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Appareil et Méthode de récupération de sous-produits La présente invention est relative à un procéda
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et à un appareil permettant deincorporer de lgtAmmoniaque à un superphosphate, et l'un de ses objets porte sur le per- feotionnement de ce procédé.
Attendu que l'Ammoniaque est utilisé en grosses quantités dans la purification de gaz de houille, et attendu que le gaz de houille doit être débarrassé de l'Ammoniaque avant qu'il soit utilisable commercialement, les installa- tions de production de gaz de houille forment une source d*Ammoniaque tout à fait indiquée, et l'invention sera, par suite décrite en se référant à une installation de purifica- tion de gaz de houille dans laquelle le superphosphate am- moniaqué apparait comme un sous produit.
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On sait déjà depuis plusieurs années que le phospha- te acide de calcium est capable d'absorber de grosses quanti- tés d'ammoniaque , et il était donc tout à fait logique d'es- sayer d'utiliser le superphosphate commercial en vue s'éloi- gner l'ammoniaque du gaz de houille. De nombreux brevets ont été délivrés , proposant différents moyens à cet effet, et différents procédés ont fait l'objet d'expériences; toutefois, aucun de ceux-ci n'a fourni des résultats commerciaux satis- faisants, et la Société déposante n'a pas connaissance qu'au- cun procédé de ce genre soit en application à l'heure actuels le.
Ce manque de succès est tout à fait remarquable,si l'on considère les avantages dont jouissent les industries du coke et du gaz, et l'industrie des engrais en raison de l'emploi du superphosphate comme moyen de fixation de l'ammo- niaque gazeux. L'usage du superphosphate permettrait de sup- primer la nécessité de l'emploi de ltacide sulfurique dans une usine de production de coke ou une usine à gaz, et four. nirait un engrais neutre dont la teneur en sulfate serait ré- duite à un minimum, et où l'ammoniaque serait distribuée de façon homogène.
La Société déposante a découvert que par le contrô- le convenable des conditions du gaz provenant d'une cornue de cokéfaction, par exemple, le superphosphate préparé en partant de phosphorite et d'acide sulfurique peut être effec- tivement employé à l'éloignement de l'ammoniaque , en même temps qu'on peut produire un engrais très intéressant. Les études faites au sujet de la présente invention ont montré que l'absence d'exploitations antérieures dans ce sens à été due , dans une large limite, aux causes suivantes:
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l. Le passage de l'acide phosphorique a une forme insoluble.
Il est bien connu que l'un des produits de la réaction entre l'ammoniaque et le monophosphate de calcium qui est le principal composé d'acide phosphorique dans le superphosphate, est le phosphate tricalcique insoluble, le- quel est considéré par la majorité des compétences en matiè- re d'agriculture comme étant sans effet, ou seulement d'une absorption très lente, comme matière nutritive pour les plan- tes.
De toute façon, et quelle que puisse Aetre sa valeur réelle, cette forme de phosphate, insoluble dans une solu- tion de citrate d'ammonium, n'est pas considérée comme ayant une valeur commerciale quelconque selon les méthodes of- Ficielles actuelles de l'analyse des engrais ( exposées dans la dernière édition de " Officiai and Tentative Méthods of Analyses" , publiées par l' American Association of Official Agricultrual Chemists) et sa production, par suite, repré- sente une perte monétaire directe d'acide phosphorique re- présentant une certaine valeur.
Certains inventeurs, qui ont entrepris l'étude de l'éloignement de l'ammoniaque hors des gaz, à l'aide de superphosphate, ont reconnu le dêsaventage dû à la formation de phosphates insolubles, et ont tenté de réduire cette formation de différentes manières, certains proposant même de réaciduler le superphosphate ammoniaque au mon d' acide sulfurique,proposition qui entraînerait des difficultés techniques et qui annulerait tout à fait les avantages de l'apport direct d'ammoniaque. Dans certaines propositions, l'importance du passage de l'acide phosphorique à la forme insoluble est réduite,
et l'on a entrepris la fabrication d'un produit dans lequel
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la plus grande partie du P O est insoluble mais il ne sem-
2 5 ble pas que cette méthode ait eu un succès commercial quelcon- que.
Tous les procédés proposés jusqu'à maintenant en vue de l'emploi de superphosphate pour l'absor ption de l'ammo- niaque hors de gaz de houille ou d'autres gaz ont nécessaire** ment entraîné la production d'une forte proportion de phospha te insoluble ,pour cette raison que le passage du P2 O5 à la forme insoluble est très vraisemblablement le résultat d'une exposition trop longue du superphosphate à Inaction de l'am- moniaque .Une telle exposition intempestive est le résultat naturel de toute tentative d'amener la teneur ammoniacale du phosphate ammoniaque au-delà d'une certaine valeur optimum.
La Société déposante a trouvé que cette valeur optimum est située aux environs de 4 pour cent ou au plus 5 pour cent d'ammoniaque, et dès que l'absorption d'ammoniaque a prati- quement atteint cette valeur, il est judicieux de faire ces- ser aussi tôt que possible le contact du superphosphate am- moniqué avec l'ammoniaque car, autrement, on constaterait un accroissement indésirable du pourcentage de P2 O5 insolu- ble.
Une étude des différents procédés que l'on a propo- sés jusqu'à maintenant en vue de l'absorption de l'ammoniaque provenant des gaz de houille, et d'autresgaz, au moyen de superphosphate, montre que dans tous les cas, et excepté dans certaines circonstances, où l'on a pas tenté de maintenir un passage minimum du P2O5 à la forme insoluble, il a été ju- gé nécessaire de prévoir des lits horizontaux stationnaires de superphosphate, et d'amener les gaz à passer au travers de ces coucheso
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Une considération des conditions de tout procédé de ce genre et qui découle du principe des touches stati- quesmontrera aisément qu'un tel procédé se heurte au di lemne dtune utilisation insuffisante de la matière,
d'une part et d'un. passage excessif du P2O5 à la forme insoluble d'autre part, à moins que les couches ou lits soient si minces qu'elles rendent le procédé absolument impraticable.
Afin de donner un exemple numérique à l'appui de cette assertion ,on supposera quun flux de gaz provenant distillation d'un four à coke, sans vapeur de /, contenant environ
2,5 gr. d'ammoniaque par M3 passe de haut en bas ou de bas en haut à travers un lit de superphosphate, d'une épaisseur d'environ 25 cm., à une vitesse raisonnable telle que par exemple 0,m60 à la minute..
Dans ces conditions, durant les trois premières heures, si l'on maintient des températures convenables, tout l'ammoniaque sera absorbé dans la premiè- re épaisseur de 2,5 cm de superphosphate la plus proche de la source d'ammoniaque, et en 4 heures la teneur en ammonia- que de cette première couche d'environ 2,5 cm. arrivera à une veleur moyenne de 4 pour cent, avec un passage de
1,5 pour cent à la forme insoluble.Il serait désirable alors de soustraire cette première couche d'environ 2,5 cm. à toute poursuite d'exposition à Inaction de 1$ammoniaque.
Cependant, la couche qui a absorbé de l'ammoniaque dans la mesure désirée ne peut être éloignée dans un système statique sans quton éloigne la totalité de la matière for- mant le lit,ce qui entraine la formation dtun produit pré- sentant une teneur moyenne très faible en ammoniaque,et
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par suite l'utilisation incomplète du P2O5 On peut donc supposer, par suite, que le lit d'une épaisseur d'environ
25 cm., mentionné plus haut, est maintenu en place jusqu'à ce que la dernière épaisseur d'environ 2, 5 cm., dans le sens du passage du gaz transportant de l'ammonique, présnete elle- même une teneur d'une moyenne de 4 pour cent en ammoniaque.
Ceci exigera un total de 60 heures pour l'ensemble du lit, et nécessitera l'usage d'un ou plusieurs lits additionnels d'une épaisseur d'environ 25 cm., pour absorber l'ammoniaque s'échappant durant cette période. On voit donc que la premiè- re épaisseur d'environ 2,5 cm., sera exposée à l'action de l'ammoniaque 56 heures de plus que nécessaire. La teneur en ammoniaque de cette première couche d'environ 2,5 cM. d'é- paisseur se sera élevée à 8 pour cent ,mais la quantité de
P2O5 insoluble aura beaucoup augmenté,si bien que la première couche d'environ 2,5 cm. d'épaisseur montrera un passage de 9 pour cent à la forme insoluble. En d'autres termes, aveo I pour cent de P2O5 insoluble à l'origine, la teneur totale en P2O5 insoluble aura cru jusqu'à environ 10 pour cent.
On peut voir, par les considérations qui précèdent et par d'autres considérations encore, que dans tout système dans lequel un gaz contenant de l'ammoniaque est forcé au travers de couches statiques de superphosphate,le produit sera irrégulier en analyse, et présentera ou bien un pour- centage considérable de P2O5 insoluble, ou bien une teneur en NH 3 très faible/d'où une grosse quantité de matière inef- ficacement employée à l'absorption de l'ammoniaque. On ne peut douter que,dans l'exécution pratique de tous les procédés proposés jusqu'à maintenant, la tendance a eté d'arriver à des pourcentages intempestifs en ammoniaque, au moins dans une partie de la matière, la conséquence étant une perte élevée par passage à la forme insoluble.
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2. Absence du contrôle de la température. Il est bien connu que des températures excessives dans l'absorption d'ammoniaque gazeuse, par le superphosphate, amène à des pertes excessives par passage à la forme insoluble. Par exemple, si l'on utilee du gaz ammoniac non dilué, on peut établir que la température ne devra pas excéder 75 C. Les réactions entre l'ammoniaque et le superphosphate sont exo- thermiques, et produisent une chaleur considérable.
Le gaz de houille, avec sa teneur normale en am- moniaque, est un agent très efficace en vue de l'incorpora- tion de l'ammoniaque au superphosphate, du fait que l'excès important de gaz ne participant pas à la réaction entraîne aisément les calories de la réaction et, avec un appareilla- ge approprié, fournit un moyen de contrôle de température très satisfaisant. Il ne semble pas toutefois, que l'on ait jusqu'à présent reconnu l'importance du contrôle de la température dans l'extraction de l'ammoniaque hors du gaz de houille, au moyen de superphosphate.
La Société déposante a trouvé qu'il 'existe non seulement une limite supérieure mais aussi une limite in- férieure, pour Inexécution d'une opération satisfaisante.
En ce qui concerne la limite supérieure, l'appareillage utilisé pour l'extraction de l'ammoniaque devra être conve- nablement calorifugé, afin de prévenir des refroidissements locaux, et la température devra toujours être maintenue au-dessus du point de condensation d'une humidité éventuelle, ou du point de condensation d'hydrocarbures présents, mais il ne devra pas, de préférence, excéder 50 C. Si le point de rosée quant à l'humidité et aux hydrocarbures, excède
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cette température, ces substances devront être éloignées par traitement antérieur; le gaz devra présenter une "sur- température" suffisante, au-dessus de son point de rosée, pour éloigner l'humidité libérée durant l'incorporation de l'am- moniaque.
La limite de température inférieure ( en supposant qu'aucune condensation d'humidité ou d'hydrocarbures ne se manifeste) est importante au point de vue de la capacité de l'appareillage. La vitesse de réaction entre le superphospha- te et l'ammoniaque dilué subit subit un abaissement notable aux températures inférieures à 30 C environ et, en vue d'as- surer une absorption satisfaisante, la vitesse de passage des gaz dans l'appareil doit être notablement réduite à ces températures basseso Il existe une certaine relation entre cette température minimum et la teneur en ammoniaque du gaz.
Par exemple, la température minimum sera plus basse pour des gaz présentant une teneur élevée en ammoniaque, et plus haute pour des gaz présentant une teneur en ammoniaque très réduite. Quoiqu'il en soit, et attendu que la teneur en am- moniaque du gaz de houille est relativement uniforme, le chiffre de 30 C donné ci-dessus peut être considéré comme représentant des conditions normales.
3. Contamination du superphosphate ammoniaqué par le thiocyanate d'ammonium d'âpres l'ominion de certains techniciens, ce fait a été la cause la plus importante de l'insuccès des procédés utilisant le superphosphate pour l'extraction de l'ammoniaque hors du gaz de houille. Le Ma- nuel de Sohucht " Die Fabrikation des Superphosphates" (4. ème Edition 1926)., mentionne que " le superphosphate a été
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utilisé expérimentalement pour la purification du gaz d'éclairage, mais le phosphate au gaz résultant était inu- tilisable en raison de sa teneur en thiocyanate d'ammonium".
La présence de cette substance dans le produit obtenu par des procédés antérieurs semble avoir été dûe dans une large mesure au dépôt de traces de liqueur ammoniaca- le mécaniquement entraînée avec le gaz. Cette liqueur con- tient toujours du thiocyanate d'ammonium. En oùtre, et à moins qu'on ait veillé à maintenir des températures ap- propriées, il peut se manifester un dépôt de sulfure d'am" monium, lequel agira en liaison avec la moindre quantité d'acide cyanhydrique existant dans le gaz, pour former du thiocyanate d'ammonium. Cette substance est extreme- ment toxique pour les plantes, même en faible quantité.
Le gaz de houille présente encore certains avanta- ges particuliers dans l'incorporation d'ammoniaque au su- perphosphate, certains de ces avantages étant les suivants:
1. Facilité du contrôle de la température. La température du gaz de coke se prête aisément à un réglage exact et ce gaz est un fluide propre à entrainer aisément les calories de la réaction.
2. Il est important de maintenir dans le super. phosphate des conditions d'humidité uniformes. Une humi- dite excessive tend à augmenter les pertes par passage à la forme insoluble. De l'eau est libérée pendant l'incorpo- ration de l'ammoniaque et le gaz de houille fait office d'agent d'évacuation de celle-ci.
3. La distribution régulière de l'ammoniaque en contact avec le superphosphate est facilitée, et l'on évite des irrégularités locales de réaction.
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4. La forme diluée de l'ammoniaque est d'un avan- tage particulier dans tout procédé continu d'incorporation d'ammoniaque . Jusqu'à présent, l'usage d'ammoniaque à haute concentration, même en faibles quantités, n'a donné seulement satisfaction que lorsqu'on a opéré par charges, ou traitement intermittent.
5. La présence de gaz carbonique dans le gaz de houille est très importante, attendu qutelle facilite l'absorp- tion d'une partie de l'ammoniaque par le gypse présent dans le superphosphate,conformément à la réaction suivante
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CaS04 . 2H,,O ! 21IH3 + C02 = CaC03 + ( NH4) 2SO4 4 H20 ainsi, la quantité d'ammoniaque entre dans la réaction qui peut favoriser le passage du P205 à la forme non soluble est réduite de façon correspondante.
Le procédé conforme à la présente invention comprend essentiellement la mise en contact d'un mélange de gaz ammo- niac et et de gaz de combustion pratiquement purifié avec un superphosphate continuellement maintenu en agitation. Con- formément à une caractéristique de l'invention, le mélange gazeux est maintenu en contact avec la matière solide durant une période insuffisamment longue pour qu'aucune portion sensible de la matière passe à la forme insoluble.
Conformé- ment à une autre caractéristique, la température du mélange gazeux est maintenue dans les parages mais au-dessus du point de condensation de toute humidité ou de tout' hydrocarbure présents. Conformément à une autre caractéristique encore, l'invention comprend une opération destinée à empêcher que des traces de liqueur ammoniacale pénêtrent dans la chambre à l'intérieur de laquelle le mélange gazeux est mis en con- tact avec la matière solide.
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Comme de fortes quantités de gaz de houille sont maintenant produites comme sous-produits des fours à coke, la description qui la suivre se réfère particulièrement à l'appareillage et au procédé applicables à une installation de fours à coke, par exemple du type comprenant une pluralité de chambres de cokéfaction juxtaposées,les conduits de chauf- fage passant entre celles-ci, et aboutissant à un collecteur commun dans lequel passent les gaz et les vapeurs provenant des fours. Toutefois, on doit comprendre que les principes appliqués peuvent également être appliqués au gaz de houille provenant de cornues à gaz, ou d'appareils de carbonisation à basse température,ou être appliqués aux gaz provenant de générateurs ou provenant de la distillation de schistes , ou de toute-une variété d'autres matières.
Les gaz devant etre traités contiennent pratiquement 2 gr. environ à 5 gr. environ d'ammoniaque par m3.
Dans les dessins annexés, montrant à titre d'exem- ple, et pour faciliter la description, une forme préférée de réalisation et de mise en pratique de l'invention, la- dite invention n'étant pas, bien entendu, spécifiquement limitée à l'exemple ou aux exemples donnés à titre indica- tif;
La Fig. 1 est une vue en élévation partiellement en coupe transversale d'un appareillage employé pour la mise en pratique du présent procédé, dans une disposition préférée.
La Fig. 2 est une vue en élévation,partiellement en coupe transversale, d'une forme de réalisation de l'appa- reil de mise en contact entre les gaz et le superphosphate.
La Fig. 3 est une vue, partiellement en coupe trans- versale,de l'objet de la Fig. 2 ,passant par la ligne III -
III, et considérée en direction des flèches.
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La Fig. 4 est une vue en coupe transversale de l'objet de la Fig. 2 , passant par la ligne IV - IV et con- sidérée en direction des flèches.
La Fig. 5 est un schéma d'un appareil qui peut être employé dans la mise en fonctionnement de l'appareil de con- tact montré à la Fig. 2.
En se référant a la Fig. 1, on voit que les gaz et vapeurs provenant d'un four à coke 1, passent par une tubulu- re verticale 2, parviennent dans un collecteur 3, puis passent dans une tubulure d'aspiration 4 pour arriver dans un sépara** teur de goudron 5. Une partie du goudron, de l'humidité et de l'ammoniaque est déposée dans le collecteur, dans la tubu- lure d'aspiration et dans le séparateur de goudron, et s'é- coule depuis ces organes jusque dans la cuve de décantation 6.
Le gaz passe depuis le séparateur de goudron 5 dans une tu- yauterie 7 et parvient dans le réfrigérant 8. Ce réfrigérant est du type dit à contact direct, et est garni intérieurement de chicanes 9 sur lesquelles la liqueur d'ammoniaque refroidie est mise en circulation fermée continue. Cette liqueur est. pompée dans le fond du réfrigérant 8 au moyen d'une pompe 10, qui la refoule dans des serpentins de refroidissement 11, sur lesquels de l'eau tombe en pluie depuis une chambre de dis- tribution 12. La liqueur refroidie s'élevé par une conduite 13, et est distribuée au moyen de dispositifs d'arrosage 14 pla- cés à l'extrémité supérieure de la tour 8.
La liqueur refroidie contient une quantité d'eau additionnelle et de l'ammoniaque provenant du gaz,ainsi qu'une certaine quantité de goudron additionnel; dont la quantité en excès s'échappe par une canalisation 15 pour aboutir dans la cuve 6.
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Le gaz quittant le réfrigérant 8 passe par une canalisation 16 pour parvenir à un aspirateur 17, et quitte celui-ci en empruntant les canalisations 18 et 19, pour par- venir dans le fond .d'une tour à cyanide 20 dont l'inté- rieur est garni de chicanes 21 sur lesquelles est continuel- lement pompée une suspension de soufre dans de la liqueur ammoniacale.
Au cours des réactions entre le soufre, l'ammoniac que, le sulfure d'hydrogène et le cyanure d'hydrogène exis- tant dans le gaz et dans la solution, le cyanure d'hydrogè- ne est converti en thtocyanate d'ammonium, qui s'échappe par le fond de la tour ,en employant une tuyauterie 22 aboutis- eant à une cuve de circulation 23. Cette cuve de circulation est pourvue d'un agit ateur 24, destiné à maintenir le sou- fre en suspension et cette suspension est reprise par une pompe 25 qui la refoule dans une canalisation 26 aboutissant à des dispositifs d'arrosage 27 placés à l'extrémité supé- rieure de la tour 20.
Une quantité additionnelle de soufre est introduite en vue de prendre la place du soufre consommé dans la réaction et ce soufre est avantageusement employé sous forme de soufre de flotation finement divisé, récupéré dans des procédés de purification de gaz.
Le gaz quittant la tour 20 passe par une conduite 28 pour parvenir à l'appareil destiné à l'extraction du goudron . On a jugé avantageux d'utiliser un précipitateur électrique Cottrell, et il est préférable d'utiliser en série deux de ces appareils, attendu qu'il est de la plus haute importance que pratiquement tout le goudron et l'hu- midité mécaniquement entrainés soient éliminés. Le dessin montre deux précipitateurs Cottrell désignés en 29 et 30 ceux-ci étant du type classique possédant une pluralité de
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tubes 31 le long desquels le gaz parvient en contact avec des électrodes 32 . La matière précipitée passe par des orifices de sortie 33 et 34 jusque dans une canalisation 35 qui aboutit à la cuve 6.
Les gaz passent depuis l'appareil 30 jusque dans un réchauffeur 36 lequel est constitué par une simple tour d'acier contenant des serpentins 37 parcourus par de la vapeur et assurant un réglage automatique et exact de la température des gaz prêts à passer dans l'appareil 38 où s'effectue l'incorporation d'ammoniaque, absorbée par le superphosphate. Une vanne 39 à commande thermostetique peut 'être placée dans la canalisation de vapeur.- vanne au moyen de laquelle la température du réchauf.. feur 36 peut être réglée. On peut remplacer le réchauffeur 36 par d'autres moyens de chauffage simples, tels que des serpentins chauffés à la vapeur, placés à l'intérieur ou immédiatement à l'extérieur de la canalisation de gaz et de l'appareil d'incorporation d'ammoniaque.
En outre, et dans certaines conditions, on peut supprimer le réchauf- feur 36, en réglant convenablement le réfrigérant 8.
Le dispositif simple, décrit ci-dessus,et destiné à l'élimination de l'acide cyanhydrique/est très efficace en empêchant qu'aucun composé cyanique soit entraîné avec le gaz, et contamine le superphosphate ammoniaqué mais, bien entendu, on peut le remplacer par toute une série d'autres dispositifs d'élimination de l'acide cyanhydrique; cependant,on a trouvé qu'avec des arrangements appropriés en vue du contrôle de la température du gaz, de manière à prévenir toute condensation dans l'appareillage d'incorpo- ration d'ammoniaque, et en prenant des précautions convena" blés en;
vue d'empêcher quiaucune trace de liqueur ammoniacale
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soit entraînée avec le gaz jusque dans l'appareillage d'in- corporation d'ammoniaque, l'élimination de l'acide cyanhydri- que au moyen d'une tour spéciale est inutile dans ce système.
Si des traces de cyanure d'hydrogène sont présen- tes dans le gaz, il est préférable de faire fonctionner l'installation avec un pourcentage d'oxygène minimum, par exemple inférieur à 0,5 pour cent.
Le rassemblement de la liqueur ammoniacale conden- sée hors du gaz dans le collecteur , les tubulures d'asple* ' ration et le réfrigérant, ainsi que la distillation de cette liqueur dans un alambic à ammoniaque comme on va mainte- nant le décrire, sont des mesures également très efficaces en vue de prévenir la contamination du superphosphate am- moniaqué, par rapport aux procédés antérieurs, attendu que cette liqueur condensée contient une quantité considérable de thiocyanate d'ammonium, qui se trouve décomposé dans 1?'alambic à ammoniaque .Dans les procédés antérieurs, il ne semble pas qu'aucune précaution ait été prise en vue de la séparation soigneuse et de la distillation de ce condensato
Comme indiqué ci-dessus,
la tour à acide cyanhydri- que n'est pas absolument nécessaire, si des précautions con- venables sont prises, dans les installations modernes de fours à coke, et on peut se dispenser d'installer une telle tour, ou bien on pourra la mettre hors circuit en fermant les vannes 40 et 41, en ouvrant les vannes 42 et 43, ame- nant ainsi le gaz à passer depuis le tube 18 jusque dans l'appareil de précipitation 29 , en empruntant les tubes 44 et 45.
La succession ou arrangement préférés de l'aspira- teur 17.de la tour 20,et des appareils de précipitation 29 et 30 sont ceux montrés au dessin. Toutefois, les positions
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de ces unités peuvent être interverties, si on le désire. Par exemple, la tour 20 peut être placée devant l'aspirateur 17, les appareils de précipitation 29 et 30 étant placés après l'aspirateur; les appareils de précipitation 29 et 30 peu- vent .être encore placés avant l'aspirateur et la tour 20 après celui-ci.
L'aspirateur 17, qui peut être un ventilateur cen- trifuge, comme représenté, est actionné comme il est d'usa- ge dans les types de fours à coke où l'on recueille des sous-produits, de façon à maintenir une pression constante et uniforme dans le collecteur. Le goudron provenant de l'aspirateur peut etre drainé et évacué par un tube 46, le- quel est relié au tube 35 aboutissant dans la cuve 6.
La liqueur ammoniacale se trouvant dans la cuve 6 parvient par trop-plein dans un réservoir 47, d'où elle peut être pompée pour permettre un lavage dans le collecteur
3, au moyen d'une pompe 48, qui la refoule dans une canali- sation 49, ou bien la liqueur provenant du réservoir 47 peut parvenir dans un réservoir 51, en empruntant une canalisa- tion 50. Tout excès de liqueur de thiocyanate d'ammonium provenant de la cuve 23 peut être transporté jusque dans le réservoir 51, ou bien la liqueur de thiocyanate d'ammo- nium pourra être employée séparément.
La liqueur ammoniacale provenant du réservoir 51 est transférée par l'intermédiaire d'une canalisation 52 jusque dans un alambic à ammoniaque 53, lequel comporte la section libre 54 habituelle, l'ambase de décantation 55, et la section 56 y rattachée. Il est également judicieux de prévoir un déphlegmateur 57 . L'alambic à ammoniaque fonction- ne de la manière habituelle et les vapeurs ammoniacales pro- venant de celui-ci peuvent être employées à la production de sulfate d'ammonium, en les faisant passer dans une canali-
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sation 58 aboutissant à un saturateur 59 lequel comporte, comme à l'ordinaire un éjecteur 60, une table de drainage 61 et une centrifugeuse 62;on prévoit un moyen de disposer des gaz perdus.
Aulieu de produire du sulfate d'ammonium en partant des vapeurs provenant de l'alambic à ammoniaque, ces vapeurs peuvent être mélangées au gaz,avant que celui-ci pénètre dans l'appareil d'incorporation d'ammoniaque 38. Si on uti- lise une tour à acide cyanhydrique, les vapeurs peuvent etre conduites par des canalisations 63 et 64 jusque dans la cana- lisation 18, de manière à se mélanger au gaz pénétrant dans la tour 20. Si la tour à acide cyanhydrique n'est pas emplo. yée, les vapeurs peuvent être amenées à passer, par l'inter- médiaire des canalisations 63 et 65, jusqu'à l'orifice d'en- trée du gaz dans le réfrigérant 8.
Pour l'appareillage d'incorporation d'ammoniaque, il a été reconnu avantageux d'employer l'équipement établi sur le modèle et fonctionnant sur le principe des fours de grillage de minerai de sulfure à fonctionnement mécanique employés dans les opérations métallurgiques. Il semble que la présente adaptation at l'application de ce type d'équipe- ment soient nouvelles.
Comme montré à la figure 2, l'appareil d'incorpo- ration d'ammoniaque 38 comprend de préférence une chambre cylindrique contenant une série de plateaux horizontaux supprposés et quidistants. On utilise deux types de plateaux, désignés par exemple en 66 et 67 alternés, les plateaux 66 présentant des ouvertures 68, au centre, et les plateaux 67 présentant des ouvertures 69 adjacentes à la paroi de l'ap- pareil d'incorporation d'ammoniaque 38. Un arbre 70 est monté verticalement au centre de l'appareil, et sert à mettre en
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en rotation des bras agitateurs 71 et 72, destinés à reposesr la matière soit en direction-du centre soit en direction des parois de la chambre d'incorporation de l'ammoniaque.
Par exemple, les bras agitateurs montés au-dessus des plateaux 66 sont d'une forme telle que lors de larota- tion de l'arbre lesdits bras repousseront le superphosphate en direction des ouvertures 68, de sorte que la matière tom- bera sur les plateaux 67, et les bras agitateurs montés au- dessus de ces plateaux 67 repousseront la matière ,jusque sur les orifices 69.
Le superphosphate est amené jusque dans la trémie 73, et peut pénétrer dans la chambre 74, lorsqu'on ouvre la vanne 75. Lorsque la chambre 74 est remplie, la Tanne 75 est fermée, et l'on ouvre une vanne 76, de manière à permet- tre le passage du superphosphate jusque dans la chambre d'incorporation d'ammoniaque 38. Comme représenté, on peut prévoir deux dispositifs de ce genre, destinés à faire péné- trer la matière jusque dans la chambre 38, si bien que l'un de ceux-ci peut être rempli pendant que l'autre se vide.
L'accès à la chambre 74 est commandé par les vannes 75 et 76 de manière à empêcher que des gaz s'échappent de la chambre d'incorporation d'ammoniaque pendant que celle.-cI est en charge. On a d'autre part jugé avantageux d'aspirer les gaz hors de la chambre 74 avant que celle-ci soit garnie de matière.
Le phosphate est entraîné par un convoyeur à hélice 77, d'où 11 passe jusque sur le plateau supérieur 66, et le phosphate tombe ensuite en zig-zag à l'intérieur de la chambre, les couches de matière se trouvant sur les pla- teaux étant maintenues en agitation continuelle.
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Les gaz pénétrant dans l'appareil d'incorporation d'ammoniaque par la partie inférieure de celui-ci,en passant dans un tube d'admission 78, traversent l'appareil de bas en haut, à contre-sens de la matière traitée.
A la fin de la période de durée voulue, le produit ammoniaqué est immédiatement conduit hors de contact avec les gaz au moyen d'une vanne 79 qui le fait pénétrer dans une chambre 80/d'OÙ il peut être éloigné,grâce à une vanne 81.
La vanne 79 est d'ordinaire maintenue ouverte, excepté lors- que la vanne 81 est elle-même ouverte. Lorsque l'on retire la matière de la chambre 80, la vanne 79 est fermée et l'on peut extraire les gaz de la chambre 80, avant l'ouverture de la vanne 81.
Les gaz, pratiquement libres d'ammoniaque s'échap- pent de l'appareil d'incorporation d'ammoniaque 38 en pas- sant dans une canalisation 82, et aboutissent à un dépous- siéreur 83, à l'intérieur duquel toute poussière en suspen- sion est arrêtée.
Du fait que le réglage de la température dans l'appareil d'incorporation d'ammoniaque est très important, le réchauffeur 36, l'appareil d'incorparation d'ammoniaque 38 et le dépoussiéreur 83, de même que toutes les canalisations de raccordement devront être efficacement calorifugée. Tou- tes précautions utiles devront être prises pour prévenir la condensation de l'humidité qui pourrait être mécaniquement entraînée au travers du réchauffeur, et qui pourrait péné- trer dans l'appareil d'incorporation d'ammoniaque sous forme de gouttelettes, causant ainsi le risque d'une contamination avec le thiocyanate d'ammonium.
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Il est préférable de régler le réchauffeur 36 de telle manière que le gaz pénétrera dans l'appareil d'in- corporation d'ammoniaque à une température d'environ 40 C.
Il est également important de régler le fonctionnement du réfrigérant 8 de telle manière due le gaz pénétrant dans l'appareil d'incorporation d'ammoniaque présentera une "sur- température" d'au moins 5 , de façon à éloigner l'humidité produite au cours de l'incorporation d'ammoniaque, et d'é- carter toute possibilité de condensation d'humidité dans l'appareil où s'effectue cette incorporation.
On devra, bien entendu, admettre une tolérance pour la pression du gaz pé- nétrant dans l'appareil d'incorporation d'ammosiaque, et pour la chaleur de compression produite dans l'aspirateur- compresseuro
Par exemple, pour lune pression manométrique de 125 gr. par cin2 env. derrière le ventilateur, et avec une température d'environ 40 C. dans la canalisation conduisant à l'appareil d'incorporation d'ammoniaque 38, le gaz devra être refroidi dans le réfrigérant 8 jusqu'à environ 30 C.
Si la tempature de l'eau de refroidissement est élevée, la température du gaz provenant du réfrigérant sera égale- ment élevée, mais la temperature du gaz pénétrant dans l'ap- pareil d'incorporation d'ammoniaque ne devra pas excéder 50 C. environ ; dans des conditions extrêmes, un refroidis- sement artificiel quelconque pourra etre nécessaire, en connexion avec l'action du réfrigérant 8. Cependant, si la température du gaz provenant du réfrigérant est inférieu- re à 30 C., il pourra être échauffé jusqu'à atteindre au moins cette dernière température.
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D'autre part, il faudra régler les conditions en sorte que le gaz pénétrant dans l'appareil d'incorportation d'ammoniaque ne soit pastrop basse température. 40 C. est la température préférée et, dette température ne devra pas, autant que possible, tomber en .dessous de 30 C. car s'il en était autrement, la capacité de l'appareil d'incorpora- tion d'ammoniaque serait sérieusement réduite, et l'on courrait le danger d'entrainer des pertes d'ammoniaque dans les gaz évacués. Pour permettre les observations, des ther- momêtres pourront être placés en différents points, par exemple en 84,85 et 86. Dans certains cas, le superphos- phate pourra ^être chauffé avant de pénétrer dans l'appa- reil d'incorporation d'ammoniaque.
La vitesse d'introduction du superphosphate dans l'appareil d'incorporation d'ammoniaque devra être réglée de manière à correspondre à la teneur en ammoniaque du gaz, et à la vitesse d'écoulement de ce gaz, de façon à maintenir une teneur uniforme en ammoniaque dans le su- perphosphate ammoniaque provenant du dernier plateau.
Si le fonctionnement des fours à coke et du système de conden- sation sont uniformes, la teneur en ammoniaque du gaz est elle-même tout à fait uniforme, mais la vitesse d'écoule- ment du gaz est généralement sujette à des fluctuations, et l'on pourra donc prévoir des dispositifs automatiques propres à réduire la vitesse d'introduction du superphos- phate et la vitesse de déplacement des bras agitateurs appartenant à l'appareil d'incorporation d'ammoniaque, de façon à maintenir un rapport uniforme entre la vitesse d'écoulement du Superphosphate et la vitesse d'écoulement du gaz.
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On a montré à la Fig. 5 un exemple de réalisation de l'appareil permettant ainsi la commande automatique de l'appareil d'incorporation d'ammoniaque 38. Le tube 78, conduisant depuis le réchauffeur 36 jusqu'à l'appareil d'in- corporation d'ammoniaque.peut être pourvu d'un orifice ca- libré 87, les extrémités 88 et 89 d'un tube en U 90 abou- tissant de part et d'autre de cet orifice. Le tube 90 con- tient un fluide 91 bon conducteur du courant électrique. Sur un coté du tube, un fil de contact 92 passe au travers de la paroi de ce tube, l'extrémité de ce fil plongeant dans le fluide conducteur 91 .Plusieurs points de contact 93 sont répartis sur l'autre . branche du tube, à différents niveaux, chacun de ces contacts étant relié au voisin à l'aide d'une série de résistances 94.
Le fil 92 et un fil 95 provenant du point de con- tact supérieur 93 sont connectés à l'enroulement de champ den moteur électrique 96, lequel est alimenté au courant par les conducteur 97.
L'arbre du moteur 96 est pourvu d'une poulie 98, laquelle, grâce à un dispositif de courroie approprié, entrai ne une poulie 99 qui met en rotation le transporteur à vis 77 monté dans l'appareil d'incorporation d'ammoniaque, et une poulie 100 qui met en rotation les bras agitateurs.
Si la vitesse d'écoulement du gaz dans le conduit 78 augmente, on comprend que le moteur 96 tournera plus vite et accélérera à son tour la vitesse de rotation du transporteur 77, augmentant ainsi la vitesse de l'alimen- tation en superphosphate du plateau dupérieur de l'appa- reil d'incorporation d'ammoniaque. La vitesse de mouvement des bras agitateurs est également augmentée. Si la vitesse
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d'écoulement du gaz dans le conduit 78 décroît, la vitesse de rotation du moteur diminuera aussi, de sorte que la vi- tesse de l'alimentation'de l'appareil en superphosphate sera également diminuée.
Le pourcentage d'ammoniaque, dans le produit am- moniaqué, ne devra pasdépasser ordinairement 5 %, et 4 % est le chiffre habituel. Le pourcentage de P2O5 insoluble dans le produit ammoniaque dépend de sa présence dans le superphosphate original, mais l'accroissement de la teneur en P2O5 au cours de l'opération d'incorporation d'ammoniaque ne devra pas excéder 1,5 %. Ce produit sera libre de thio- cyanate d'ammonium, et d'autres substances toxiques.
On peut voir facilement que le fonctionnement de l'appareil d'incorporation d'ammoniaque est le qu'il sous- trait le produit ammoniaque à l'action du gaz ammoniac, dès que ce produit a atteint le pourcentage en ammoniaque dési- ré, et ce fait, comme on l'a mentionné précddemment, est l'une des conditions essentielles de l'empêchement du passa- ge intense à la forme insoluble.
Le sulfate d'ammonium dont il a été question plus haut peut être mélangé avec une partie ou avec la totalité du superphosphate ammoniaque, permettant ainsi la création de mélanges fertilisants contenant plus d'azote qu'il en existe dans le superphosphate ammoniaque. Le sulfate d'am- monium peut être avantageusement mélangé au superphosphate immédiatement avant que celui-ci pénètre dans l'appareil d'incorporation d'ammoniaque, ou ce corps peut encore être introduit séparément, à l'aide d'un dispositif d'alimentation séparé, dans le plateau supérieur de l'appareil d'incorpora- tion d'ammoniaque. Si l'on procède de cette manière, il ne
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sera pas nécessaire de prendre des précautions spéciales en vue du lavage de l'acide libre hors des cristaux de sul- fate d'a monium, dans la centrifugeuse 62.
En fait, tout la- vage a l'eau peut être entièrement évité, attendu que l'aci- de libre sera effectivement neutralisé dans l'appareil d'in- corporation d'ammoniaque 38.
On peut réaliser certains avantages en permettant au mélange de sulfate' d'ammonium et de superphosphate de reposer jusqu'à ce que l'action de "digestion" bien connue soit pratiquement accomplie, puis en broyant ensuite les agglomérés de ce mélange avant de l'introduite dans l'appa- reil d'incorporation d'ammoniaque. De cette manière, on ré- duit dans une large mesure la formation de poussières de superphosphate, et l'on évite les pertes de matière.
Par la description qui précède de la présente in- vention, on verra que l'on arrive arésultats suivants :
1. La récupération d'ammoniaque sous une forme utile depuis le gaz de houille, ou depuis tout autre gaz contenant pratiquement la même quantité d'ammoniaque que le gaz de houille, par traitement de ce gaz au moyen de super- phosphate.
2. Elimination, grâce à la présente invention, des désavantages entraînés par les tentatives précédentes d'utilisation de superphosphate dans ce but.
3. Utilisation, grâce à la présente invention, des avantages plushaut mentionnés de l'ammoniaque dilué à la forme gazeuse, en vue de la préparation de superphosphate ammoniaque.
4. Par l'emploi de la méthode et de l'appareillage ci-dessus décrits, en vue de la récupération de l'ammoniaque,
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réalisation d'une économie dans le prix de l'acide; par la suppression du type usuel de saturateur, plus de pro- preté dans l'opération; l'engrais se trouve dans une can - dition mécanique supérieure. L'appareillage est simple et peut être établi en acier, attendu qu'on ne rencontre pas de corrosion si l'on travaille dans les conditions exposées.
Par suite, élimination de l'emploi des matières de garniture coûteuses ordinairement utilisées lorsque l'on emploie des acides. On réalise en outre une économie considérable de force motrice, en raison de la contre-pression très basse, s'élevant à env. 8-15 cm, comparée à la contre-pression d'env. 70 à 140 cm qu'on rencontre lorsque l'on utilise un saturateur à acide.
On peut employer, pour le présent procédé, et dans l'appareillage décrit, différents superphosphates, aux fins de l'invention.
On conçoit que l'invention telle que décrite ci- dessus, et réalisée sous la forme indiquée peut, bien en- tendu, donner lieu à d'autres formes de réalisation, sans qu'elle s'écarte du cadre du présent brevet.