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@ / @ PROCEDE DE PREPARATION DE NITRATES
Il est connu de préparer les nitrates alcalins et alcalino-terreux et les nitrates de l'ammonium en faisant réagir des chlorures aveo de l'acide azotique, et en éliminant l'acide chlorhydrique qui a pris nais- sance en le séparant par distillation du mélange de la réaction. Pour éviter la décomposition de l'acide azoti- que par l'acide chlorhydrique, c'est-à-dire la formation de chlorure de nitrosyle et de chlore, on a déjà proposé d'effeetuer la réaction sous une pression réduite, et d'introduire dans le mélange de la réaction, pour la distillation de l'acide chlorhydrique et la vaporisation simultanée de l'eau, de la vapeur d'eau surchauffée.
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Ce mode de concentration par évaporation de la solution saline nécessite de très grandes quantités de vapeur,ce qui a pour effet non seulement que l'acide chlorhydrique qui se produit est fortement dilué, mais aussi qu'il faut des appareils de grande dimension.
Selon la présente invention, on surmonte les difficultés des procédés connus en faisant réagir les chlorures avec l'acide azotique non pas, comme jusqu'ici, à une température aussi basse que possible, mais à une température aussi élevée que possible, et en introdui- sant d'autre part de la vapeur d'eau à la pression atmos- phérique, dans la mesure où elle ne provient pas de la concentration de la solution de nitrate qui s'effectue également à la pression atmosphérique. Le procédé de la présente invention utilise dans ce eas de l'acide azoti- que en excès, de sorte qu'après que la réaction est ter- minée, il n'y a plus d'ions chlore dans le mélange de la réaction, et que par conséquent l'évaporation de la solution de nitrate contenant de l'acide azotique peut s'effectuer dans des appareils construits en des matiè- res usuelles.
Comme, selon le présent procédé, on peut utiliser d'autre part de l'acide azotique concentré, l'acide chlorhydrique sort directement à la concentra- tion ordinaire du nommerce qui est d'environ 33%.
Selon la présente invention, la réaction s'ef. fectue dans un dispositif à contre-courant composé de deux étages, et par exemple dans une colonne combinée avec un appareil de concentration par évaporation. Dans l'étage supérieur, on introduit de l'eau, éventuellement avec une partie du chlorure à transformer, dans l'étage inférieur on introduit de l'acide azotique aqueux, de la solution-mère provenant de la séparation du nitrate,
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et le chlorure dans la mesure où il n'a pas déjà été introduit dans l'étage supérieur, A la sortie de l'éta.
ge inférieur du dispositif à contre-courant, le mélange de la réaction pénètre, sous la pression atmosphérique, en vue d'être concentré par évaporation, dans un appa- reil de concentration à la sortie duquel on introduit d'une part, dans l'étage inférieur de l'appareil à con- tre-courant, le mélange de vapeur produit, et d'autre part, dans un cristallisoir la solution de nitrate pour la séparation du nitrate.
Mais on peut également commencer par faire pas- ser la solution du nitrate dans le cristallisoir, parce qu'elle est déjà très saturée. La partie principale du nitrate de soude se précipite au cours du refroidisse- ment dans le cristallisoir. A la sortie du cristalli- soir, la solution pénètre dans l'appareil d'évapora- tion, dont les vapeurs sont introduites dans l'étage inférieur du dispositif à contre-courant, tandis qu'on renvoie dans le cristallisoir la solution concentrée par évaporation.
On obtient une autre amélioration du procédé en disposant, entre la partie inférieure de l'appareil à contre-courant d'une part, et l'appareil d'évapora- tion d'autre part, un second appareil supplémentaire à contre-courant, de dimension plus réduite, par exemple une colonne que traversent les vapeurs venant de l'appareil d'évaporation, et éventuellement la va- peur d'eau introduite de l'extérieur, avant que ces vapeurs pénètrent dans la partie inférieure de l'appa- reil à contre-courant. En partant de la partie inféri- eure de l'appareil à contre-courant, la solution commence par traverser la colonne supplémentaire, et c'est ensuite seulement qu'elle passe, suivant le mode
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opératoire, soit dans le cristallisoir, soit dans l'appareil d'évaporation.
Cet appareil additionnel à contre-courant permet d'utiliser des excès très grands d'acide azotique, mais ces excès ne parviennent néanmoins pas dans le cristallisoir ou dans l'appareil d'évapora- tion, étant donné qu'ils sont évaporés dans la colonne additionnelle et parviennent ainsi dans l'appareil à contre-courant. Par ce moyen, on maintient la teneur en acide azotique, suivant la quantité présente de vapeur d'eau, et suivant les conditions d'équilibre entre la vapeur d'eau et la vapeur d'acide azotique, à une valeur si faible qu'il n'est pas nécessaire de répéter la cristallisation.
Le dessin joint représente à titre d'exemple un dispositif qui convient pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention. L'appareil à contre- courant en deux parties, représenté sur le dessin se compose d'une partie supérieure a et d'une partie infé- rieure b. Chacune de ces parties constitue un appareil à contre-courant individuel et est munie soit d'un remplissage d'une matière meuble, soit de fonds à cloche, soit de dispositifs analogues rapportés à l'intérieur.
Dans la partie supérieure a, on introduit, par la con- duite c, de l'eau, éventuellement avec une partie du chlorure à transformer, et, dans la partie inférieure b, on introduit, par la conduite d, l'acide azotique aqueux, la solution-mère qui circule, et le reste du chlorure non introduit dans la partie supérieure a. D'autre part, on peut également introduire encore de l'eau en ce point.
La solution s'écoule de la partie inférieure b de l'appareil à contre-courant par la conduite e qui la fait passer dans le petit appareil additionnel f à
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contre-courant, et, de là, elle passe, par la conduite g, dans l'évaporateur h d'où elle passe par la conduite i dans le cristallisoir k. La solution peut également être conduite, par la conduite 1, tout d'abord dans le cristallisoir k, et de ce dernier, par la conduite m, dans l'apparaeil d'évaporation h, et après la concentra- tion par évaporation on peut la ramener dans le cristallisoir. La solution-mère qui est fournie par le cristallisoir est renvoyée par les conduites s et d dans l'étage b de l'appareil à contre-courant, et on recueille le sel du cristallisoir par t.
A la sortie de l'appareil d'évaporation h, les vapeurs parviennent par la conduite n dans l'appareil additionnel ± -a contre-courant, dans lequel on peut encore introduire de la vapeur d'eau par la conduite o.
A la sortie de l'appareil additionnel à contre-courant, on fait passer les vapeurs par la conduite p dans L'étage b de l'appareil à contre-courant.
Comme il n'y a plus d'ions chlore dans la solution, le cristallisoir peut être exécuté en silice fondue connue ou en tôle V2A, tandis qu'on exécute l'appareil d'évaporation de préférence sous la forme de chaudières en silice fondue, lesquelles peuvent actuellement être fournies, pour l'évaporation des liquides contenant de l'acide azotique, jusque dans les dimensions les plus grandes nécessaires dans l'industrie.
L'acide chlorhydrique s'échappe de l'appareil contre-courant par la conduite % qui le fait passer dans un condenseur r refroidi à une température aussi basse que possible.
Comme le réchauffage des liquides à l'intérieur
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de l'appareil à contre-courant conduit à une dilution par l'eau condensée, on peut les réchauffer indirectement avant l'entrée dans l'appareil à contre-courant en un point approprié à l'extérieur de cet appareil à contre- courant au moyen de vapeurs dégagées pendant le proces- sus. Mais cette mesure ne modifie pas la chaleur qui est nécessaire dans ce procédé. Elle a simplement pour conséquence que, dans la partie supérieure de l'appareil, on peut introduire une plus grande quantité d'eau, tandis qu'il faut réduire en conséquence la proportion d'eau ajoutée plus bas.
Le procédé de la présente invention est basé sur le principe suivant. Dans la partie inférieure b de l'appareil à contre-courant, c'est principalement l'acide azotique qui entre en réaction avec le chlorure pour fournir du nitrate et de l'acide chlorhydrique libre, cet acide chlorhydrique passant à l'état de vapeur pour une grande part, en raison de sa volatilité.
Mais.. à côté de cette réaction, il se produit, dans une mesure considérable, une réaction accessoirs suivant l'équation indiquée ci-dessour, c'est-à-dire la réaction fournie par l'eau régales
HNO3 + 3 HC1 # NOCl + Cl2 + H20
Cette réaction devient très prépondérante aussi bien lorsque la température augmente que lorsque la concentration des éléments de la réaction augmente, et cela dans une mesure telle, par comparaison avec la formation de nitrate, que jusqu'ici tous les chercheurs en ont été dissuadés de rechercher et d'étudier cette réaction considérée comme inutilisable.
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L'inventeur a toutefois constaté que la réaction de l'eau régale est une réaction qui peut être inversée, et que, lorsqu'on fait passer les produits de la réaction à travers un mélange moins concentré des produits qui y participent, ou même simplement à travers de l'eau pure, le chlorure de nitrosyle et le chlore reforment dans l'eau quantitativement de l'acide azotique et de l'acide chlorhydrique, et que, par un fait sur- prenant, cette réaction s'effectue d'autant plus vite et d'une facon d'autant plus complète que la température est plus élevée, pourvu que les concentrations aient été choisies en conséquence et qu'on laisse suffisamment detemps à la réaction inverse.
Le procédé peut également être mis en oeuvre par utilisation de chlorures des métaux alcalins, de l'ammonium et des métaux alcalino-terreux, seuls ou en mélange.