Plasmas pour la destruction de l'H2S et des mercaptans Plasmas for Destruction of H2s and Mercaptans

Cet article passe en revue l'utilisation des plasmas comme milieu activateurs d'une oxydation de H2S ou CH3SH dilués dans l'air, le CO2 ou la vapeur d'eau, à fins de conversion en SO, moins malodorant. Le produit peut être ensuite utilisé comme réactif dans un processus similaire à celui de Claus, en présence d'eau, ce qui permet de convertir deux fois plus de polluants initiaux en soufre élémentaire. Une attention particulière est portée aux décharges électriques glissantes (GlidArc). Ces décharges puissantes produisent un plasma non thermique qui active des réactions oxydatrices. La plupart des expériences ont été réalisées en utilisant les réacteurs GlidArc-I à un ou à quatre étages. Les sulfures dilués dans l'air dans des concentrations initiales atteignant jusqu'à 1 %( H2S) ou 0,1 % (CH3SH) ont été traités sous des flux jusqu'à 70 m3(n)/h d'air pollué et sous une puissance de 5 kW. Les essais ont été réalisés sous 1 atm. Une dépollution jusqu'à 100 % a été obtenue moyennant un coût énergétique assez bas dépendant de la concentration initiale du polluant : environ 1000 kWh par kilogramme de soufre extrait pour 100 ppm de H2S et seulement 10 kWh/kg pour 1 % initial d'H2S dans l'air. Pratiquement les mêmes coûts ont été observés dans le cas de mélanges CH3SH-air. En utilisant une très simple douche en recirculation d'eau qui lave les gaz sortants (l'eau se sature avec le SO2 et capture ainsi l'H2S non traité) nous avons divisé ces coûts d'énergie par trois, en évitant également l'émission de SO2, et en obtenant du soufre non toxique. Un nouveau principe (et réacteur) GlidArc-II est ensuite présenté ; il s'agit d'une brosseà décharges électriques. Nos premiers tests sont très prometteurs car dès à présent, nous divisons déjà la dépense énergétique par deux par rapport au GlidArc-I. L'échelle industrielle peut par conséquent être envisagée. Plasmas are reviewed as activation media for an oxidation of H2S or CH3SH diluted in air, CO2 or steam in order to convert them into less malodorous SO2. The product can be then used as a reagent in a Claus-like process in presence of water to convert twice as much of initial pollutants into elemental sulfur. A particular attention is devoted to the gliding electrical discharges (GlidArc). These powerful discharges produce non-thermal plasma, which activates oxidation reactions. Most of experiments were performed using one and four-stage GlidArc-I reactors. Air-diluted sulfides at initial concentrations up to 1% (H2S) or 0. 1% (CH3SH) were processed at up to 70 m3(n)/h flow rate and 5 kW power scale. The tests were done at 1 atm. Up to 100% clean-up was obtained at a quite low energy cost depending on initial pollutant concentration: roughly 1000 kWh per 1 kg of removed sulfur at 100 ppm of H2S, but only 10 kWh/kg for 1% initial H2S in air. Almost the same energies were needed in the case of CH3SH-air mixtures. Using a very simple washing column in which water saturates with the produced SO2 and so captures unprocessed H2S we cut these process energy by three, avoiding the SO2 emission and obtaining non-toxic sulfur. New development based on GlidArc-ll brush-like electric discharges is also presented. Preliminary tests are very promising as the energy expense is already cut down by a factor of two with respect to the GlidArc-I devices. Up to industrial scale tests can be therefore performed