Brevet FR2541589A1 — publié le 19840831

La présente invention est relative à un procédé en deux ou plusieurs étapes pour éliminer par lavage l'am- moniac des gaz, en particulier du gaz de cokerie, dans le- quel le lavage est effectué h la ou aux premières étapes avec de l'eau ammoniacale enrichie et à une autre étape avec de l'eau exempte d'ammoniac. Dans le procédé dit indirect pour l'extraction d'ammoniac du gaz de cokerie, il est généralement connu et usuel d'éliminer par lavage, par un procédé en deux ou plu- sieurs étapes, l'ammoniac encore contenu dans le gaz a la suite du refroidissement du gaz, en utilisant comme agent de lavage, à la ou aux premières étapes, de l'eau ammonia- cale enrichie L'eau ammoniacale enrichie utilisée ici peut provenir d'une étape de lavage qui fait suite, ou bien on utilise a cet effet du condensat ammoniacal de collecteur ou de refroidisseur, débarrassé de goudron A l'étape de lavage qui fait suite, on élimine par lavage le reste de l'ammoniac au moyen d'eau exempte d'ammoniac, jusqu'à une teneur résiduelle d'environ 2 g de NH 3 par 100 m 3 normaux de gaz Pour la dernière étape de lavage, on utilise jus- qu'ici de l'eau fraîche, de préférence adoucie, dans la- quelle les ions calcium et magnésium jouant le rôle de constituants de dureté ont été remplacés par des ions so-. dium dans une installation d'échange d'ions. Toutefois, il est évident que ce mode de prépara- tion de l'eau fraîche adoucie entraîne des dépenses d'ins- tallation et de fonctionnement relativement élevées. C'est pourquoi, dans le brevet DE 855 452, on a déjà proposé un procédé de l'espèce indiquée pour éliminer par lavage l'ammoniac du gaz de cokerie, dans lequel il est dit que l'on utilise à la dernière étape de lavage une eau fraîche non adoucie Il est prévu de faire passer l'eau de lavage s'écoulant de cette étape finie, contenant l'ammo- niac résiduel, h travers une zone de réaction (bassin de décantation) avec un temps de séjour si long qu'il se sé- pare des carbonates alcalino-terreux et qu'ainsi, on ob- tient un adoucissement au moins partiel de l'eau de la- vage Ensuite, il faut amener cette eau de lavage partiel- lement adoucie à une autre utilisation, par exemple dans un circuit d'eau de refroidissement Toutefois, dans la pratique, ce procédé n'a pas pu s'implanter, ce qui doit être attribué visiblement à différentes raisons D'une part, l'adoucissement de l'eau de lavage, effectué de la-;. façon décrite, ne doit être qu'incomplet et exiger des temps de repos relativement longs et il semble que-les pos- sibilités d'utilisation de l'eau ammoniacale incomplètement adoucie soient limitées D'autre part, le procédé décrit conduit obligatoirement à une diminution du rendement d'am- moniac, car l'ammoniac retiré du gaz par lavage à l'étape finale se perd dans ce cas avec 1 'eau de lavage. C'est pourquoi l'invention a pour but de perfec- tionner le procédé de l'espèce indiquée au début de façon que l'on puisse se passer, à la dernière étape de lavage, d'utiliser de l'eau fraîche adoucie, sans devoir accepter une perte de l'ammoniac retiré par lavage a cette étape En même temps, il faut que dans ce procédé perfectionné, le besoin d'eau pour le lavage de l'ammoniac ainsi que la quantité d'eau usée à rejeter a la suite de l'élimination de l'ammoniac, soient diminués. L'invention résout ce problème par le fait qu'au lieu d'eau fraîche adoucie, on utilise un courant partiel de l'eau usée qui s'écoule de l'éliminateur d'ammoniac, que l'on neutralise par addition d'acide l'ammoniac libre en- core présent dans ce courant partiel et que l'on décompose dans I'éliminateur d'ammoniac le sel d'ammonium qui s'est ainsi formé. L'invention part de cette idée que l'eau usée qui s'écoule de l'éliminateur d'ammoniac et qui est normalement soumise à une épuration biologique avant d'être rejetée dans un milieu récepteur ne contient pas les ions calcium et magnésium jouant le rôle de constituants de dureté Tou- tefois, cette eau usée contient encore environ 100 mg/l d'ammoniac libre Etant donné que cet ammoniac libre est gênant dans le laveur d'ammoniac, il faut l'éliminer de ma- nière appropriée C'est pourquoi le procédé selon l'inven- tion prévoit que dans le courant partiel d'eau usée qui est refoulé vers le laveur d'ammoniac, on neutralise l'ammoniac libre encore présent par addition d'acide avec formation des sels d'ammonium correspondants A cet effet, on peut utiliser avantageusement l'acide sulfurique Le sel d'ammo- nium formé lors de la neutralisation de l'ammoniac libre reste dissous dans le courant partiel d'eau usée que l'on refoule vers le laveur d'ammoniac Une accumulation indési- rable de sels d'ammonium, qui pourrait se produire par sui- te du recyclage de l'eau usée, est évitée par le procédé selon l'invention, parce que dans le laveur d'ammoniac il se produit un mélange du courant partiel d'eau usée amené avec le condensat provenant du gaz et qu'ensuite, le sel d'ammonium contenu dans le courant partiel d'eau usée est décomposé dans l'éliminateur d'ammoniac Cette décomposi- tion est assurée, de préférence, par de la lessive de soude que l'on utilise sous forme de solution aqueuse On peut amener directement cette solution à l'éliminateur d'ammo- niac ou bien on l'amène tout d'abord à la tête du laveur d'ammoniac Ici, on obtient un effet supplémentaire d'épu- ration du gaz de cokerie qui sort du laveur d'ammoniac Par suite de la teneur du gaz de cokerie en sulfure d'hydrogène et en dioxyde de carbone, la lessive de soude ajoutée se transforme au moins partiellement en sulfure de sodium et carbonate de sodium On retire alors à nouveau cette solu- tion alcaline du laveur d'ammoniac, au dessus du point d'amenée du courant partiel d'eau usée venant de l'élimina- teur d'ammoniac et elle arrive ensuite seulement à l'élimi- nateur d'ammoniac Il faut naturellement calculer l'addi- tion de lessive de soude dans chaque cas de façon que la quantité amenée suffise à libérer dans l'éliminateur d'am- moniac tout l'ammoniac combiné qui s'y trouve Autrement dit, non seulement il faut libérer l'ammoniac combiné qui provient du courant partiel d'eau usée refoulé vers le la- veur d'ammoniac, mais aussi l'ammoniac combiné qui est éventuellement contenu dans l'eau ammoniacale enrichie que l'on amene, par exemple sous forme de condensat de collec- teur ou de refroidisseur, à la ou aux premières étapes de lavage d'ammoniac. D'autres détails du procédé selon l'invention se- ront expliqués ci-après à propos des organigrammes repré- sentés par les dessins sur lesquels: La figure 1 montre un organigramme du procédé se- lon l'invention, dans lequel la lessive de soude nécessaire est directement amenée à l'éliminateur d'ammoniac et la figure 2 montre un organigramme du procédé se- ion l'invention, dans lequel la lessive de soude nécessaire est amenée au laveur d'ammoniac. Les organigrammes montrent seulement les parties de l'installation qui sont absolument nécessaires pour ex- pliquer le procédé selon l'invention, tandis que les dispo- sitifs de production et de traitement du gaz, qui précè- dent, sont interposés et font suite, ne sont par représen- tés. L'organigramme de la figure 1 sert en même temps à expliquer un exemple d'exécution dans lequel il s'agit-de traiter 70 000 m 3 normaux de gaz' de cokerie par heure Ce gaz, qui, après un pré-refroidissement approprié, a encore une teneur en ammoniac de 5,6 g/1000 m 3 normaux, est intro- duit par le tuyau 1, à une température de 26 C, dans le la- veur d'ammoniac 2 Le laveur d'ammoniac 2 peut présenter une structure connue et usuelle dans le traitement du gaz de cokerie et être muni d'agencements intérieurs appro- priés Dans l'exemple d'exécution considéré, il s'agit d'un laveur à deux étapes Toutefois, en pratique, on peut natu- rellement utiliser plus de deux étapes de lavage A la pre- mière étape de lavage, on amène au laveur d'ammoniac 2, par le tuyau 3, de l'eau ammoniac'ale enrichie Il s'agit dans le cas présent de condensat de collecteur et de refroidis- seur, qui contient en tout 8,75 g/l d'ammoniac A la deu- xième étape, qui est donc la dernière, on amène au laveur d'ammoniac 2, par le tuyau 4, par 1000 m 3 normaux de gaz, 0,5 m 3 d'eau usée neutralisée venant de l'éliminateur d'am- moniac 7 Par suite, l'ammoniac encore présent dans le gaz est éliminé par lavage jusqu'à une teneur résiduelle d'en- viron 0,1 g par 1000 m 3 normaux de gaz Avec cette teneur résiduelle, le gaz arrive, par le tuyau 5, aux étapes de traitement qui suivent et ne sont pas représentées sur l'organigramme Les eaux de lavage qui s'écoulent dans le laveur d'ammoniac 2 se rassemblent au fond de celui-ci et en sont retirées par le tuyau 6. Ces eaux de lavage ammoniacales sont amenées par le tuyau 8 à l'éliminateur d'ammoniac 7, dans lequel l'am- moniac contenu dans ces eaux est éliminé La vapeur d'eau nécessaire à cet effet est injectée par le tuyau 9 dans l'éliminateur d'ammoniac 7 qui peut être, à nouveau, d'une structure connue à cet effet Les vapeurs d'ammoniac chas- sées sont retirées par le tuyau 10 et conduites alors a la suite du traitement, tandis qu'en même temps l'eau usée ob- tenue quitte l'éliminateur d'ammoniac 7 à une température d'environ 1130 C, par le tuyau 11 Cette eau usée doit être soumise à une épuration biologique avant son rejet dans un milieu récepteur C'est pourquoi, par la pompe 12, on pompe tout d'abord cette eau usée à travers l'échangeur de cha- leur 24 et, à la suite de celui-ci, à travers l'appareil d'épuration d'eaux usees, non représenté sur l'organi- gramme Dans l'échangeur 24 a lieu le refroidissement de l'eau usée jusqu' a environ 25 à 300 C, nécessaire à l'épura- tion biologique. La solution de lessive de soude nécessaire à la libération de l'ammoniac combiné est amenée à l'éliminateur d'amimoniac 7 par le tuyau 13 De l'eau usée qui s'écoule dans le tuyau 11, on détourne selon l'invention un courant partiel de 0,5 m 3 par 1000 m 3 normaux de gaz et on l'intro- duit par le tuyau 14 dans la cuve de dosage 15 La valve 16 sert à régler ce courant partiel L'eau usée contient en- core environ 100 mg/l d'ammoniac libre qu'il faut tout d'abord neutraliser A cet effet, on amène du réservoir 17 a la cuve de dosage 15 " par le tuyau 18, la quantité néces- saire d'acide sulfurique Le sulfate d'ammonium formé lors de la neutralisation de l'ammoniac libre reste dissous dans le courant partiel d'eau usée que l'on retire de la cuve de dosage 15 par le tuyau 19 et que l'on refoule au moyen de la pompe 20 vers le tuyau 4 C'est là que le courant par- tiel d'eau usée est alors ramené au laveur d'ammoniac 2. Par le tuyau 21, on peut éventuellement amener au laveur d'ammoniac 2 de l'eau franche adoucie, si, pour une raison quelconque, il se produit des perturbations dans le recy- clage d'eau usée décrit ci-dessus. L'organigramme de la figure 2 ne se distingue 6 2541589 pratiquement de celui de la figure 1 que par le fait que la lessive de soude est ici amenée, par le tuyau 13, non pas à la tête de l'éliminateur d'ammoniac 7, mais a la tête du laveur d'ammoniac 2 Celui-ci est conçu, dans le cas pré- sent, de telle sorte qu'au dessus du point d'entrée du tu- yau 4 est disposé un plateau 22 perméable aux gaz, mais im- perméable aux liquides La lessive de soude amenée par le tuyau 13 réagit au moins partiellement sur le gaz dans la partie supérieure du laveur d'ammoniac 2, avec formation de sulfure de sodium et de carbonate de sodium et éventuelle- ment du cyanure de sodium La solution alcaline qui se ras- semble sur le plateau 22 est retirée du laveur d'ammoniac 2 par le tuyau 23 et amenée à la tête de l'éliminateur d'ami moniac 7 ou elle sert à la décomposition de l'ammoniac com- biné Par ailleurs, les références qui concordent avec la figure 1 ont la même signification sur la figure 2, de sor- te qu'elles ne nécessitent pas d'autre explication Par suite de l'introduction décrite ci-dessus de la lessive de soude en passant par le laveur d'ammoniac, on obtient dans celui-ci une élimination supplémentaire par lavage de cons- tituants acides, en particulier de sulfure d'hydrogène. REVENDICATIONS 1 Procédé en deux ou plusieurs étapes pour éli- miner par lavage l'ammoniac des gaz, en particulier du gaz de cokerie, dans lequel le lavage est effectué à la ou aux premières étapes avec de l'eau ammoniacale enrichie et à une autre étape avec de l'eau exempte d'ammoniac, procédé caractérisé par le fait que, pour la dernière étape de la- vage mentionnée, on utilise un courant partiel de l'eau usée qui s'écoule de l'éliminateur d'ammoniac, que l'on neutralise par addition d'acide l'ammoniac libre encore présent dans ce courant partiel et que l'on décompose dans l'éliminateur d'ammoniac le sel d'ammonium ainsi formé. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, par 1000 m 3 normaux de gaz, on amène au laveur d'ammoniac de 0,2 à 0,6 m 3 d'eau usée neutralisée. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on neutralise par addition d'acide sulfurique l'ammoniac libre présent dans le courant partiel d'eau usée ramené au laveur d'ammoniac. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la décomposition de sel d'ammo- nium formé lors de la neutralisation est effectuée au moyen de lessive de soude. 5 Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'addition de lessive de soude est effectuée directement sur l'éliminateur d'ammoniac. 6 Procédé selon l'une des revendictions 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on amène la lessive de soude à la tête du laveur d'ammoniac et qu'on la retire à nouveau de celui-ci au-dessus du point d'amenée du courant partiel d'eau usée s'écoulant de l'éliminateur dammoniac et qu'on l'amène ensuite à l'éliminateur d'ammoniac.