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Procédé pour séparer les acides faibles gazeux et l'ammoniaque.
On ne connaît présentement que peu de procédés qui permettent de séparer les acides gazeux faibles, en particu- lier l'anhydride carbonique ou l'hydrogène sulfuré, ou les deux, de l'ammoniac ou de gaz en renfermant. Ces modes opé- ratoires sont ou bien relativement compliqués ou bien ne donnent pas une séparation suffisante.
On sait que pour séparer de mélanges gazeux l'anhy- dride carbonique ou d'autres acides gazeux faibles, on peut procéder en lavant ces gaz à basse température au moyen d'ami- nes aliphatiques, en particulier d'oxalcoylamines, ou de leurs solutions,auquel cas on régénère les liquides de lavage par chauffage avec élimination de l'acide faible. Mais ce procédé n'est pas utilisable pour séparer les acides faibles de l'am-
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moniac ou de mélanges renfermant de l'ammoniac parce que les amines absorbent non seulement les dits acides faibles mais aussi d'importantes quantités d'ammoniac, même lorsqu'on les emploie sans qu'ils soient dilués avec de l'eau, de sorte qu'à la régénération du liquide de lavage on obtient toujours des mélanges des acides faibles et d'ammoniac.
Or on a constaté contrairement à toute attente qu'il est possible d'effectuer d'une manière simple une sé- paration des acides gazeux faibles, en particulier de l'anhy- dride carbonique, lorsqu'ils sont mélangés à de l'ammoniac ou à des gaz en contenant, en employant des amines aliphatiques qui sont substituées à leur atome d'azote par un seul et non par plusieurs groupes oxalcoyles. On a trouvé en effet que ces amines aliphatiques forment avec les acides faibles des composés qui ne se décomposent qu'à température élevée, par exemple 100 à 110 C. ou plus encore, avec dégagement de l'aci- de faible.
Au moyen d'amines de ce genre on peut donc effec- tuer l'absorption des acides faibles à des températures sen- siblement plus élevées auxquelles l'ammoniac, jusqu'à concur- rence d'un résidu négligeable, n'est plus absorbé par le li- quide de lavage. Le présent procédé consiste donc à traiter le gaz au moyen des dites amines aliphatiques ou de leurs solu- tions à des températures élevées mais cependant inférieures à celle où les acides faibles se dégagent de leurs sels avec les amines.
En traitant de cette manière un mélange d'ammoniac et d'anhydride carbonique on obtient un gaz à 100 d'ammo- niac. Pour retirer l'anhydride carbonique et régénérer l'amine il suffit de porter la température de la solution saturée d'anhydride carbonique à quelques degrés au-dessus du point de décomposition du carbonate, auquel cas on obtient un cou- @
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rant de gaz carbonique qui ne renferme que quelques centièmes d'ammoniac qu'on peut éliminer par lavage d'une manière connue.
Pour le présent procédé on envisagera par exemple la monobutanol-amine et la mono-oxéthyl-éthylène-diamine; la mo- nopropanol-amine et la monoéthanol-amine conviennent parti- culièrement bien; en revanche, par exemple la diéthanol-amine., la dipropanol-amine et la dioxéthyl-éthylène-diamine ne con- viennent pas, parce que leurs carbonates dégagent déjà de l'anhydride carbonique à des températures relativement peu élevées.
Le présent procédé convient également pour le trai- tement de mélanges gazeux qui renferment non seulement de l'ammoniac et de l'anhydride carbonique mais aussi d'autres gaz comme l'hydrogène, l'oxygène ou l'oxyde de carbone. Ceux- ci traversent le liquide de lavage en même temps que l'ammo- niac et peuvent être séparés de ce dernier par exemple en éli- minant l'ammoniac par lavage au moyen d'eau. De même, la pré- sence d'une certaine quantité d'humidité dans de tels mélan- ges gazeux ne gène pas la séparation. Elle demeure dans l'ami- ne qu'il sera possible si c'est nécessaire de déshydrater par distillation. De ce fait on réalise en même temps une dessic- cation des gaz.
Le présent procédé peut se mettre en oeuvre sous des pressions quelconques, par exemple sous la pression normale ou sous une pression fortement élevée. Il faut que la tempé- rature lors de l'élimination du gaz par lavage soit assez éle- vée pour que l'aminé n'absorbe pas de quantités importantes d'ammoniac; il faut donc qu'elle soit d'au moins 70 C. ou, mieux, d'au moins 95 C.
Le procédé peut s'appliquer par exemple au cas du traitement de produits de fusion tels qu'on en recueille lors @
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de la préparation sous pression de l'urée à partir du carba- mate d'ammonium. On sait qu'en ce cas la transformation du carbamate d'ammonium ne s' effectue que dans une proportion s'élevant jusqu'à environ 50 %. Il est donc nécessaire de comprimer à nouveau dans un compresseur fonctionnant à chaud le carbamate ou le carbonate d'ammonium demeuré intact, à l'effet de le réintroduire dans la réaction. Désormais., au lieu de cela, on peut effectuer une séparation suivant le présent procédé du mélange d'ammoniac et de gaz carbonique non transformé et effectuer la compression des constituants., dans le cas d'une réutilisation, dans des compresseurs non chauffés.
Le présent procédé peut également être mis à profit pour le traitement d'une eau renfermant des gaz lorsque son constituant le plus intéressant, l'ammoniac, doit être séparé des impuretés principales, c'est-à-dire de l'anhydride car- bonique et de l'hydrogène sulfuré.
EXEMPLE 1.
Dans 800 parties en poids de monopropanol-amine chauffée à une température de 105 à 110 C. introduire un mé- lange gazeux formé de 150 parties en poids d'ammoniac et de
200 parties en poids d'anhydride carbonique. Il se dégage du liquide un gaz ammoniac exempt d'anhydride carbonique. En vue d'obtenir le gaz carbonique et de régénérer la propanol-amine porter ensuite la température de la propanol-amine à environ 115 C; c'est à cette température que commence le dégagement de l'anhydride carbonique. Il est terminé après qu'on a len- tement porté la température à environ 140 C. En même temps que 1-*anhydride carbonique il se dégage de petites quantités (2 à
5 %) d'ammoniaque qui étaient demeurées dans le liquide.
Il est facile de les retirer de l'anhydride carbonique par lavage.
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En employant plusieurs récipients de lavage on peut effectuer en continu la séparation des gaz.
E X E M P L E 2.
Dans 1. 500 parties en poids de monoéthanol-amine chauffée à une température de 120 à 125 C. introduire un mé- lange de 180 parties en poids d'ammoniac et de 220 parties en poids d'anhydride carbonique.
Il se dégage du liquide du gaz ammoniac exempt d'anhy- dride carbonique. Après cela, afin de régénérer le liquide, le chauffer à une température de 135 C., à laquelle commence le dégagement de gaz carbonique, puis progressivement jusqu'à une température de 160 C. Le gaz carbonique qui se dégage renferme 3 à 6 % de gaz ammoniac.
EXEMPLE 3.
Dans un récipient 1 résistant à la pression (voir le dessin ci-annexé) faire passer sous une pression de 100 à 110 atm. un mélange gazeux de 650 parties en poids d'ammoniac et de 200 parties en poids d'anhydride carbonique à travers 1500 parties de monopropanol-amine maintenue au moyen d'un bain-marie à une température de 95 à 100 C. Par un réglage des vannes 7 et 8 maintenir une pression de 35 atm. dans le réci- pient 1. Il ne s'échappe de la conduite d'évacuation 4 que du gaz ammoniac complètement exempt d'anhydride carbonique, qui est refroidi dans le refroidisseur à eau 5 et qu'on recueille dans le récipient 6 étanche à la pression en quantité de 394 parties en poids à l'état liquide.
Après avoir fermé les van- nes 7 et 8 et tout en maintenant égale la température du bain- marie 2 réduire de 35 à 0 atm. la pression relative dans le récipient 1 en ouvrant la vanne 3; on obtient ainsi en outre 216 parties en poids d'ammoniac sous forme gazeuse. A ce der-
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nier sont mélangées 3 parties en poids d'anhydride carbonique; le gaz ammoniac est donc pur à 98,8 %. En élevant à 115-150 C. la température dans le récipient 1, il s'échappe ensuite 1658 parties de gaz carbonique auquel est mélangée 1,25 par- tie d'ammoniac, c'est-à-dire du gaz carbonique pur à 99 %.
EXEMPLE 4.
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Dans 200 parties en poids de monopropanol-amine chauffée à une température de 70 C. introduire un mélange gazeux de 70 parties en poids d'ammoniac et de 25 parties en poids d'hydrogène sulfure. Il s'échappe du liquide du gaz am- moniac dans lequel on ne peut déceler que des traces d'hydro- gène sulfuré. Après cela, en vue d'obtenir l'hydrogène sul- furé et de régénérer la propanol-amine, porter à 100 C. la température du liquide. C'est à cette température que commen- ce le dégagement de l'hydrogène sulfuré; on le terminera en portant lentement la température à 150 C. En même temps que l'hydrogène sulfuré il s'échappe 3 à 7 % d'ammoniac qui étaient retenus dans le liquide; on peut les retirer de l'hydrogène sulfuré par lavage de la manière habituelle.
EXEMPLE 5.
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Dans 200 parties en poids de monoéthanol-amine chauffée à une température de 70 C. introduire un mélange gazeux de 70 parties en poids d'ammoniac et de 25 parties en poids d'hydrogène sulfuré. Il s'échappe du liquide du gaz ammoniac dans lequel on ne peut déceler que des traces d'hydrogène sulfuré. Afin de recueillir l'hydrogène sulfuré et de régénérer l'éthanol-amine chauffer ensuite le liquide à une température de 80 C. C'est à cette température que com- mence le dégagement d'hydrogène sulfuré; l'achever en portant lentement la température à 160 C.
En même temps que l'hydrogè-
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ne sulfuré il s'échappe 3 à 7 % d'ammoniac qui étaient rete- nus dans le liquide; on peut les extraire de l'hydrogène sul- furé comme à l'ordinaire par lavage.
EXEMPLE 6.
Dans 200 parties en poids de monopropanol-amine chauffée à une température de 70 C introduire un mélange ga- zeux de 11 parties en poids d'ammoniac, de 14 parties en poids d'anhydride carbonique et de 12 parties en poids d'hydrogène sulfuré. Il s'échappe du liquide du gaz ammoniac qui est exempt de gaz carbonique et qui ne renferme que des traces d'hydrogè- ne sulfuré. Afin de recueillir l'anhydride carbonique et l'hy- drogène sulfuré et de régénérer l'agent de séparation porter ensuite le liquide à une température de 80 à 85 C; c'est à cette température que commence le dégagement d'anhydride car- bonique et d'hydrogène sulfuré ; on peut le mener à son terme en élevant progressivement la température jusqu'à 155 C.
En même temps que le mélange d'anhydride carbonique et d'hydrogè- ne sulfuré il s'échappe encore environ 10 % d'ammoniac qui étaient retenus dans l'agent de séparation. On peut les extrai- re du mélange comme à l'ordinaire par lavage.