FR3053603A1 - Dispositif et procede de production d'une solution aqueuse d'uree - Google Patents
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Abstract
Le dispositif de production comprend : - au moins un dispositif de dissolution (26) d'urée solide dans de l'eau déminéralisée, comprenant une cuve (42) de réception de l'urée solide et de l'eau déminéralisée et une sortie (62) de récupération de la solution aqueuse d'urée, - une station de stockage (2) de l'urée solide, - un dispositif d'acheminement (14) de l'urée solide de la station de stockage (2) au dispositif de dissolution (26), ledit dispositif d'acheminement (14) étant agencé pour déverser de l'urée solide dans la cuve (42) du dispositif de dissolution (26). Le dispositif de dissolution (26) comprend au moins une buse d'injection (54) de l'eau déminéralisée dans l'urée solide, agencée au voisinage du fond de la cuve (42) afin de créer une turbulence d'eau sous la surface de l'urée solide et dissoudre l'urée solide dans l'eau déminéralisée.
Description
© N° de publication : 3 053 603 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 56580 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE
COURBEVOIE
©) Int Cl8 : B 01 F1/00 (2017.01), C 01 C 1/08, B 01 D 53/90
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| ©) Date de dépôt : 08.07.16. | © Demandeur(s) : TOTAL MARKETING SERVICES |
| (30) Priorité : | Société anonyme — FR. |
| ©) Inventeur(s) : GAUTIER CHRISTOPHE et URIBE- | |
| SALGO JOSE. | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 12.01.18 Bulletin 18/02. | |
| (56) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
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DISPOSITIF ET PROCEDE DE PRODUCTION D'UNE SOLUTION AQUEUSE D UREE.
FR 3 053 603 - A1 y») Le dispositif de production comprend :
- au moins un dispositif de dissolution (26) d'urée solide dans de l'eau déminéralisée, comprenant une cuve (42) de réception de l'urée solide et de l'eau déminéralisée et une sortie (62) de récupération de la solution aqueuse d'urée,
- une station de stockage (2) de l'urée solide,
- un dispositif d'acheminement (14) de l'urée solide de la station de stockage (2) au dispositif de dissolution (26), ledit dispositif d'acheminement (14) étant agencé pour déverser de l'urée solide dans la cuve (42) du dispositif de dissolution (26).
Le dispositif de dissolution (26) comprend au moins une buse d'injection (54) de l'eau déminéralisée dans l'urée solide, agencée au voisinage du fond de la cuve (42) afin de créer une turbulence d'eau sous la surface de l'urée solide et dissoudre l'urée solide dans l'eau déminéralisée.
Dispositif et procédé de production d’une solution aqueuse d’urée
La présente invention concerne un dispositif de production d’une solution aqueuse d’urée à partir d’urée solide et d’eau déminéralisée, du type comprenant :
- au moins un dispositif de dissolution de l’urée solide dans l’eau déminéralisée, dans lequel l’urée solide est dissoute dans l’eau déminéralisée afin de former une solution aqueuse d’urée, ledit dispositif de dissolution comprenant une cuve de réception de l’urée solide et de l’eau déminéralisée et une sortie de récupération de la solution aqueuse d’urée,
- une station de stockage de l’urée solide,
- un dispositif d’acheminement de l’urée solide de la station de stockage au dispositif de dissolution, ledit dispositif d’acheminement étant agencé pour déverser de l’urée solide dans la cuve du dispositif de dissolution.
La présente invention concerne également un procédé de production d’une solution aqueuse d’urée au moyen d’un tel dispositif de production.
De façon connue, une telle solution aqueuse d’urée est utilisée dans le processus de réduction catalytique sélective et permettant de convertir la plus grande partie des oxydes d’azote (Nox) contenus dans les gaz d’échappement en azote et en vapeur d’eau.
Une telle solution aqueuse d’urée peut également être utilisée dans le processus de réduction des Nox par injection directe dans les fumées de combustion des installations industrielles.
La solution aqueuse d’urée est obtenue par dilution d’urée concentrée liquide ou par dissolution d’urée solide dans de l’eau déminéralisée.
Dans le cas d’une dilution d’urée liquide, le mélange avec l’eau déminéralisée est réalisé sur le site de production de l’urée afin d’éviter tout transport d’urée liquide concentrée. Un tel procédé de production est contraignant car il doit être réalisé sur le site de production d’urée.
Lorsque de l’urée solide est dissoute dans l’eau déminéralisée, la production de la solution aqueuse peut être réalisée sur un autre site que celui de la production d’urée car le transport d’urée solide est moins contraignant et moins onéreux que le transport d’urée liquide. Dans ce cas, l’urée solide est déversée dans un mélangeur contenant de l’eau chaude déminéralisée et le mélangeur est actionné pour mélanger l’urée et l’eau jusqu’à dissolution de l’urée solide dans l’eau déminéralisée. Un tel procédé n’est cependant pas satisfaisant. En effet, des opérations manuelles lors de l’introduction de l’urée dans le mélangeur sont nécessaires. En outre, pour assurer la production d’un volume satisfaisant de solution aqueuse d’urée, le mélangeur présente un encombrement important pour assurer un bon mélange des produits dans le mélangeur. Les dimensions de l’organe de mélange, formé par des lames de mélange mobiles en rotation, doivent en effet être suffisantes pour assurer le brassage et le mélange de tout le volume de liquide et de solide introduits dans le mélangeur. En outre, les moyens d’actionnement de l’organe de mélange augmentent encore l’encombrement du dispositif de production.
De tels dispositifs de production ne sont donc pas satisfaisants car ils sont trop encombrants et ont des productivités faibles.
L’un des buts de l’invention est de pallier les inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif de production d’une solution aqueuse d’urée sûr, peu encombrant et ayant une productivité améliorée.
A cet effet, l’invention concerne un dispositif de production d’une solution aqueuse d’urée du type précité, dans lequel le dispositif de dissolution comprend au moins une buse d’injection de l’eau déminéralisée dans la cuve dans l’urée solide déversée dans la cuve, ladite buse d’injection d’eau déminéralisée étant agencée au voisinage du fond de la cuve afin de créer une turbulence d’eau sous la surface de l’urée solide déversée dans la cuve et dissoudre l’urée solide dans l’eau déminéralisée de sorte à former la solution aqueuse d’urée.
Le dispositif de production selon l’invention permet d’éviter les opérations manuelles de manipulation de l’urée solide lors du remplissage de la cuve grâce au dispositif d’acheminement apte à déverser le contenu d’un contenant d’urée solide dans la cuve. En outre, l’encombrement du dispositif peut être réduit car c’est l’injection d’eau qui est agencée pour assurer la dissolution de l’urée solide dans l’eau déminéralisée, ce qui permet de se passer d’un organe de mélange encombrant et de moyens d’actionnement de cet organe de mélange. De plus, le positionnement de la buse au voisinage du fond de la cuve sous le tas d’urée déversé dans la cuve permet d’éviter tout dégagement de vapeur d’eau ou les éclaboussures hors de la cuve lors de l’injection d’eau dans la cuve et tout dégagement de poussière d’urée lors du déversement de l’urée dans la cuve.
Selon d’autres caractéristiques du dispositif de production selon l’invention, prises isolément ou selon toute combinaison techniquement possible :
- le dispositif de production comprend au moins deux dispositifs de dissolution, le dispositif d’acheminement étant agencé pour déverser consécutivement de l’urée solide dans la cuve de l’un des dispositifs de dissolution puis dans la cuve de l’autre dispositif de dissolution ;
- le dispositif de production comprend trois dispositifs de dissolution, le dispositif d’acheminement étant agencé pour déverser consécutivement de l’urée solide dans les cuves desdits dispositifs de dissolution ;
- le dispositif de dissolution comprend au moins une buse de recirculation du liquide dans la cuve, ladite buse de recirculation étant agencée pour homogénéiser la solution aqueuse d’urée dans la cuve ;
- la station de stockage est agencée pour stocker des contenants d’agglomérats d’urée, le dispositif d’acheminement comprenant un élément de préhension d’un contenant et au moins un rail sur lequel se déplace l’élément de préhension pour déplacer le contenant jusqu’à la cuve d’un dispositif de dissolution, ledit dispositif de dissolution comprenant une unité d’ouverture du contenant ;
- les contenants d’agglomérats d’urée sont formés par des sacs, l’élément de préhension et le rail étant agencés pour amener un contenant au-dessus de la cuve du dispositif de dissolution, l’unité d’ouverture comprenant au moins une pointe diamant équipée de couteaux coupants s’étendant au droit de la cuve et étant agencée pour déchirer le fond du contenant de sorte que les agglomérats d’urée se déversent dans la cuve sous l’effet de la gravité lorsque le fond du contenant a été déchiré ;
- le dispositif de production comprend une station de récupération des contenants après qu’ils ont été vidés, l’élément de préhension et le rail étant agencés pour amener le contenant à ladite station de récupération une fois que l’urée solide a été déversée dudit contenant dans une cuve ;
- un bac de réception de l’urée solide est en partie immergé dans la cuve, au moins la partie immergée dudit bac formant un panier en communication fluidique avec le volume intérieur de la cuve de sorte que l’urée contenue dans le bac baigne dans l’eau déminéralisée dans la cuve ; et
- la cuve comprend un élément de filtrage au travers duquel l’urée solide est déversée dans la cuve, ledit élément de filtrage étant agencé pour retenir des agglomérats d’urée solide d’un diamètre moyen supérieur à un diamètre moyen prédéterminé.
L’invention concerne également un procédé de production d’une solution aqueuse d’urée à partir d’urée solide et d’eau déminéralisée au moyen d’un dispositif de production tel que décrit ci-dessus, comprenant les étapes suivantes :
- acheminer de l’urée solide de la station de stockage à la cuve d’un dispositif de dissolution et déverser l’urée solide dans ladite cuve au moyen du dispositif d’acheminement de sorte à former un tas d’urée solide dans ladite cuve,
- injecter de l’eau déminéralisée dans la cuve sous le tas d’urée solide de sorte à dissoudre l’urée dans l’eau déminéralisée et former la solution aqueuse d’urée dans la cuve,
- récupérer la solution aqueuse d’urée de la cuve.
Selon d’autres caractéristiques du procédé de production :
- l’eau déminéralisée est injectée à une température sensiblement comprise entre 30 °C et 50 °C dans la cuve ; et
- le dispositif d’acheminement achemine et déverse de l’urée solide dans la cuve de l’un des dispositifs de dissolution puis dans la cuve d’un autre dispositif de dissolution, l’injection d’eau déminéralisée dans lesdites cuves débutant dès qu’un tas d’urée solide est formé dans lesdites cuves de sorte que le début de la dissolution dans un dispositif de dissolution est décalé dans le temps par rapport au début de la dissolution dans un autre dispositif de dissolution.
D’autres aspects et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la Fig. 1 est une représentation schématique d’un dispositif de production d’une solution aqueuse d’urée selon l’invention,
- la Fig. 2 est une représentation schématique de côté d’une partie du dispositif de production de la Fig. 1,
- la Fig. 3 est une représentation schématique en perspective d’un dispositif de dissolution du dispositif de production de la Fig. 1,
- la Fig. 4 est une représentation schématique en coupe selon l’axe IV-IV de la Fig.
3, et
- la Fig. 5 est un graphique représentant les cycles de production de la solution aqueuse d’urée par le dispositif de production selon l’invention.
En référence à la Fig. 1, on décrit un dispositif de production d’une solution aqueuse d’urée à partir d’urée solide et d’eau déminéralisée. Une telle solution aqueuse d’urée forme un fluide d’échappement Diesel (FED) permettant de convertir la plus grande partie des oxydes d’azote contenus dans les gaz d’échappement en azote et en vapeur d’eau. La concentration d’urée en solution aqueuse est sensiblement égale à 32,5 % et répond à la norme ISO22241.
L’urée solide est par exemple fournie sous la forme d’agglomérats d’urée solide. Les agglomérats se présentent par exemple sous la forme de bille. Les agglomérats sont par exemple transportés dans des contenants 1. Les contenants sont par exemple des sacs du type « big bag >> (grand sac) d’une contenance sensiblement égale à 1.5 m3, correspondant à une tonne d’urée solide. De tels sacs sont fermés de façon étanche de sorte que l’urée solide n’est pas en contact avec l’environnement et que des opérateurs manipulant les sacs ne touchent pas l’urée solide contenue dans les sacs. Les billes présentent par exemple un diamètre moyen compris entre 1 mm et 3 mm En variante, l’urée solide pourrait être fournie sous forme de poudre.
Le dispositif de production comprend une station de stockage 2 des contenants 1. La station de stockage 2 s’étend entre une entrée 4 à laquelle les contenants 1 sont introduits dans la station de stockage 2 et une sortie 6 à laquelle les contenants sont retirés de la station de stockage 2 pour être vidés, comme cela sera décrit ultérieurement. Entre l’entrée 4 et la sortie 6, la station de stockage 2 comprend par exemple une rampe inclinée 8 permettant aux contenants de glisser vers la sortie sous l’effet de la gravité. En sortie, la station de stockage 2 comprend une table de transfert 10 destinée à recevoir le contenant 1 sur le point d’être retiré de la station de stockage 2. Les contenants 1 sont par exemple transportés sur des palettes 12 agencées pour se déplacer sur la rampe inclinée 8. Dans ce cas, la station de stockage 2 comprend, en aval de la table de transfert 10, un dépalettiseur 13 agencé pour séparer le contenant 1 de la palette 12 sur laquelle il est déposé.
Selon un mode de réalisation, la station de stockage 2 peut comprendre plusieurs rampes parallèles.
En sortie de la station de stockage 2, un contenant 1 est placé sur la table de transfert 10 et est positionné sur la table du dépalettiseur 13, pour être prélevés par un dispositif d’acheminement 14 permettant le transport d’un contenant 1. Le dispositif d’acheminement 14 comprend au moins un rail 16 sur lequel un élément de préhension 18 est mobile en translation.
Le rail 16 s’étend selon une direction amont-aval entre une extrémité amont 20 s’étendant au-dessus de la sortie 6 de la station de stockage 2 et une extrémité aval 22 s’étendant au-dessus d’une station de récupération 24 de contenants 1 vides, décrite ultérieurement. Entre l’extrémité amont 20 et l’extrémité aval 22, le rail 16 s’étend audessus d’un ou plusieurs dispositifs de production 26 de la solution aqueuse d’urée, comme cela sera décrit ultérieurement. Selon le mode de réalisation représenté sur la Fig. 2, le dispositif d’acheminement 14 comprend deux rails 16 parallèles l’un à l’autre et supportant entre eux l’élément de préhension 18.
Selon le mode de réalisation représenté sur la Fig. 2, l’élément de préhension 18 est formé par une pince principale 28 et par une pince secondaire 30. La pince principale 28 est agencée pour saisir un contenant rempli 1 par ses parois latérales 32 et permet de transporter ce contenant 1 le long du rail. La pince secondaire 30 est agencée pour saisir un contenant 1 par sa partie extrême supérieure 34 qui forme par exemple un nœud lorsque le contenant 1 est fermé. Ainsi, la pince principale 28 permet de transporter le contenant lorsqu’il est rempli tandis que la pince secondaire 30 permet de transporter le contenant lorsqu’il est vidé, comme cela sera décrit ultérieurement. Les pinces principale 28 et secondaire 30 comprennent chacune deux mors 36 mobiles l’un par rapport à l’autre entre une position rapprochée et une position écartée permettant de régler l’écartement des pinces. L’actionnement des pinces est par exemple réalisé par des vérins 38 prévus à une extrémité des mors 36, comme représenté sur la Fig. 2.
L’élément de préhension 18, en plus de se déplacer en translation le long du ou des rails 16, est également mobile en translation par rapport au(x) rail(s) 16 selon une direction d’élévation sensiblement perpendiculaire à la direction amont-aval. Ce déplacement permet de faire varier la distance entre l’élément de préhension 18 et les stations et dispositifs au-dessus desquels l’élément de préhension 18 se déplace. Pour ce faire, l’élément de préhension comprend par exemple un charriot 40 mobile en translation selon la direction amont-aval sur le ou les rails 16, les pinces principale 28 et secondaire 30 étant montées mobiles en translation selon la direction d’élévation sur le charriot 40.
On décrit à présent un dispositif de dissolution 26 de l’urée solide dans l’eau déminéralisée.
Le dispositif de dissolution 26 comprend une cuve 42 adaptée pour recevoir l’urée solide contenue dans un contenant 1. Plus particulièrement, l’urée solide est reçue dans un bac 46 en partie immergé dans la cuve 42. La cuve 42 présente une capacité de contenance de liquide par exemple comprise entre 3.0 m3 et 3.4 m3, ce qui permet à la cuve 42 de contenir toute la solution aqueuse d’urée produite à partir de l’urée solide contenue dans un contenant 1 tel que décrit ci-dessus.
Une unité d’ouverture 48 du contenant 1 s’étend sensiblement au centre de la partie supérieure du bac 46 afin de permettre l’ouverture du sac lorsqu’il est introduit dans la partie supérieure du bac 46. L’unité d’ouverture 48 comprend par exemple une pointe diamant 50 équipée de couteaux coupants agencés pour déchirer le fond du contenant 1 et ainsi libérer l’urée contenue dans le contenant 1 qui peut se déverser dans le fond du bac 46 par gravité.
Sous l’unité d’ouverture 48, un élément de filtrage 47 est prévu en travers du bac 46 afin de filtrer l’urée solide se déversant dans le bac 46. Plus particulièrement, l’élément de filtrage 47, par exemple un caillebottis ou une grille, permet d’empêcher des agglomérats d’urée de trop grande taille de tomber dans le bac 46, ce qui risquerait d’endommager les buses d’injection d’eau déminéralisée qui seront décrites ultérieurement. A cet effet, l’élément de filtrage 47 comprend des ouvertures adaptées pour laisser passer les agglomérats d’urée d’un diamètre moyen inférieur à un diamètre moyen prédéterminé et pour empêcher le passage des agglomérats d’un diamètre moyen supérieur au diamètre moyen prédéterminé. Le diamètre moyen prédéterminé est par exemple sensiblement égal à 3 mm. L’élément de filtrage 47 permet également d’empêcher le passage de morceaux du contenant 1, ces morceaux pouvant se détacher du contenant 1 lorsque l’unité d’ouverture 48 a déchiré le fond du contenant 1.
Au moins la partie immergée du bac 46 est formée par un panier 52, par exemple en tôles perforées, c’est-à-dire pourvues d’une pluralité d’ouvertures permettant la communication fluidique entre le contenu du panier et le volume interne de la cuve 42. Le volume occupé par le panier 52 dans le volume interne de la cuve 42 est par exemple compris entre 1.5 m3 et 2 m3, par exemple égal à 1.7 m3. Selon un mode de réalisation, le bac 46 est formé d’une partie supérieure s’étendant en saillie de la cuve 42 et dont les parois sont fermées pour empêcher tout échappement d’urée solide hors de la cuve et d’une partie inférieure s’étendant dans le volume interne de la cuve 42 et formée par un panier 52 tel que décrit ci-dessus.
Le dispositif de dissolution 26 comprend en outre au moins une buse d’injection d’eau 54 dans le volume interne du panier 52. La buse d’injection 54 permet d’injecter de l’eau dans le volume interne du panier 52 afin de dissoudre le tas d’urée solide formé lors de l’ouverture du contenant 1. La buse d’injection 54 est reliée par une entrée 56 à une source d’eau et à des moyens de chauffage de l’eau. L’eau est de l’eau déminéralisée, par exemple de l’eau osmosée chauffée à une température comprise entre 30 °C et 50 °C, généralement voisine de 45°C.
Selon le mode de réalisation représenté sur les Figs. 2 et 4, la buse d’injection 54 est située au fond du panier 52, au voisinage du fond de la cuve 42. Un tel agencement dans lequel la buse d’injection 54 injecte l’eau dans le tas d’urée disposé dans le bac 46 permet de créer une turbulence d’eau sous la surface de l’urée solide afin de dissoudre l’urée solide dans l’eau déminéralisée.
La buse d’injection 54 comprend par exemple une sortie orientée vers le fond de la cuve 42 et par laquelle l’eau est injectée et un déflecteur 55 s’étendant en regard de la sortie et orienté à 45° vers le haut du bac 46, c’est-à-dire vers la partie supérieure du bac 46, afin de réorienter l’eau injectée vers le tas d’urée dans le panier 52. Un tel agencement permet de protéger la buse 54 lorsque l’urée est déversée dans le bac 46 et d’éviter que la sortie de la buse puisse être bouchée par de l’urée.
Selon un mode de réalisation, plusieurs buses d’injection 54 sont réparties au fond du panier 52 de sorte à injecter de l’eau chaude sous l’ensemble du tas d’urée solide et permettre ainsi de dissoudre uniformément la base du tas d’urée située en vis-à-vis du fond du panier 52. Selon un mode de réalisation, seize buses d’injection 54 formant des rangées et des colonnes de quatre buses au fond du panier 52 sont prévues. Chaque buse d’injection 54 présente par exemple un débit sensiblement compris entre 2 m3/heure et 3 m3/heure de sorte que 2.1 m3 d’eau peuvent être injectés dans la cuve 42 en 3 minutes. La solution d’urée et d’eau déminéralisée formée s’écoule par les perforations du panier 52 dans la cuve 42.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de dissolution 26 comprend en outre au moins une buse de recirculation 58 prévue dans la cuve 42 et agencée pour homogénéiser le liquide présent dans la cuve 42. Plus particulièrement, comme représenté sur la Fig. 4, le dispositif de dissolution 26 comprend par exemple un circuit de recirculation 60 formé par une conduite dotée de buses de recirculation 58 et reliée à une entrée 57. La conduite est agencée le long du fond de la cuve 42 et permet de créer un flux de circulation de liquide dans la cuve afin que le liquide dans la cuve soit mélangé. Le dispositif de dissolution 26 comprend enfin une sortie 62 de liquide agencée au fond et à une extrémité de la cuve 42. La sortie 62 est reliée à une pompe (non représentée) qui permet soit d’alimenter l’entrée 57 pour réaliser la recirculation, soit de vider la cuve 42 dans une cuve de stockage (non représentée) de la solution aqueuse d’urée produite dans le dispositif de dissolution 26. La pompe de recirculation présente par exemple un débit sensiblement égal à 40 m3/h.
Le dispositif de dissolution 26 décrit ci-dessus permet de produire, à partir d’un contenant de 1 T d’urée solide et de 2,1 m3 d’eau osmosée chauffée à une température comprise entre 30°C et 50°C, généralement voisine <é 45°C, 2,85 m3 de solution aqueuse d’urée concentrée en urée à 32,5%. En effet, l’obtention d’1 m3 de solution aqueuse d’urée concentrée en urée à 32,5 % requiert le mélange de 0,736 m3 d’eau à 45°C et de 0354 T d’urée. Entre l’acheminement du contenant d’urée 1 et la vidange de la solution aqueuse obtenue, une quinzaine de minutes s’est écoulée, comme cela sera décrit ultérieurement. Un tel dispositif de dissolution permet de produire une solution aqueuse d’urée répondant à la norme ISO22241 utilisant en une seule étape de dépôt l’intégralité de l’urée solide contenue dans un contenant. L’encombrement du dispositif de dissolution peut être réduit puisque le volume de la cuve peut être ajusté à la quantité d’eau nécessaire à la dissolution de l’intégralité de l’urée solide contenue dans un contenant 1 pour produire la solution aqueuse d’urée à la concentration voulue sans nécessiter d’élément mobile de mélange, du type mélangeur rotatif. Ainsi, le dispositif de dissolution ne requiert pas de moyens d’actionnement d’un tel élément mobile de mélange à l’extérieur de la cuve.
La production d’une solution aqueuse d’urée peut être optimisée en prévoyant plusieurs dispositifs de dissolution 26 tels que décrit ci-dessus. Ainsi, deux dispositifs de dissolution 26 peuvent être utilisés. Cela permet d’utiliser le dispositif d’acheminement 14 pour amener un contenant 1 vers le deuxième dispositif de dissolution 26 pendant que la dissolution de l’urée solide issue d’un premier contenant a lieu dans le premier dispositif de dissolution. Le procédé de production est cependant particulièrement amélioré en utilisant trois dispositifs de dissolution 26, comme représenté sur la Fig. 1. Dans ce cas, les trois dispositifs de dissolution 26 sont disposés les uns à côtés des autres selon la direction amont-aval sous le dispositif d’acheminement 14, comme représenté sur la Fig.
1.
Un procédé de production d’une solution aqueuse d’urée au moyen d’un dispositif de production comprenant trois dispositifs de dissolution 26 va à présent être décrit plus en détail.
La station de stockage 2 est pourvus de contenants 1, dont au moins se situe en sortie 6 de la station de stockage 2, soit sur la table 10, soit sur le dépalettiseur 13. L’élément de préhension 18 du dispositif d’acheminement 14 est positionné au-dessus de la sortie 5 et est abaissé avec les pinces principale 28 et secondaire 30 en position ouverte. Lorsque la pince principale 28 est amenée autour des parois latérales 32 du contenant 1, la pince secondaire 30 se trouve en regard de la boucle 34 formée à l’extrémité supérieure du contenant 1. Les pinces principale 28 et secondaire 30 sont alors placées en position fermée et l’élément de préhension 18 est relevé pour soulever le contenant 1.
L’élément de préhension 18 se déplace alors le long du ou des rails 16 jusqu’à se trouver au-dessus du carter d’entrée 46 du premier dispositif de dissolution 26. L’élément de préhension 18 est alors de nouveau abaissé pour faire pénétrer le fond du contenant 1 dans le bac 46. Le fond du contenant 1 est déchiré par le dispositif d’ouverture 48 de sorte que l’urée solide se vide et forme un tas dans le panier 52 en passant par l’élément de filtrage 47 de la cuve 42. La partie supérieure du bac 46 permet d’éviter que de l’urée solide se déverse hors du dispositif de dissolution 26. Lorsque le contenant 1 a été vidé, l’élément de préhension 18 est relevé alors que le contenant 1 est toujours maintenu par la pince secondaire 30. L’élément de préhension 18 transportant le contant 1 vide est alors déplacé le long du ou des rails 16 jusqu’à se trouver au-dessus de la station de récupération 24. La pince secondaire 30 est alors ouverte et le contenant 1 vide est lâché dans la station de récupération 24.
L’élément de préhension 18 est ramené en sortie 6 de la station de stockage 2 où il saisit un nouveau contenant 1 et l’amène au deuxième dispositif de dissolution 26. Les opérations décrites ci-dessus sont répétées par l’élément de préhension 18 puis l’élément de préhension recommence les opérations pour le troisième dispositif de dissolution 26.
L’étape d’acheminement d’un contenant au-dessus d’un dispositif de dissolution 26, représentée en hachurée sur la Fig. 5, requiert environ trois minutes. L’étape de crevage du contenant 1 et de déversement de l’urée solide dans le bac 46, représentée en noir sur la Fig. 5, requiert environ une minute. L’élément de préhension 18 est ensuite amené à la station de récupération 24 puis à la sortie 6 de la station de stockage 2, où il est à nouveau disponible pour réaliser une nouvelle étape d’acheminement jusqu’à un autre dispositif de dissolution 26.
Pour chaque dispositif de dissolution 26, dès que celui-ci reçoit un tas d’urée solide, l’injection d’eau déminéralisée chauffée à une température sensiblement comprise entre 30°C et 50°C, par exemple une température vœine de 45°C, dans la cuve 42 débute. Cette étape, représentée en points sur la Fig. 5, dure environ 3 minutes au bout desquelles environ 2,1 m3 d’eau ont été injectés dans la cuve 42.
Dès que le premier m3 d’eau a été injecté dans la cuve 42, la ou les buses de recirculation 58 sont mises en fonctionnement afin d’homogénéiser le mélange d’eau et d’urée dans la cuve. Cette étape, comme représentée sur la Fig. 5, débute dans la minute qui suit le début de l’étape d’injection d’eau et dure environ 5 minutes.
A l’issue de cette étape, l’urée solide contenue dans le contenant 1 a été entièrement dissoute dans l’eau et la cuve 42 contient la solution aqueuse d’urée souhaitée. La vidange de la cuve par la sortie 62 peut alors commencer pour transférer la solution aqueuse d’urée vers la cuve de stockage. Comme représenté sur la Fig. 5, la vidange de la cuve 42 dure environ 4 minutes et 30 secondes. Au cours du transfert de la solution aqueuse d’urée de la cuve 42 d’un dispositif de dissolution 26 à la cuve de stockage, un densimètre massique peut être prévu pour sauvegarder les caractéristiques de la solution aqueuse d’urée obtenue, par exemple sa concentration en urée.
Chaque dispositif de dissolution 26 fonctionne avec un décalage de 4 minutes avec le dispositif de dissolution 26 le précédent ou le suivant. Ainsi, l’étape de dissolution dans le deuxième dispositif de dissolution 26 débute quatre minutes après celle dans le premier dispositif de dissolution 26 et quatre minutes avant celle dans le troisième dispositif de dissolution 26. Lorsque le premier dispositif de dissolution 26 reçoit l’urée solide d’un contenant, l’étape de recirculation se produit dans le deuxième dispositif de dissolution 26 et la vidange de la cuve 42 du troisième dispositif de dissolution 26 a lieu.
De tels dispositif et procédé de production permettent de produire une solution aqueuse d’urée répondant aux exigences de la norme ISO22241 tout en optimisant l’utilisation des ressources disponibles en eau (cuve de 140 m3 d’eau déminéralisée froide et 6 m3 d’eau chauffée), les débits imposés par les pompes de vidange des cuves 42 (environ 40 m3/h) et le nombre de cuves de stockage de solution aqueuse d’urée (par exemple trois cuves de 140 m3) d’un site de production de la solution aqueuse d’urée. En outre, comme indiqué précédemment, l’encombrement du dispositif de production est réduit grâce à l’utilisation des dispositifs de dissolution 26.
Les valeurs de volume, de poids, de débit, etc. n’ont été données qu’à titre d’exemple et peuvent varier selon les sites de production. Notamment, le volume de la cuve d’un dispositif de dissolution peut varier en fonction de la quantité d’urée solide contenue dans les contenants 1.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. - Dispositif de production d’une solution aqueuse d’urée à partir d’urée solide et d’eau déminéralisée, ledit dispositif comprenant :- au moins un dispositif de dissolution (26) de l’urée solide dans l’eau déminéralisée, dans lequel l’urée solide est dissoute dans l’eau déminéralisée afin de former une solution aqueuse d’urée, ledit dispositif de dissolution (26) comprenant une cuve (42) de réception de l’urée solide et de l’eau déminéralisée et une sortie (62) de récupération de la solution aqueuse d’urée,- une station de stockage (2) de l’urée solide,- un dispositif d’acheminement (14) de l’urée solide de la station de stockage (2) au dispositif de dissolution (26), ledit dispositif d’acheminement (14) étant agencé pour déverser de l’urée solide dans la cuve (42) du dispositif de dissolution (26), caractérisé en ce que le dispositif de dissolution (26) comprend au moins une buse d’injection (54) de l’eau déminéralisée dans la cuve (42) dans l’urée solide déversée dans la cuve (42), ladite buse d’injection (54) d’eau déminéralisée étant agencée au voisinage du fond de la cuve (42) afin de créer une turbulence d’eau sous la surface de l’urée solide déversée dans la cuve (42) et dissoudre l’urée solide dans l’eau déminéralisée de sorte à former la solution aqueuse d’urée.
- 2. - Dispositif de production selon la revendication 1, comprenant au moins deux dispositifs de dissolution (26), le dispositif d’acheminement (14) étant agencé pour déverser consécutivement de l’urée solide dans la cuve (42) de l’un des dispositifs de dissolution (26) puis dans la cuve (42) de l’autre dispositif de dissolution (26).
- 3. - Dispositif de production selon la revendication 2, comprenant trois dispositifs de dissolution (26), le dispositif d’acheminement (14) étant agencé pour déverser consécutivement de l’urée solide dans les cuves (46) desdits dispositifs de dissolution (26).
- 4. - Dispositif de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif de dissolution (26) comprend au moins une buse de recirculation (58) du liquide dans la cuve (42), ladite buse de recirculation (58) étant agencée pour homogénéiser la solution aqueuse d’urée dans la cuve (42).
- 5. - Dispositif de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la station de stockage (2) est agencée pour stocker des contenants (1) d’agglomérats d’urée, le dispositif d’acheminement (14) comprenant un élément de préhension (18) d’un contenant (1) et au moins un rail (16) sur lequel se déplace l’élément de préhension (18) pour déplacer le contenant (1) jusqu’à la cuve (42) d’un dispositif de dissolution (26), ledit dispositif de dissolution (26) comprenant une unité d’ouverture (48) du contenant (1).
- 6. - Dispositif de production selon la revendication 5, dans lequel les contenants (1) d’agglomérats d’urée sont formés par des sacs, l’élément de préhension (18) et le rail (16) étant agencés pour amener un contenant (1) au-dessus de la cuve (42) du dispositif de dissolution (26), l’unité d’ouverture (48) comprenant au moins une pointe diamant (50) équipée de couteaux coupants s’étendant au droit de la cuve (42) et étant agencée pour déchirer le fond du contenant (1) de sorte que les agglomérats d’urée se déversent dans la cuve (42) sous l’effet de la gravité lorsque le fond du contenant (1) a été déchiré.
- 7. - Dispositif de production selon la revendication 6, comprenant une station de récupération (24) des contenants (1) après qu’ils ont été vidés, l’élément de préhension (18) et le rail (16) étant agencés pour amener le contenant (1) à ladite station de récupération une fois que l’urée solide a été déversée dudit contenant (1) dans une cuve (42).
- 8. - Dispositif de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel un bac (46) de réception de l’urée solide est en partie immergé dans la cuve (42), au moins la partie immergée dudit bac (46) formant un panier (52) en communication fluidique avec le volume intérieur de la cuve (42) de sorte que l’urée contenue dans le bac (46) baigne dans l’eau déminéralisée dans la cuve (42).
- 9. - Dispositif de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la cuve (42) comprend un élément de filtrage (47) au travers duquel l’urée solide est déversée dans la cuve (42), ledit élément de filtrage (47) étant agencé pour retenir des agglomérats d’urée solide d’un diamètre moyen supérieur à un diamètre moyen prédéterminé.
- 10. - Procédé de production d’une solution aqueuse d’urée à partir d’urée solide et d’eau déminéralisée au moyen d’un dispositif de production selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant les étapes suivantes :- acheminer de l’urée solide de la station de stockage (2) à la cuve (42) d’un dispositif de dissolution (26) et déverser l’urée solide dans ladite cuve (42) au moyen du dispositif d’acheminement (14) de sorte à former un tas d’urée solide dans ladite cuve (42),- injecter de l’eau déminéralisée dans la cuve (42) sous le tas d’urée solide de sorte à dissoudre l’urée dans l’eau déminéralisée [MHi]et former la solution aqueuse d’urée dans la cuve (42),- récupérer la solution aqueuse d’urée de la cuve (42).
- 11, - Procédé de production selon la revendication 10, dans lequel l’eau déminéralisée est injectée à une température sensiblement comprise entre 30°C et 50°C dans la cuve (42).
- 12, - Procédé de production selon la revendication 10 ou 11 au moyen d’un 5 dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le dispositif d’acheminement (14) achemine et déverse de l’urée solide dans la cuve (42) de l’un des dispositifs de dissolution (26) puis dans la cuve (42) d’un autre dispositif de dissolution (26), l’injection d’eau déminéralisée dans lesdites cuves (42) débutant dès qu’un tas d’urée solide est formé dans lesdites cuves (42) de sorte que le début de la dissolution dans un dispositif10 de dissolution (26) est décalé dans le temps par rapport au début de la dissolution dans un autre dispositif de dissolution (26).40 16 482/5
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Owner name: TOTALENERGIES ONETECH, FR Effective date: 20230309 |
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