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Procédé de fabrication de sulfate d'ammonium.
La-présente invention a pour objet un procédé de fabrication de sulfate d'ammonium à partir de boues acides et plus spécialement à partir de boues acides renfermant de l'anhydride sulfureux.
Lorsque l'on traite par de l'acide sulfurique des hydrocarbures liquides, par exemple du pétrole, du goudron de houille ou des substances qui en dérivent, on obtient des boues contenant des quantités notables d'acide libre et combiné. On les désigne communément sous le nom de boues acides. Outre de l'acide sulfurique et des produits à base d'hydrocarbures, elles renferment fréquemment des quantités appréciables d'anhydride sulfureux.
La préparation de sulfate d'ammonium à partir de ces boues acides à teneur appréciable en anhydride sulfu- reux n'est pas reoommandable; en effet, le sulfite d'am-
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monium qui se forme se décompose au cours des opérations d'évaporation ou de séchage auxquelles est soumis le sel et il en résulte des pertes importantes d'ammoniaque. En même temps, les appareils souffrent d'une corrosion plus grande par suite de la présence d'anhydride sulfureux.
Enfin la présence de sulfite d'ammonium dans le sulfate peut être indésirable du point de vue commercial.
Le procédé objet de l'invention permet d'éliminer ces inconvénients. Dans ce procédé, on soumet la boue acide à un traitement préparatoire avant son entrée dans les appareils ou on l'attaque par l'ammoniaque en réduisant sa teneur en anhydride sulfureux et pour cela on fait subir un traitement dans lequel la pression partielle de l'anhydride sulfureux contenu dans la boue acide est convenablement réduite. Au. cours de ce traitement, la température et le degré d'agitation de la boue acide sont maintenus entre des limites désirées.
On peut réduire la pression partielle de l'anhydride sulfureux présent dans la phase gazeuse, dans cette boue acide, en amenant celleci en contact intime avec une grande quantité d'air ou autre gaz ou en la soumettant à l'action du vide par élimination des gaz et vapeurs en contact avec ladite boue à l'aide de moyens appropriés. En règle générale, la température maximum à laquelle on chauffe la boue acide ne doit pas excéder 70 , mais la température à laquelle on peut porter une boue déterminée dépend de la constitution de cette boue. La température maximum à laquelle est soumise la boue acide au cours du traitement doit être strictement limitée afin que la décomposition au sein de cette boue ne se trouve pas accélérée.
Une chauffe excessive engendre, par décomposition, des quantités additionnelles d'anhydride
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ce qui diminue la teneur effective en ce dernier corps.
D'autres phénomènes préjudiciables qui sont imputables à une surchauffe sont une diminution de fluidité, par suite de l'apparition de matières gommeuses, et un accroissement de la tendance à la formation de mousse au cours de l'attaque ultérieure par l'ammoniaque.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 montre schématiquement en élévation un appareil permettant l'élimination de l'anhydride sulfureux par aération.
La fig,. 2 est un schéma analogue d'un appareil dans lequel l'anhydride sulfureux est éliminé par réduction mécanique de sa pression partielle dans la boue acide.
La fig. 3 est le schéma de l'appareillage destiné à la fabrication de sulfate d'ammonium.
Dans la fig. 1 la boue acide venant du bac 2 est conduite par un tuyau 1, au moyen d'une pompe 3, dans le haut d'une série de plateaux 4; ceux-ci tournent sous l'action d'un moteur 5 monté au sommet de l'appareil de dégazage 6. La paroi intérieure de cet appareil porte des chicanes annulaires 7 inclinées vers le bas et vers l'axe de l'appareil 6. De l'air est insufflé dans l'appareil par un conduit 10 et traverse un réchauffeur 9 en aval du ventilateur 8. L'air chaud se déverse à la partie inférieure de l'appareil 6 et, en s'élevant, rencontre la boue acide projetée sous l'effet de la rotation des plateaux 4. Les chicanes 7 servent à ramener la boue sur les plateaux rotatifs et à améliorer le contact entre cette boue et l'air.
Au contact de l'air chaud, l'anhydride sulfureux présent dans la boue se dégage et est évacué avec
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l'air par la cheminée 11. La boue, une fois traitée, est évacuée par le tuyau 12 vers une cuve 13.
Dans l'appareil de la fig. 2 la boue acide est refoulée par une pompe 16 du bac 14 dans le haut de l'appareil de dégazage 17. Une pompe 18 fait régner le vide . dans cet appareil. Avant de pénétrer dans l'appareil de dégazage, la boue peut traverser un réchauffeur 15. Elle ruisselle sur les plateaux 19 et sur les auges annulaires 20 placés dans l'appareil de dégazage de manière à augmenter la surface libre de la boue acide en traitement.
Par suite du chauffage de la boue et en raison de la pression réduite, l'anhydride sulfureux est libéré. La boue traitée s'accumule à la base de l'appareil de dégazage et est soutirée par une pompe 21 qui la conduit au bac d'accumulation 22 ; de là elle se rend à l'appareil de réaction. L'anhydride sulfureux et les autres vapeurs qui se dégagent sont soutirés à travers le tuyau 23 par la pompe à vide 18.
Au lieu des appareils de dégazage représentés sur les dessins on peut utiliser d'autres appareils, par exemple un récipient ou un groupe de récipients en série, chaque récipient possédant un agitateur et des ajutages convenables pour l'admission de la boue acide à traiter ainsi que des tuyaux d'évacuation de la boue traitée et des gaz et vapeurs libérés. L'agitateur remplit deux fonctions : il aide mécaniquement le dégagement des gaz et il donne le moyen de maintenir la température de la boue acide par ce fait qu'il peut fournir un apport suffisant de chaleur pour compenser la chaleur utilisée à la vaporisation des gaz et vapeurs dissous.
Les exemples suivants feront bien comprendre la nature de l'invention:
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EXEMPLE
On amène dans l'appareil de dégazage de la fig. 1, à la vitesse de 1,25 litre par minute, une boue acide contenant 2,9 en poids d'anhydride sulfureux et 41,5 % d'acide sulfurique. On fait passer de l'air dans l'appareil au moyen du tuyau 10 à une température d'environ 50 et à une vitesse de 4.250 dm3 par minute. La teneur en anhydride sulfureux de la boue retirée de l'appareil est de 0,39 % en poids.
EXEMPLE II :
On amène 950 cm3 de boue acide contenant 4,52 % en poids d'anhydride sulfureux et à une température de 30 dans un récipient pourvu d'un agitateur et on fait agir le vide. Aubout de 30 minutes, le vide atteint 66 cm de mercure et la teneur de la boue en anhydride sulfureux est abaissée à 0,39 % en poids.
En général, la teneur en SO2 doit être réduite à environ 2 % en poids de la teneur de la boue en acide sulfurique.
Si la quantité d'anhydride sulfureux est ramenée à ce pourcentage, on peutfabriquer du sulfate d'ammonium donnant toute satisfaction. On peut faire réagir la boue acide avec l'ammoniaque dans un récipient approprié en présence d'un gros excès d'une solution de sulfate d'ammonium approximativement saturée. On introduit dans un récipient les réactifs en proportions telles que l'acidité de la solution résultante comprenne l'acidité due à l'acide sulfurique et l'acidité provenant de la présence d'acide sulfureux et d'acides organiques.
Dans ces conditions, avec une température de réaction suffisamment élevée, la plus grande partie de l'anhydride sulfureux restant dans la boue acide se trouve expulsée. L'anhy-
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dride sulfureux qui peut rester dans la solution de sulfate d'ammonium formée est pratiquement éliminé au cours de l'évaporation dans laquelle on réduit le volume de la solution pour obtenir du sulfate d'ammonium solide.
La fig. 3 est le schéma d'un appareillage de fabrication en continu de sulfate d'ammonium à partir de boue acide, cet appareillage comprenant, pour l'élimination de l'anhydride sulfureux, un dispositif de dégazage fonctionnant par aération. La boue acide emmagasinée dans le réservoir 2 est puisée par la pompe 3 et est refoulée dans l'appareil de dégazage 6. La boue acide dont la teneur en SO2 a été convenablement réduite, l'anhydride sulfureux et la vapeur d'eau étant éliminés en 31, est amenée dans un bac 13 d'ou elle est refoulée par une pompe 24 dans le récipient de réaction 25. A ce dernier appareil, de l'ammoniaque est amené d'un réservoir 26.
Par réaction avec la boue acide l'ammoniaque forme un liquide comprenant une solution de sulfate acide d'ammonium et une matière huileuse; de l'anhydride sulfureux et de la vapeur d'eau sont éliminés en 32. On peut séparer la matière huileuse de la solution de sulfate d'ammonium par des moyens appropriés, par exemple par séparation mécanique ou extraction dans le récipient 27 et éliminer cette matière huileuse en 29. Après déshuilage, la solution de sulfate d'ammonium est introduite dans un évaporateur 28.
On retire en 33 le sel qui cristallise par suite de l'évaporation de l'eau et ensuite on le sèche. On peut retourner la liqueur mère au récipient de réaction. Outre de la vapeur d'eau, l'anhydride sulfureux restant dans la solution de sulfate d'ammonium s'échappe de l'évaporateur en 30.