaz contenant le fluor par le courant indiqué ayant en section transversale de différentes concentration en fluor et de différentes températures permet de capter 85-90 % de fluor dans ses domaines périphériques. La différence de concentrations en fluor et de tem pératures dans la section transversale du courant aboutit également à ce que la tension de la vapeur de composés fluorés au-dessus de l'absorbant devient non uniforme suivant la section transversale du courant (plus haute à la périphérie de 11 écoulement et plus basse dans le centre). La partie des composés fluorés non absorbés commence alors à se déplacer vers le centre du courant où elle est absorbée presque complètement. Le traitement indiqué des gaz contenant le fluor permet d'obtenir, par comparaison avec les procédés connus, un degré de purification plus élevé des gaz sans mise en oeuvre de systèmes à échelons multiples. Exemple 1. -On admet dans la chambre de brassage d'un absorbeur 3 3 34600 Nm /heure de gaz contenant 5,3 g/Nm de tétrafluorure de silicium (en calculant par rapport au fluor), 204 g/Nm3 de vapeur d'eau à la pression atmosphérique et un absorbant sous forme d'un courant par lequel on traite le gaz contenant le fluor pendant 0,35 sec. Le courant est constitué par une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique à 10 % de fluor recyclée et admise à raison de 200 t/h et par 1,8 t/h d'eau dispersée sous forme de trois jets. Vu que l'eau forme la partie centrale du courant et l'acide la partie périphérique, il se produit un gradient de concentrations en fluor variable de O à 10 % en masse dans la section transversale du courant. La température de l'eau admise à la dispersion sera mainte- nue dans les limites comprises entre 20 et 300C, celle de l'acide silicofluorhydrique :de +30 à 600C de façon que la température dans la section transversale de l'écoulement varie de +20 à +600C. t'absorption terminée, on sépare le gaz de l'acide qu'on admet au stade d'absorption et qui subit la dispersion. On obtient à la suite de l'absorption 1800 kg d'acide silicofluorhydrique à 10 % de fluor 34600 Nm3/h de gaz à la teneur en fluor jusqu'à 0,01 g/Nm3. Le degré d'élimination du fluor est d'environ 99,82 %. Après le traitement de 34600 Nm3/h de gaz contenant 5,3 g/Nm3 de tétrafluorure de silicium (en calculant par rapport au fluor) et 204 g/Nm3 d'eau de vapeur pendant 0,35 sec par une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique à raison de 200 t/h ayant une concentration invariable en fluor, notamment de 10 %, et une température constante en section transversale du courant, le degré d'absorption des composés fluorés est de 90 % et la teneur en fluor des gaz rejetés est de 0,53 g/Nm3. Exemple 2. Dans la chambre de brassage d'un absorbeur on admet 60000 Nm3/h d'un gaz contenant 8,5#g/Nm3 de tétrafluorure de silicium (en calculant par rapport au fluor), 3 230 g/Nm3 de vapeur d'eau à la pression atmosphérique et un absorbant sous forme d'un courant par lequel on traite le gaz contenant le fluor pendant 0,20 sec. Le courant est formé par une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique à 15 % de fluor recyclée en continu à raison de 360 t/h ayant une température de 50 à 600C et par deux jets admis concentriquement de solution dispersée d'acide silicofluorhydrique à la teneur en fluor de 2 % à raison de 180 t/h à une température de 30 à 400C et par l'eau dispersée à raison de 2,8 t/h à une température de 20 à 300C. Dans la section transversale du courant la concentration en fluor varie de O à 15 % en masse et la température varie de +20 à +60 C. Après l'absorption le gaz est séparé de l'acide que l'on recycle au stade d'absorption et soumet à la dispersion. A la suite de l'absorption on obtient 3395 kg d'acide silicofluorhydrique contenant 15 % de fluor et 60000nom3 de gaz à une teneur en fluor allant jusqu'à 0,013 3 g/Nm3. Le degré d'élimination de fluor du gaz constitue 99,85 %. Après un traitement analogue du gaz contenant du fluor par l'acide silicofluorhydrique à concentration invariable en fluor (à 15%) et à température constante dans la section transversale de ltecoulement,le degré d'absorption est de 85 % et la teneur en fluor des gaz rejetés est égale à 1,18 g/Nm3. EXEMPLE 3 On admet dans la chambre de brassage d'un absorbeur 100000 Nm3/h de vapeur d'eau contenant 5,6 g/Nm3 de fluor (SiF4 + 2 HF), à la pression absolue de 0,15 bar et un absorbant sous forme d'un courant par lequel on traite le gaz contenant le fluor pendant 0,15 s, Le courant est formé par une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique à 12 % de fluor recyclé à raison de 240 t/h ayant une température de 25 à 300C et admise sous le jet d'une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique à 11, 6 % de fluor à raison de 120 t/h ayant une température de 20 à 250C. Dans la section transversale du courant la concentration en fluor varie de 11,6 à 12 % en masse et la température varie -de 20 à 300C. Après l'absorption le gaz est séparé de l'acide que l'on recycle au stade d'absorption et que l'on soumet à la dispersion. A la suite de l'absorption on obtient 4416 kg d'aci 3 de silicofluorhydrique à 12 % de fluor et 100000 Nm3/h de vapeur d'eau à la teneur en fluor jusqu'à 0,3 g/Nm3. Le degré d'absorption du fluor est de 94,7 %. Par un traitement analogue de la vapeur d'eau avec une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique .à une concentration invariable en fluor égale à 11,6 % et à la température constante dans la section transversale du courant le degré d'absorption est de 85 %. Exemple 4 On amène dans la chambre de brassage d'un absorbeur 3 3 10000 Nm3/h d'un gaz contenant 112 g/Nm3 d'hydrogène fluoré (d'après le fluor) à la pression absolue de 1 bar et un absorbant sous forme d'un courant par lequel on traite le gaz contenant le fluor pendant 1,5 sec. Le courant est formé par une solution dispersée et recyclée en continu d'acide fluorhydrique à 40 % de fluor à raison de 50 t/h ayant une température de 20 à 300C et admise sous le jet d'une solution dispersée d'acide fluorhydrique contenant 38,5 % du fluor à raison de 4,5 t/h à une température de -50C jusqu'd +50C. La concentration en fluor varie dans la section transversale du courant de 38,5 à 40 % en masse et la température varie de 3Q à -50C, Après l'absorption le gaz est séparé de-l'acide qui est recyclé au stade d'absorption et qui subit la dispersion. A la suite de l'absorption et de la séparation des phases on obtient 2800 kg d'acide fluorhydrique à une concentration de 40 % de fluor à titre de produit et 10000 Nm3/ h de gaz avec les traces de HF. REVENDICATIONS 1.Procédé d'élimination des composés fluorés des gaz par traitement des gaz par un courant constitué d'une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique suivi d'une séparation subséquente des phases liquide et gazeuse, caractérisé en ce qu'on réalise le traitement des gaz par le courant mentionné à l'intérieur duquel on introduit au moins un jet de liquide dispersé avec formation dans sa section transversale des concentrations variables en fluor de O à 40% en masse et de températures variables de -5 C à +60 C. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé' en ce qu'on utilise à titre de liquide dispersé de l'eau dispersée. 3. Procédé suivant la revendication 1,caractérisé en ce qu'on utilise à titre de liquide dispersé une solution dispersée d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique d'une concentration en fluor inférieure à la concentration de la solution dispersée d'acide silicofluorhydrique ou d'acide fluorhydrique mentionnée.