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" Procédé de transformation d'acide sulfurique de faible con- centration en acide concentré ou oléum.
La transformation d'acide sulfurique à faible concentration en acide concentré ou oléum, est un problème dont l'industrie chi- mique s'est occupée souvent'sans trouver de solution satisfaisante.
Dans la majorité des cas, on se contente de concentrer cet acide en le chauffant, après dénitration. La plupart des appareils de ' concentration ont le désavantage que l'utilisation.de la chaleur est plus ou moins,mauvaise et qu'ils provoquent des pertes plus ou moins élevées en acide, surtout dans le cas d'une concentration élevée de celui-ci.
Il en est de même, si les, appareils de concentration sont munis de chaudières et si la concentration est effectuée suivant le principe de l'action directe des gaz chauds sur l'acide. Dans les appareils du dernier type, on a des pertes en acide particuliè- rement élevées, parce qu'une partie de l'acide est décomposée et s'en va sous forme de SO2, tandis qu'une autre partie est emportée sous forme de brouillards d'acide.
Quand l'on se contentait de concentrations d'acide d'environ 90-94%, ces pertes étaient encore admissibles économiquement.
Mais dès que la concentration de l'acide dépassait 94%, ces pertes devenaient tellement grandes que ces procédés ne pouvaient prati- ,
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queme.nt plus êtreemployés.
Une autre méthode de concentration des acides de faible con- centration consiste en une décomposition complète en SO2 et vapeur d'eau, en utilisant parfois en même temps des agents réducteurs. Le mélange gazeux obtenu est alors soumis à la catalyse qui transforme
1,'anhydride sulfureux en anhydride sulfurique ou en acide concentré ou oléum. Ce procédé exige cependant une grande quantité de chaleur.
En outre, on rencontre la difficulté que les impuretés qui se trouvent dans l'acide en dissolution ou en suspension sont éli- minées pendant ce traitement, et forment des dépôts et des incrus- tations qui provoquent des interruptions de travail et nécessitent des nettoyages fréquents.
Selon l'invention,on a trouvé que l'utilisation de l'acide de faible concentration peut être effectuée très économiquement si l'on combine les deux procédés de façon à concentrer l'acide faible d'une manière appropriée, avantageusement en utilisant un brûleur immergé et en soumettant les gaz se formant ainsi et contenant de l'acide sulfurique sous'forme de vapeur à un traitement thermique et/ou chimique, par lequel les vapeurs d'acide sulfurique contenues dans les gaz sont décomposées en SO2 et en vapeur d'eau. Le SO2 produit est transformé après séparation de la vapeur d'eau et éven- tuellement après addition d'oxygène en SO3 par catalyse, lequel est dissous dans l'acide provenant de la concentration et est alors transformé en oléum.
Ce procédé offre les avantages suivants comparativement aux procédés connus. Les pertes en SO2, qui normalement sont provoquées pendant la concentration de l'acide, ne peuvent pas se produire, car tout l'acide sulfurique et tout le SO2 s'évaporant pendant la concentration sont transformés en SO3 et ne peuvent donc être per- dus.
Contrairement au procédé connu, dans lequel la formation de vapeurs d'acide était considérée comme perte, l'on accélère volon- tairement cette évaporation de l'acide, afin d'obtenir un gaz ri- che en vapeur d'acide, qui est conduit vers la décomposition. Com- me on le voit, ce qui était un désavantage du procédé connu de- vient dans la présente invention un avantage et est réalisé inten- tionnellement.
L'utilisation du brûleur immergé dans l'installation de concentration permet le rendement le plus favorable des combusti- bles lors de l'évaporation. Le brûleur immergé donne un courant de vapeur d'acide sulfurique parfaitement uniforme qui est introduit dans la chambre de décomposition, ce qui permet l'obtention d'un
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courant gazeux complètement uniforme pour la catalyse,
Les vapeurs d'acide sulfurique ainsi aobtenues' sont tout à fait pures et l'on. évite donc des dérangements comme il s'en. produisait régulièrement dans les installations de décomposition connues.
par l'utilisation des gaz chauds de l'installation de décomposition pour la concentration préalable de l'acide faible, on obtient une utilisation presque totale de la chaleur contenue dans les. gaz:, donc du combustible brûlé.
Toutes les impuretés de l'acide en solution ou ensuspension sont retenues dans la chaudière, dans laquelle l'acide se concentra ou s'évapore en partie.
La quantité relativement grande d'acide qui passe à travers la chaudière de concentration, et l'agitation inten- sive par les gaz du brûleur immergé empêchent la formation- de dépôts d'impuretés de l'acide, Celles-ci sont enlevées par l'acide concentré s'écoulant de la chausière et se déposent facilement pour se séparer, de l'acide dans un bac de décantation.
Etant donné que le chauffage de la chaudière se fait à l'inté- rieur par le brûleur immergé, les parois de, la chaudière peuvent être fabriquées en matière antiacide. Comme la transmission de la chaleur nécessaire ne se fait pas à travers les parois. de la chaudière et comme celles-ci, au contraire, doivent être isolantes, des briques antiacides sont utilisées avanta- geusement pour leur construction, par l'évaporation de grandes quantités d'acide sulfurique, ,on élimine en même temps l'eau de l'acide amené,, de sorte que l'acide qui s'écoule de la chaudière de concentra.tion atteint dans chaque cas la concentration la plus élevée qui puisse être atteinte par un procédé de concentration, c'est- à-dire 98,3%. sous cette forme,
l'acide est non seulement utilisable au choix, dans chaque cas particulier, mais peut être aussi employé pour l'absorption de gaz SO3 et être transformé d'un façon simple en oléum.
Cette méthode permet de produire de l'oléum pra tiquement pur et d'une .concentration, élevée en partant d'acide faible et impur. L'appareil peut être construit d'une facon très simple et permet ume large économie en matéria u, combustiole et main. d'oeuvre, Il en résulte que l'entièreté du procédé est très économique.
Le nouveau procédé peut être mis en oeuvre de la façon suivante, comme le montre schématiquement le dessin annexé
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d'un. appareil approprié pour ce procédé.
L'acide faible qui provient d'un réservoir est préchauffé dans un appareil de chauffage 12 et concentré dans une colonne 1 par les gaz chauds provenant'de la concentration ou plutôt de l'installation de décomposition. L'acide concentré à un certain degré est introduit par le tube 3 dans une chaudière 3. Dans cette chaudière, se trouve de l'acide de la plus haute concentration. Cette chaudière est chauffée par un brûleur im- mergé 4. Les gaz de ce brûleur enlèvent de l'acide les vapeurs d'eau qui restent encore et une quantité suffisamment grande de vapeur d'acide sulfurique. Par l'action du brûleur, il se forme aussi un gaz SO2 par la décomposition de la vapeur d'acide sul- furique surchauffée.
Le mélange de vapeurs et de gaz de combus- tion est conduit dans une chambre 5 dans laquelle on provoque, par un chauffage supplémentaire, et/ou par l'introduction d'une matière réductrice à travers une tuyère 6, une décomposition complète des vapeurs d'acide sulfurique en 302 et H2O. Les gaz de cette chambre sont mélangés avec de l'air secondaire venant d'orifices 7 pour brûler les traces de soufre ou les combustibles qui peuvent encore se trouver dans le gaz, et sont ensuite re- froidis par l'addition d'air à @ travers des ori- fices 8.
Les gaz qui sont ainsi refroidis à une température d'environ 500 passent à travers la colonne 1 pour y concentrer l'acide sulfurique faible. Ces gaz quittent la colonne 1 et le préchauffeur 12 par une conduite 9 et sont ensuite refroidis par une méthode connue, afin d'en enlever l'eau. Ensuite, l SO2 est transformé par catalyse en SO3, lequel est absorbé par l'acide pour former soit de l'acide à haute concentration, soit de l'oléum.
Il est avantageux de préchauffer l'acide faible avant son entrée dans la colonne de concentration à une tempéra- ture telle que sa fers ion de vapeur soit plus élevée que celle de la vapeur d'eau contenue dans les gaz venant de la décompo- sition et quittant la colonne de concentration. Etant donné que ces gaz possèdent une teneur en eau de 25-28% il se produirait au contact de l'acide froid une dilution, de l'acide au lieu d'une concentration et l'on. ne pourrait jamais obtenir une uti- lisation économique de la chaleur des gaz de décomposition.
L'acide qui n'a pas été évaporé dans la chaudière de concentration et qui possède une concentration d'environ
98,3% est refroidi dans un réfrigérant 10 et est conduit dans un
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bac de décantation 11 où les impuretés sont déposées. L'acide cal ir qui peut encore être filtré est rendu à l'installation, de contact pour être concentré avec les gaz SO3 formés par catalyse,'
Il est avantageux de régler l'évaporât ion de l'acide sulfurique dans la chaudière de concentration de façon quele rapport de l'acide évaporé et de l'acide en excès qui s'écoule à une concentration élevée de la chaudière, soit tel que le SO3 formé par catalyse des gaz SO2 et de la dissociation de la vapeur d'acide suffise pour transformer l'acide concentré en oléum de la concentration voulue.
L'on a trouvé que dans la plupart des cas la quantité de chaleur contenue dans les gaz de décomposition dépassait considérablement la quantité nécessaire pour concentrer l'acide . faible, il est donc avantageux d'utiliser cet excès de chaleur pour la. concentration des quantités d'acide faible ultérieures et d'employer l'acide concentré ainsi obtenu pour le séchage des gaz de décomposition avant leur entrée dans l'installation de catalyse et d'éliminer aussi 1 t eau en excès.
L'avantage de cette méthode réside dans le fait que la quantité d'anhydride sulfurique disponible pour la fabrication d'oléum est augmentée considérablement, ce qui permet une production plus élevée en oléum, En même temps, la quantité d'acide qui doit être évaporée et décomposée est diminuée, ce qui permet une économie considérable en combustible.
REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation dtacide sulfurique de faible concentration en oléum, caractérisé par le fait que l'acide faible est concentré,à l'aide d'un brûleur immergé, en évaporant en même temps une partie de l'acide sulfurique et en décomposant les vapeurs d'acide sulfurique ainsi formées après leur sortie de la chaudière de concentration par un traitement thermique et/ou chimique en SO2 et vapeur d'eau, après quoi le gaz SO2 ainsi obtenu est catalysé d'une façon connue après séparation de l'eau avec éventuellement apport d'oxygène, après quoi le SO3 ainsi formé est absorbé par le reste de l'acide sulfurique. obtenu -par la concentration.