BE530082A - - Google Patents

Description

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sements considérables parce que l'appareillage mis en oeuvre pour l'oxydation du bioxyde d'azote est généralement consitué d'une série de tours volumineuses dont la construction nécessite des poids importants de métaux inoxydables et aussi parce que l'adsorption des vapeurs nitreuses exige un abondant arrosage de chaque tour au moyen des acides recueil-

  
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partiellement fermé, au moyen de pompes en acier inoxydable, ces acides étant refroidis par passage au travers de faisceaux échangeurs à grande surface travaillant sous faible écart thermique.

  
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dier au moins partiellement à ces inconvénients.

  
On a réalisé des chambres d'oxydation de volume et de poids réduit en travaillant sous une pression de plusieurs atmosphères, ces chambres assurant en même temps l'élimination de la chaleur dégagée, grâce à un arrosage extérieur par de l'eau froide. Une des difficultés rencontrées alors a été d'assurer une absorption satisfaisante par un contact suffisamment intime entre les gaz oxydés et la solution acide absorbante. Dans d'autres dispositifs, on a encore augmenté la pression de travail et les chambres d'oxydation étaient réduites au volume séparant les différents plateaux d'une colonne à plateaux d'absorption ; la difficulté était alors d'éliminer, d'un plateau à l'autre, la grande quantité de chaleur dégagée dans un faible volume.

  
Le dispositif faisant l'objet de la présente invention met à profit les considérations théoriques bien connues suivantes :

  
L'oxydation du bioxyde d'azote à une température fixée est une réaction dont la vitesse décroit rapidement.:

  
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La réaction d'oxydation est fortement exothermique.

  
On peut exprimer comme suit les dégagements de chaleur selon l'état final :

  

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tandis que l'absorption aqueuse des vapeurs nitreuses s'exprime par :

  

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se trouve libérée durant la réaction en phase gazeuse tandis que l'échauffement résultant de l'absorption au contact du liquide est proportionnellement beaucoup plus faible ; dans ces conditions il n'est plus indispensable de refroidir les acides.

  
Un autre avantage de la limitation de la peroxydation des

  
gaz est que l'oxydation de NO se produit dans les conditions de vitesse maximum.

  
Toutefois, pour porter l'acide nitrique finalement obtenu à

  
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vant les vapeurs nitreuses les plus riches, il pourra être avantageux de porter l'état d'oxydation des gaz au-delà du stade N<2>0<3> et de refroidir l'acide absorbant déjà fortement concentré. 

  
La présente invention a pour objet la réalisation d'un dispositif dont le fonctionnement est basé sur les données ci-dessus et qui permet de réaliser un ensemble compact, mettant en oeuvre le poids minimum de métal inoxydable par une association judicieuse des volumes d'oxydation des gaz entre lesquels sont disposées des zones d'absorption à grande efficacité. Ce dispositif comporte, séparément ou en combinaison, conformément à l'invention, les caractéristiques suivantes :

  
Les zones d'absorption sont rassemblées en une seule colonne à plateaux de barbotage superposés à grande division des filets gazeux, chaque compartiment étant séparé des compartiments voisins par une cloison étanche au gaz.

  
Cette colonne est arrosée à sa partie supérieure au moyen d'un débit calculé d'eau exempte de chlorures ; en descendant d'un plateau à l'autre, cette eau rencontre des vapeurs nitreuses de plus en plus concentrées, au contact desquelles il se forme, suivant la réaction (3) un acide nitrique de plus en plus concentré. Dans la zone inférieure de la colonne la réaction (4) peut se produire ; on peut alors faire intervenir un refroidissement de l'acide.

  
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zone d'absorption pour se rendre à la chambre d'oxydation suivante. Ces chambres d'oxydation sont de préférence constituées par des cylindres disposés horizontalement et superposés. L'oxydation s'y développe selon la réaction (1) toutefois, lorsqu'on cherche à préparer un acide nitrique concentré, on peut admettre partiellement le développement

  
de la réaction (2) dans les cylindres inférieurs où les vapeurs nitreuses sont encore très concentrées.

  
Les cylindres d'oxydation sont refroidis extérieurement par un ruissellement d'eau.

  
Pour réduire l'encombrement en hauteur il est commode de disposer ces cylindres de part et d'autre de la colonne d'absorption, on pourra également disposer deux ou plusieurs cylindres côte à côte.

  
Les dimensions de ces cylindres d'absorption sont calculées pour réduire au minimum le poids de métal inoxydable mis en jeu ainsi que les dépenses de soudage, en tenant compte de l'état d'oxydation des vapeurs nitreuses qu'on souhaite obtenir en régime normal de production, en fonction de la pression de travail et des conditions de sécurité d'exploitation.

  
Le diamètre des cylindres d'oxydation peut varier, il ira en général en augmentation à différents étages, depuis les cylindres

  
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tesse d'oxydation est la plus grande et la quantité de chaleur dégagée la plus importante, jusqu'aux cylindres supérieurs recevant des gaz très appauvris, pour lesquels la vitesse d'oxydation est beaucoup plus faible. Les cylindres d'entrée doivent par conséquent comporter

  
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lativement faible, ils seront donc de petit diamètre et faits de tôles peu épaisses.

  
En ce qui concerne l'absorption des chaleurs de réaction, une méthode simple consiste à faire ruisseler l'eau d'arrosage distribuée sur la longueur des cylindres de la région supérieure vers les cylindres inférieurs ; lorsque, par suite de l'absorption thermique, la température de cette eau s'élève trop, on la remplace, en totalité ou en partie, par de l'eau fraiche ou par de l'eau n'ayant que peu travaillé sur quelques cylindres supérieurs, l'ensemble pouvant fonctionner selon le principe bien connu des réfirgérants à ruissellement, éventuellement avec courant d'air soufflé du bas vers le haut. 

  
Les gaz nitreux riches, ayant subi une importante oxydation dans les cylindres inférieurs pourront, avant d'être admis dans la zone d'absorption, subir une réfrigération complémentaire par une saumure.

  
De même, les acides déjà riches arrosant les derniers plateaux inférieurs pourront être refroidis artificiellement, notamment au moyen d'une saumure elle-même maintenue à basse température, par exemple en utilisant des frigories d'évaporation de l'ammoniac mis en

  
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L'acide froid sortant du dernier plateau doit être réchauffé et "blanchi" par l'action 'd'un courant d'air, destiné à éliminer le

  
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Avant cette opération, cet acide nitreux pourra avantageusement céder son froid à de l'acide moins froid descendant d'un plateau situé au-dessus.

  
D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description ci-après relative aux dessins ci-'

  
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invention.

  
Les gaz nitreux provenant de la combustion de 625 kg/heure

  
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ils arrivent dans un échangeur 1, par une canalisation 2, après avoir cédé la majeure partie de leur chaleur sensible à une chaudière non figurée qui produit 2.200 kg/heure de vapeur surchauffée à 300[deg.].

  
Les gaz se refroidissent en I en échauffant vers 200-250[deg.] les gaz épuisés venant de la colonne d'absorption.

  
Un refroidissement complémentaire, en 3, effectué notamment en réchauffant l'eau d'alimentation de la chaudière ainsi que., éventuellement, l'eau d'alimentation de la colonne d'absorption des gaz nitreux, condense la vapeur d'eau des gaz venant des brûleurs,

  
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seur centrifuge 4 mû, d'une part par la détenté dans la turbine 5

  
de la vapeur surchauffée produite par la chaudière, et d'autre part par la détente en 6 des gaz de queue humides réchauffés en I, et amenés en 6 par la canalisation 7. La pression de refoulement atteint, dans l'exemple choisi, trois atmosphères effectives.

  
Les gaz ainsi comprimés sont d'abord refoulés par la canlisation 8 vers la chambre d'oxydation 9-9'. Si le blanchiment de l'acide fabriqué a été effectué sous pression, au moyen d'air refoulé en II par le compresseur 12 vers les plateaux 13, cet air, chargé

  
de vapeurs nitreuses sera refoulé par la tuyauterie 10 et mélangé au flux principal à l'entrée de la première chambre d'oxydation.

  
Si le blanchiment de l'acide fabriqué est effectué après détente de l'acide, au voisinage de la pression atmosphérique, l'air utilisé à cette opération sera envoyé à l'entrée du surpresseur 4.

  
3 La chambre d'oxydation dont le volume est de l'ordre de
15 m peut être consituéé par deux simples cylindres horizontaux d'environ 1 mètre de diamètre et d'environ 9 mètres de longueur construite en tôle d'acier inoxydable de 3 mm. d'épaisseur. Ces cylin-

  
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Au cours de l'oxydation, il se condense une certaine quantité d'acide faible qui s'écoule par gravité vers un des plateaux, convenablement choisi de la colonne d'absorption.

  
Les gaz oxydés et bien refroidis venant de 9, 9' et évacuas en 16 pénètrent dans la colonne d'absorption ; ils traversent le plateau 17a arrosé diacide froid au contact duquel se produit une importante absorption avec formation de N0<3>H ; cette absorption a pour conséquence de régénérer une partie notable du N0 dont la réoxydation a lieu dans les éléments cylindriques horizontaux 18a refroidis en 19a par un arrosage extérieur d'eau -les gaz traversent ensuite le plateau d'ab-

  
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férieurs de blanchiment

  
Les chambres d'oxydation sont des éléments cylindriques ayant une longueur de l'ordre de 8 à 10 mètres, les chambres inférieures recevant les gaz les plus riches ont des diamètres de 30 à 50 centimètres. Les diamètres sont augmentés jusqu'à approximativement 1 mètre. Ce diamètre est choisi en fonction des dimensions des tôles inoxydables courantes, afin de réduire au minimum le travail de soudure. Les cylindres sont, de préférence, disposés l'un au-dessus de l'autre de façon à faciliter le ruissellement méthodique de l'eau de refroidissement ; les quatre ou huit cylindres supérieurs pouvant être disposés

  
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quatre ou six cylindres de fin d-oxydation ; on sait en effet que l'absorption des vapeurs nitreuses par les solutions acides diluées est fayorisée par une élévation de la température, qui peut avantageusement

  
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Le refroidissement des cylindres inférieurs est assuré de préférence au moyen d'eau fraiche, les gaz sortant des premières chambres d'oxydation peuvent subir un refroidissement complémentaire plus poussé avant le retour des gaz vers l'élément d'absorption correspondant, par circulation dans des tuyaux de retour 20a, 20b.... plonges dans une saumure froide, 21a, 21b....

  
De même, les acides descendant de plateau en plateau peuvent avantageusement, lorsque leur concentration s'élève fortement et que la réaction d'absorption devient franchement exothermique,. être

  
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saumure froide 22a, 22b....

  
La partie supérieure de la colonne d'absorption est arrosée par environ 2 000 litres d'eau exempte de chlorures cette eau peut être de l'eau chaude amenée par la canalisation 23, la fraction qui sera vaporisée au contact du gaz sera réchauffée avec les gaz de queue dans

  
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6.

  
La vaporisation d'une fraction d'eau introduite détermine le refroidissement de la partie restée liquide.

Claims (1)

1. Les gaz venant des dernières séries de cylindres d'oxydation non refroidis, cédent leur chaleur au liquide absorbant qui se réchauffe légèrement, ce qui favorise l'absorption sur les plateaux supérieurs tandis qu'au contact du liquide froid les gaz se refroidissent, ce qui favorise l'oxydation dans les derniers cylindres.

   Dans les conditions précédemment décrites, la teneur en vapeurs nitreuses des gaz épuisés peut être abaissée en dessous de <EMI ID=23.1>

   oeuvre est inférieur au tiers de celui qu'utilise un atelier d'absorption d'un type normal, de même capacité, travaillant au voisinage de la pression atmosphérique.

   L'encombrement du nouveau dispositif est très réduit ; les pompes de recyclage des acides sont supprimées.

   REVENDICATIONS.

   1[deg.]- Dispositif d'absorption des vapeurs nitreuses de faible encombrement et de faible poids caractérisé par le fait qu'il est formé de chambres d'oxydation à refroidissement externe, alternant avec des zones d'absorption.. dans lequel le gaz et les acides absorbants circulent à contre-courant.

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   zones d'absorption sont assemblées en une série de plateaux superposés formant une colonne et séparés les uns des autres par une cloison mince, le plateau supérieur étant arrosé de la quantité d'eau pure tiède ou chaude, nécessaire à la fabrication de l'acide, tandis qu'on extrait

   -du plateau inférieur l'acide industriel, froid et concentré, la circulation de l'acide se faisant sans recyclage, par gravité ;

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   chambres d'oxydation sont constituées par des éléments cylindriques

   .allongés, construits en tôle peu épaisse, résistant à la corrosion et à la pression, disposés de préférence horizontalement et refroidis, par un arrosage extérieur d'eau, les dernières chambres recevant les gaz dilués titrant moins de 2 à 3 % environ de vapeurs nitreuses n'étant,-de préférence, pas refroidies ;

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   que pour les premières chambres, à partir de l'entrée des gaz nitreux au bas de la colonne, le refroidissement principal à l'eau

   est suivi d'un refroidissement complémentaire au moyen d'une saumure.

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   appareils de réfrigération, à saumure par exemple, permettent de re- froidir l'acide nitrique déjà très enrichi résultant du barbotage des gaz relativement peroxydes provenant des chambres inférieures, lors de la descente d'un plateau vers le plateau inférieur.

   6[deg.]- Dispositif d'après 1[deg.] et 3 caractérisé par le fait que le volume des chambres successives d'oxydation s'accroit au fur et à mesure de la dilution des gaz en cours de traitement afin d'obtenir un taux d'oxydation satisfaisant, les gaz dilués pouvant être amenés à traverser, en fin d'absorption, plusieurs chambres successives avant d'être soumis au contact des liquides absorbants faiblement acides ;

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   arrosage de la partie supérieure de la colonne est effectué au moyen d'eau chaude, dont une partie s'évapore et détermine une augmentation de la puissance de la turbine de détente.

   P.PON. La Société anonyme dite :"SOCIETE CHIMIQUE

   DE LA GRANDE PAROISSE (Azote et Produits En annexe 1 dessin. Chimiques)_____________________

   Mandataires: J. GEVERS & CIE.