Brevet FR3037822A1 — publié le 20161230

La présente invention concerne l'épuration d'un gaz, composé principalement de composés insolubles dans un solvant (comme le méthane dans l'eau) et de composés indésirables acides et oxydables, ou simplement oxydables, et partiellement solubles dans ce même solvant (comme l'hydrogène sulfuré dans l'eau), en vue de l'utilisation ultérieure du gaz pour d'autres opérations (comme l'utiliser comme carburant dans un moteur à explosion par exemple). Les principaux procédés connus actuellement utilisent des techniques d'adsorption sur des support solides imprégnés de produits chimiques ou non, ou bien l'absorption dans des colonnes de transfert de matière par des solutions aqueuses comportant des produits chimiques permettant des réactions d'associations sélectives, ou des produits chimiques introduits dans la matière première de production du gaz ou encore des procédés dits biologiques par injection d'air, permettant de réduire les composés indésirables chimiquement ou biochimiquement. Ces technologies présentent l'inconvénient de générer des déchets gazeux, liquides ou solides à retraiter ou de ne réduire la quantité de gaz indésirable que partiellement ou d'introduire une quantité importante d'air (ou de dioxygène), nuisible aux procédés d'épuration qui peuvent s'ensuivre, ou nuisible à l'efficacité du procédé en amont dit anaérobique de production du gaz à épurer. Le procédé, objet de la présente invention, est un procédé de lavage de gaz avec une solution aqueuse oxydo-basique en deux étapes : - la première étape est un lavage avec une solution aqueuse issue du deuxième lavage avec un tourne en rond par une pompe de recirculation (3) depuis une réserve (2), dans une colonne de transfert de matière (1) avec un flux de solution aqueuse réparti uniformément et migrant de haut en bas à contre-courant du gaz ascendant, le trop- plein de la réserve étant évacué par une vanne (5) s'ouvrant en cas de niveau haut de la réserve (2) ou en cas de teneur très très haute en solides dissous dans la solution aqueuse, un appoint d'eau s'effectuant par une vanne (4) en cas de niveau bas de la réserve, le deuxième étape est un lavage par une solution aqueuse oxydante avec un tourne en rond par une deuxième pompe de recirculation (13) depuis une deuxième réserve (12), à contre-courant du gaz dans une deuxième colonne de transfert de matière (11), avec un flux de solution aqueuse oxydante répartie uniformément et migrant de haut en bas à contre-courant du gaz ascendant, avec un appoint d'eau dans la réserve (12) par une vanne (14) ouverte en cas de niveau bas de ladite réserve (12), avec un appoint, en amont de la deuxième pompe de recirculation (13), de solution oxydante par la pompe (17) en cas de pouvoir oxydant trop bas de la solution aqueuse oxydante, et rejetant le surplus de la solution aqueuse oxydante par une vanne (15) s'ouvrant en cas de niveau haut de ladite réserve (12) ou en cas de teneur en sels dissous trop haute de la solution aqueuse oxydante, dans la réserve (2) de la première étape. 2 3037822 Selon un mode particulier de l'invention, un appoint de solution basique est prévu en amont de la pompe de circulation (3) de la première étape par une pompe (6) en cas de pH trop bas de la solution aqueuse de la première étape, et en amont de la deuxième pompe de recirculation (13), par la pompe (16) actionnée en cas de pH trop bas de la 5 solution aqueuse oxydante de la deuxième étape. La figure 1 présente un schéma de circulation des fluides illustrant le mode particulier de l'invention et l'abrégé, et la figure 2 présente un schéma de circulation des fluides illustrant le procédé principal. Selon un mode de réalisation, le gaz à traiter est issu de fermentation anaérobique de 10 déchets animaux ou végétaux et comporte principalement du méthane, du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau et de l'hydrogène sulfuré. Ce gaz, dit gaz brut, qui est issu d'un fermenteur à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique et à une température d'environ 40°C, est introduit dans une colonne de transfert de matière (item 1 de la figurel) pour traverser un média de transfert de matière (comme du 15 garnissage structuré) qui est arrosé uniformément à sa partie supérieure par une solution aqueuse de lavage contenue dans une réserve (item 2 de la figure 1) et issue de la deuxième étape du procédé. Cette solution aqueuse comportant encore un pouvoir oxydant, traverse le média de transfert de matière par gravité et y épuise son pouvoir oxydant au contact du gaz sulfuré et ceci augmente l'acidité de la solution de lavage. 20 Cette acidité est réduite à un pH quasi neutre par l'adjonction par une pompe doseuse (item 6 de la figure 1) d'une solution basique concentrée. Cette dernière solution de lavage chargée en sels soluble est évacuée en pied de ladite réserve (item2 de la figure 1) par une vanne (item 5 de la figure 1) s'ouvrant par niveau haut de ladite réserve (item 2 de la figure 1) ou par teneur très très haute en sels dissous dans la solution de lavage. 25 La solution aqueuse comme dans la colonne suivante se charge en l'hydrogène sulfuré dans la solution et l'oxyde principalement en sulfate de sodium par le pouvoir oxydant de la solution aqueuse et maintient un pH quasi neutre grâce à la solution basique qu'on lui apporte. Le gaz est ensuite introduit dans une deuxième colonne de transfert de matière (item 11 30 de la figurel) pour traverser un média de transfert de matière (comme du garnissage structuré) qui est arrosé uniformément à sa partie supérieure par une deuxième solution aqueuse oxydante contenue dans une deuxième réserve (item 12 de la figure 1). Cette solution comporte un pouvoir oxydant du fait de l'injection par une pompe doseuse (17) d'une solution oxydante et un pouvoir neutralisant du fait de l'injection par une pompe 35 doseuse (16) d'une solution basique. En traversant le média de transfert de matière par gravité, elle oxyde l'hydrogène sulfuré solubilisé dans la solution en soufre, sulfate ou thiosulfate et neutralise l'acide formé en sulfate ou thiosulfate de sodium. En pied de la dite réserve (iteml2 de la figure 1) une partie de la solution est évacuée vers la réserve de la première étape (item 2 de la figure 1) par une vanne (item 15 de la figure 1) 40 s'ouvrant en cas de niveau haut de ladite réserve (item 12 de la figure 1) ou en cas de teneur très haute en sels dissous dans la solution aqueuse oxydante. 3 3037822 La présente invention est principalement destinée à l'industrie du traitement des déchets agricoles, agroalimentaires, de station de traitement d'eau ou d'ordures ménagères, qui souhaite récupérer le biogaz de fermentation et l'épurer de son hydrogène sulfuré avant de le réinjecter dans une chaudière, un moteur de cogénération 5 ou de l'épurer ensuite de son dioxyde de carbone pour en faire du bio-méthane utilisable comme Gaz Naturel pour Véhicule (GNV) ou pour l'injecter dans un réseau de distribution de gaz naturel. 4 REVENDICATIONS1) Procédé de lavage de gaz par une solution aqueuse oxydante et basique en deux étapes : la première étape est un lavage avec une solution aqueuse issue de la deuxième étape avec un tourne en rond par une pompe de recirculation depuis une réserve, dans une colonne de transfert de matière avec un flux de solution aqueuse réparti uniformément et migrant de haut en bas à contre-courant du gaz ascendant, le trop-plein de la réserve étant évacué par une vanne s'ouvrant en cas de niveau haut de la réserve ou en cas de teneur très très haute en solides dissous dans la solution aqueuse, un appoint d'eau s'effectuant par une vanne en cas de niveau bas de la réserve, le deuxième étape est un lavage par une solution aqueuse oxydante avec un tourne en rond par une deuxième pompe de recirculation depuis une deuxième réserve, à contre-courant du gaz dans une deuxième colonne de transfert de matière, avec un flux de solution aqueuse oxydante répartie uniformément et migrant de haut en bas à contre-courant du gaz ascendant, avec un appoint d'eau dans la deuxième réserve par une vanne ouverte en cas de niveau bas de ladite réserve, avec un appoint, en amont de la deuxième pompe de recirculation, de solution oxydante par la pompe en cas de pouvoir oxydant trop bas de la solution aqueuse oxydante, et rejetant le surplus de la solution aqueuse oxydante par une vanne s'ouvrant en cas de niveau haut de ladite réserve ou en cas de teneur en sels dissous trop haute dans la solution aqueuse oxydante, vers la réserve de la première étape. 2) Procédé selon la revendication 1, selon laquelle un appoint de solution basique est prévu en amont de la pompe de circulation de la première étape, par une pompe actionnée en cas de pH trop bas de la solution aqueuse de la première étape, et en amont de la deuxième pompe de recirculation, par une pompe actionnée en cas de pH trop bas de la solution aqueuse oxydante de la deuxième étape.