BE410852A - Fabrication d'acide nitrique fortement concentré à partir d'acide nitrique dilué - Google Patents

Description

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  Fabrication d'acide nitrique fortement concentré à partir d'acide nitrique dilué. 



   L'oxydation usuelle de l'ammoniaque au moyen d'air fournit dans l'absorption, comme   on,   le sait, directement seulement de l'acide nitrique de concentration moyenne, soit environà 50% sans pression, et environ à 62-64% sous pression. 



  De l'acide nitrique fortement concentré est'produit à partir de ces acides moyennant l'emploi d'agents déshydratants en particulier d'acide sulfurique concentré. On produit en outre de l'acide nitrique concentré directement à partir des oxy- des d'azote de l'oxydation de l'ammoniaque en liquéfiant les 

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 oxydes d'azote sous pression ou sans pression suivant que l'oxydation de l'ammoniaque est effectuée aved de l'air ou avec de l'oxygène, et en réunissant ensuite les oxydes d'azote liquéfiés, .sous pression, avantageusement à des tem- pératures allant jusqu'à 70  ou même   au.-delà.   à de l'oxygène et à de l'eau pour former directement de l'acide nitrique. 



   Le procédé de liquéfaction sous pression ne peut s'exécuter économiquement qu'avec des prix de courant très bas ; l'oxydation de l'ammoniaque au moyen d'oxygène n'est économique également que lorsqu'on dispose d'oxygène peu coûteux, par exemple comme produit de déchet. Autrement tou- tefois,   et.   en particulier aux endroits où il existe déjà une installation pour la fabrication d'acide nitrique dilué, le mode usuel généralement du traitement de l'acide dilaté pour l'obtention de HNO3 concentré, c'est à dire moyennant l'emploi d'acide sulfurique, doit être préféré aux procédés mentionnés ci-dessus.

   Les inconvénients du mode de travail avec emploi d'acide sulfurique consistent, comme on le sait, en particulier en ce que la dénitration et la concentration de l'acide sulfurique nécessitent une dépense considérable-   ..le.de   chaleur tandis que la dépense en acide sulfurique n'est pas négligeable ; finalement, la conduite de l'opération to- tale est réellement compliquée et coûteuse. 



   Le présent procédé permet de concentrer fortement l'acide nitrique dilué obtenu dans l'installation d'acide nitrique de   1'oxydation   de l'ammoniaque avec les 'Meilleurs résultats économiques sans emploi d'acide sulfurique. la base du procédé suivant la présente invention est constituée par la réaction connue de décomposition de l'a- cide nitrique en présence d'oxydes   d'azote :

     
NO + 2 HNO3 = 3 NO2 + H2O 
11 a déjà été proposé d'enrichir les oxydes d'azote   provenant de l'oxydation de l'ammoniaque en NO2 en mettant 2   

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 ces gaz en contact avec HNO3 en contre-courant avant que le NO soit oxydé en NO2. un certain enrichissement des gaz en NO2 a pu, il est vrai, être produit de cette manière,   mais.,   en particulier à cause du grand excès d'azote inerte, de loin pas dans une mesure suffisante pour qu'on puisse fabriquer à partir de NO2 de l'acide nitrique fortement concentré. 



   Suivant la présente invention, tout le HNO3 contenu dans l'acide nitrique aqueux est décomposé au moyen de gaz contenant du N0, et les gaz nécessaires à cet effet sont obtenus par dissociation de NO2 à une température élevée : 
NO2   #NO   + 1/2 O2. 



   D'après la réaction de décomposition indiquée ci-des- sus, il suffit de faire agir sufl'acide nitrique une molé- cule de N0 pour obtenir trois molécules de NO2.      



   Le procédé est avantageusement exécuté en circuit fermé ; en un endroit du circuit se produit la   décomposition   de l'acide nitrique,   enautre   endoit,une des tfois molécules de NO2 qui ont pris naissance est dissociée en NO et 1/2 02 :; les produits de dissociation sont amenés de nouveau au point de décomposition de l'acide nitrique. De cette manière, il se produit dans le cirauit des gaz, en proportion de l'acide nitrique dilué introduit, petit à petit un excès de N02 et de 02 ; l'excès de NO2 et de O2 est évacué du circuit de gaz et traité immédiatement par la quantité nécessaire de H20 pour obtenir l'acide nitrique fortement concentré. 



   La circulation en circuit est avantageusement exécutée sous une dépression ; de ce fait, on favorise d'une part considérablement la décomposition fortement poussée du HNO3 introduit, d'autre part, on favorise la dissociation du NO2 à une température pas trop élevée. Par suite de la dépression régnant, la réoxydation éventuelle du N0 obtenu par la disso- ciation est ralentie fortement. 



   Le mélange de gaz et de vapeur évacué du circuit de gaz pour le traitement en vue de l'obtenion, d'acide nitri- 

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 que concentré consiste essentiellement en l'excès, saturé de vapeur d'eau et d'acide nitrique, du NO2 et du 02 formé et cela conformément à leur formation dans'le rapport de 80% NO2 :  20   O2. 



   Le dessin représente schématiquement un exemple de la disposition d'ensemble pour la réalisation du procédé. 



   Par le tuyau 1, l'acide nitrique à environ 50% ob- tenu dans l'absorption d'acide nitrique de l'oxydation de l'ammoniaque est envoyé. :par le haut dans la colonne de dé- composition 2, pourvue de corps de remplissage (anneaux de Raschig). Par le court tuyau   8   pénètrent du bas dans la co- lonne de décomposition 2 les gaz de dissociation chauds pro- venant du four de dissociation 9 et ils s'élèvent en contre- courant par rapport à l'acide   nitrique   qui s'écoule. L'aci- de nitrique très dilué décomposé par le NO des gaz de disso- ciation et contenant encore seulement des résidus de HNO3 resté non décomposé se rend par le tuyau 10 au réservoir 11 et est renvoyé de là dans un des derniers étages de l'ab- sorption d'acide nitrique.

   La température de la colonne de décomposition 2 est réglée par le refroidisseur 3,4; la chaleur nécessaire pour la décomposition de l'acide nitri- que est couverte par la chaleur propre des gaz de No chauds introduits. 



   A la partie supérieure de la colonne de décomposition 2, les gaz enrichis en NO2 par suite de la décomposition de l'acide nitrique sont extraits en partie par le tuyau 5 au moyen de l'injecteur 6 et conduits au four de dissociation chauffé 9 où, à environ 550 , s'effectue la dissociation du NO2 en NO   +   1/2 O2.Le four de dissociation 9 est chauffé d'une manière appropriée quelconque par exemple par un foyer à gaz ou à coke 7,15 ou par des gaz d'échappement de foyer. 



   Après que la dissociation s'est produite, les gaz de dissociation contenant NO et O2 sont conduits de nouveau en circuit dans la colonne de décomposition 2 pour décomposer de nouvelles quantités de l'acide nitrique dilué qui arrive. 

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   L'excèsen gaz contenant NO2 et O2 avec des vapeurs d'eau et d'acide nitrique est extrait du circuit de gaz, !par exemple de la partie supérieure de la colonne de décomposi- tion 2 par le tuyau   16   au moyen de la pompe à vide 17. une partie des gaz comprimée à environ 1 atmosphère, est envoyée par le tuyau 13 à l'injecteur   6   et est détendue dans la tuyè- re d'injecteur. La pompe à vide 17 actionnée par le moteur 12 et pouvant être constituée par exemple à la manière des pompes annulaires à eau, maintient dans la partie décrite jusqu'à présent de l'installation,   c'est   à dire dans le circuit fermé, des pressions d'environ 0,1 atm.a. 



   Dans la pompe à vide 17, le mélange de vapeur et de gaz parvient par le tuyau 18 dans le réfrigérant 19. La teneur en NHO3 du   condent   se produisant en cet endroit vaut environ 60 à 70%. Le condensat est envoyé, en même temps que les gaz non condensés dans le réfrigérant 19, con- sistant essentiellement en NO2 et en 02 , par le tuyau 20 à la pompe 21 et est comprime, dans celle-ci à environ 20 à 50 atm. et conduit finalement par le tuyau 22 dans la oo - lonne de pression 23. Le NO2 se liquéfie en N2O4 et cela partiellement dans la pompe 21 fortement refroidie et pa r- tiellement lors de l'entrée dans la colonne de pression 23 par suite du refroidissement 26.

   La pompe 21 peut être faite au moyen d'acier résistant aux acides, d'une façon analogue aux pompes à air ,humide connues et peut   'être   pourvue d'un reffoidissement intensif, Dans la colonne de pression 23 se produit sous la pression régnant en cet endroit, suivant la réaction connue : N2O4+ 1/2 O2 + H2O = 2 HNO3,la réunion des constituants pour former l'acide nitrique. L'acide ni- trique produit à environ 98% est évacué dans le réservoir collecteur 24.

   Les parties de gaz éventuellement non conden- sées sont renvoyées par le tuyau 25 dans le système. pour éviter une ré oxydation du NO, les gaz dissociés venant du four de dissociation 9 seront conduits aussi rapi- 

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 dément que possible dans et à travers la colonne de décompo- sition 2 tandis que le NO entrainé décompose de nouvelles quantités de l'acide nitrique dilué amené de façon continue dans la colonne de décomposition 2.

   comme ici pour chaque molécule de NO il se forme trois molécules de NO2, mais que      dans le four de dissociation 9 une molécule de NO2 est dis- sociée en une molécule de N0 avec une demi-molécule de O2, il est possible d'extraire l'excès de gaz se formant continuel- lement, sans aucun réglage, des gaz du circuit avec une com- position telle que dans le mélange de   gaz   extrait, les cons-   tituants   NO2 et O2 sont déjà l'un par rapport à   l'autre   dans le rapport de quantités nécessaire pour la synthèse ultérieut re de l'acide nitrique , Le H2O nécessaire pour la formation du HNO3 provient également'de l'acide nitrique dilué introduit dans la colonne de décompositions.

   Sa quantité peut être ré- glée par exemple par le réglage de la mise au point de la température dans la couche supérieure de la colonne de dé- composition 2, de telle façon que le mélange de gaz extrait au moyen de la pompe à vide 17 n'est pas saturé plus forte- ment, en vapeur d'eau qu' il ne faut de H2O pour la synthèse de HNO3, c'est à dire que le mélange de gaz dans le produit final contient les trois constituants H2O, NO2 et O2 dans le rapport stochiométrique correct pour la réunion immédiate en HNO3. 



     Sillon   dispose de suffisamment d'eau froide,pour le refroidissement, il est à recommander de moins saturer le mélange gazeux en vapeur d'eau, c'est à dire d'abaisser sa teneur en vapeur d'eau et d'amener   la %0   manquant pour la synthèse de HNO3 sous forme d'acide nitrique dilué, par exemple avant la pompe 21, par le tuyau 14, ce qui augmente la capacité de l'ensemble de l'installation. 



   Par le mode de travail décrit, on réalise la concen- tration élevée de l'acide nitrique à 50% obtenu dans l'ins- tallation d'acide nitrique de l'oxydation de l'amnoniaque, 

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 sans emploi d'acide sulfurique et cela, contrairement aux au- tres procédés de synthèse, avec disparietion des dépenses de production de l'oxygène. Lors de la dissociation de NO2 en NO, l'oxygène se produisant comme sous-produit se forme en effet précisément en quantité stochimétrique pour la synthèse de NHO3, qui est effectuée d'une manière connue sous pression (oxydation sous pression). 



   La dépense de force motrice et de chaleur nécessaire pour la réalisation du procédé est peu importante, Revendications. 

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Claims (1)

1. 1.- procédé pour la fabrication d'acide nitrique fortement concentré à partir d'acide nitrique dilué, caractérisé en ce qu'on fait s'écouler l'acide nitrique aqueux à traiter , dans la colonne de décomposition d'un cifcuit de gaz conte- nant encore un four de dissociation chauffé pour des gaz d'oxyde d'azote, qu'on le décompose dans cette colonne en N02 et H2O par les gaz chauds contenant du NO, introduits par le bas, s'élevant en contre-courant par rapport à la solution d'acide qui s'écoule et provenant du four de dis- sociation , avec évacuation, à la partie inférieure de la colonne de décomposition, de l'eau restant de l'acide nitri- que et ne contenant plus que des résidus d'acide nitrique non décomposé,qu'on fait passer ensuite une partie du bioxy- de d'azote, formé dans le circuit de gaz,

   dansl e four de dissociation avec nouvelle formation de N0 + 1/2 O2 et réin- troduction de ceux-ci dans la colonne de décomposition pour la décomposition de nouvelles quantités de HNO3, mais qu'on évacue l'excès de NO2, avec l'oxygène provenant de la disso- dation de N02,et avec la vapeur d'eau, du circuit de gaz et qu'on le traite d'une manière connue pour l'obtention de HNO <Desc/Clms Page number 8> 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'aussi bien la décomposition de HNO3 que la dissociation de NO2 se font sous une dépression.

   3.- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la teneur en vapeur d'eau du mélange de gaz évacué du circuit de gaz est réglée, par exemple par réglage de la température dans la colonne de décomposition, de telle ma- nière que le mélange de vapeur et de gaz forme d'une manière connue un mélange stochiométrique pour la réaction de synthè- se se produisant également sous pression d'une manière connue.: EMI8.1 N204 + 1/2 02 -t- 112 = "ÏO3 - 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la teneur en vapeur d'eau du mélange de gaz extrait du circuit de gaz est abaissée par un refroidissement effectué à la partie supérieure de la colonne de décomposition et en ce que l'eau manquante est introduite dans la synthèse de HNO 3 sous la forme d'acide nitrique dilué.

   Le 13 août dernier nous avons effectué le dépôt d'u- ne demande de brevet au nom de la Sté Hydro Nitro S.A. et de Mr. Thaddaus Hobler pour "Fabrication d'acide nitrique forte- ment concentré à partir d'acide nitrique dilué".

   Nous constatons toutefois qu'une légère erreur s'est glissée dans le texte déposé à l'appui de cette demande.

   En effet, à la page 5 le deuxileme paragraphe devrait commencer par les mots "De la pompe..... au lieu de "Dans la pompe.....

   Nous vous pràons de bien vouloir incorporer la présente lettre au dossier du brevet afin que les lecteurs soient ren- seignés.

   Nous annexons à la présente un timbre de Frs 15.- montant de la taxe gouvernementale.

   Veuillez agréer, Monsieur le Ministre, l'assurance de notre parfaite considération.

   L'administration est autorisée à délivrer copie de la présente