BE472813A

BE472813A -

Info

Publication number: BE472813A
Application number: BE472813A
Authority: BE
Original assignee: Ammoniaque Synthetique Et Deri
Priority date: 1947-06-02
Filing date: 1947-04-25
Publication date: 1947-05-31
Also published as: FR947448A

Description


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  PROCEDE DE COMPRESSION D'UN   MELANGE   D'AMMONIAC 
ET   D'ANHYDRIDE     CARBONIQUE   A CHAUD. 



   La. compression simultanée du gaz ammoniac et de l'anhydride carbonique à des pressions, élevées pourrait offrir de grands avan- tages à certaines fabrications telles'   que,le fabrication   de I'urée par exemple.. Mais malheureusement, la compression de mélanges ga- zeux de cette nature présente- des difficultés considérables que, jusqu'à présent, on n'a pas. réussi à surmonter. En effet, sous l'action de la   pression.,.   il se produit du carbamate d'ammonium se déposant surtout sur les surfaces métalliques, gênant ou empêchant entièrement le passage   de* gaz.   



   Compte tenu de ce phénomène, il a été proposé de préchauffer les gaz avant la compression, de rester au cours de la compression au-dessus de la courbe de tension de dissociation du carbamate en fonction des températures et de laisser s'élever la température des gaz au refoulement du compresseur à 300 et même à 350 C, afin de se trouver dans la tuyauterie de refoulement au-dessus du point cri- tique du mélange gazeux 2 NH3 + C02. 



   Le maintien des gaz à des températures supérieures à la courbe des tensions de dissociation du carbamata et le refoulement du gaz- du compresseur à une température supérieure à la température cri- tique et égale à 300-350 C. déterminent   d'un:     côte'   une   consommation.   

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 excessive en force motrice et de l'autre, des difficultés pratiquer et ce, en premier lieu, au point de vue stabilité du compresseur et de son graissage. En outre, cette mesure n'a pas seulement des ef- fets fâcheux, elle est encore insuffisante.

   En effet, pour rendre   efficace   la mesure proposée, il faudrait se tenir aux températures élevées non seulement dans le compresseur proprement dit et dans la tuyauterie de refoulement, mais également dans les réfrigérants intermédiaires et dans les tuyauteries de liaison. 



   Ainsi qu'on le sait, une tension de dissociation seulement de 39,4 Ata. oorrespond déjà à   150 C.   Evidemment si l'on voulait com- primer les gaz à 200 Ata, ainsi qu'on a besoin de le faire dans certains oas, tout en se trouvant au-dessus de la tension de dis- sociation du carbamate, on arriverait à des températures très éle- vées déjà au début de la compression dans les étages supérieurs et à des températures encore plus élevées en fin de compression dans ces étages. Il est vrai qu'on pourrait réduire les températures fin de compression en se tenant à des rapports de pressions début et fin de compression plus petits à chaque étage, mais dans ce cas, le nombre   dtétages   augmenterait en conséquence. 



   La compression du mélange gazeux de NH3 et 002 désavantageuse et peu réalisable dans ces conditions, devient par contre économique et aisément réalisable par l'application des principes faisant l'ob- jet du présent brevet. 



   Il a été trouvé possible d'effectuer la compression du mélange gazeux de NH3 et C02 malgré la formation de   oarbamate,   pourvu que ce dernier soit liquide. Or, le point de fusion du carbamate se trouve à 152 C Il est donc inutile de se tenir à des températures extrêmement élevées et il suffit de ne pas descendre au-dessous de 152 C dans les étages de compression où la température de début de formation du carbamate est supérieure à la température de fusion. 



   D'autre part, il a été trouvé possible de profiter du fait que souvent le mélange gazeux contient plus de deux molécules de NH3 par molécule de C02. Par exemple, dans le cas de fabrication de   l'urée   en présence d'ammoniac en excès de   120%,   le gaz résul- tant de la détente du produit liquide évacué de l'autoclave 

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 contient plus de   95%   de NH3 et moins de 5% de 002.

   I1 a été trouvé possible de se tenir dans l'installation de compression à des tem- pératures plus basses dans les premiers   étages,(c'est   à dire dans les étages où la dite température de début de formation du   oarba-   mate est inférieure à la température de fusion) que celles qui se- raient indiquées pour éviter la formation du oarbamate solide, si le mélange était composé de deux. molécules de NH3 et   d'une   molécule de C02.   Compta   tenu de ce fait, à égalité de température, on peut comprimer le gaz à 5% C02 à une pression dépassant de   50%   celle qui pourrait être atteinte dans le cas de proportions strictes ( 2 NH3 + C02 ), ou bien à égalité de pression, on peut se tenir à des tem- pératures sensiblement plus basses.

   De son côté, rabaissement, des températures permet de réduire la consommation en force motrice, et de diminuer le nombre d'étages du compresseur. 



   En résumé, la première mesura préconisée rend réalisable la compression des- mélanges NH3 et   a02,  alors que l'application de la même mesure, ainsi que l'application de la seconde mesure préconi- sée offrent des. avantages techniques et économiques, considérables. 



     Des.endroits   les plus. délicats de l'installation de   oompres-   sion, au point de vue formation du oarbamate se trouvent à l'ex- trémité. des réfrigérants intermédiaires correspondant à la sortie des gaz et donc à l'entrée de l'eau froide dans le cas usuel$ à savoir dans le cas de L'application du principe de contre-courant. 



  0'est dans.   ces.endroits   que le gaz se refroidit à la température la plus basse. 



     01-est   également là, que la température des' parois métalliques est la plus basse, ce qui peut déterminer une précipitation du oar- bamata solide sur les parois, bien que la température moyenne des gaz à la sortie du   réfrigérant   soit supérieure à celle du début de précipitation du   oarbamate   sous la pression régnant dans le réfri- gérant donné. Afin. d'éviter les inconvénients résultant de la pré-   cipitation   du carbamate sur les surfaces métalliques des   réfrigé-   rants, il a été trouvé particulièrement intéressant d'effectuer le refroidissement des gaz au moyen de liquides chauds...

   Comme liquide de refroidissement, il est spécialement recommandé 

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 d'employer de l'huile   d'une   qualité peu volatile, ou une solution ayant un point d'ébullition élevé, ou enfin de l'eau sous pression, en faisant circuler le liquide par tous les réfrigérants à partir de celui qui se trouve sous la pression la.plus faible. Dans ces conditions, chaque réfrigérant suivant recevrait le liquide plus chaud que le précédente Le débit de liquide est réglé de façon à ce que dans tous les points des réfrigérants, la température des parois soit suffisamment élevée pour éviter la formation de croûtes de carbamate sur les parois métalliques.

   En vue de règler la tempé- rature du liquida à l'entrée de chaque réfrigérant intermédiaire, on peut ajouter au liquide venant du réfrigérant précédent du li- quide refroidi venant du réfrigérant à eau froide mentionné ci- dessous. A la sortie du dernier réfrigérant intermédiaire, le li- quide passe par un réfrigérant à eau froide, pour revenir de nou- veau dans les réfrigérants intermédiaires. En employant au refroi- dissement des gaz   l'eau   sous pression, il est intéressant de faire usage d'eau distillée afin d'éviter   toute incrustation   sur les sur- faces des réfrigérants intermédiaires.Le refroidissement au   liqui-   de (huile, solution ou eau sous pression) pourrait être remplacé par le refroidissement à la vapeur.

   Toutefois, ce moyen est moins intéressant que celui au liquide, vu que le coefficient de trans- mission de chaleur serait dans ce cas plus bas que dans celui du liquide. Evidemment dans certains cas, on pourrait utiliser la chaleur emmagasinée par le liquide refroidisseur au lieu de la perdre dans un réfrigérant à eau froide. 



   Dans certains   casg   le mélange gazeux à comprimer contient non¯seulement de   l'ammoniac   et de l'anhydride   carbonique   mais encore de la vapeur d'eau, ce qui peut donner lieu à la forma- tion de carbonate ammonique à côté du carbamate en provoquant certaines modifications dans l'équilibre du système et en influ- ençant le point de fusion du sel, dont il faut tenir compte en déterminant les caractéristiques de compression. 



   Exemples d'ex"cution. 



   On comprime un mélange gazeux à 95%NH3 et 5% 002 à 200 Ata. dans un compresseur à quatre ou cinq étages dans les 

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 EMI5.1 
 conditions de pression at de. température- reriereignées dans les tableaux ci-dessous. 



  Exemple I.- Compresseur à quatre étages. 
 EMI5.2 
 



  Etages ............................ 1 2 4 p à 1Yax în*tion, Ata .............. 1,0 't0,8 ,6t t5,0 p au refoulemntg Ata .............. to,8 56 y 2 ti5eo 200 ta à 1'aspînation, 00 .............. 60 t07 z 157 tO aU: :refoulement, 00 .........,.... 280 270 227 233 ta de la paroi des: cylindres, 00 ... 170 t88",5 tgo t95 
 EMI5.3 
 
<tb> t  <SEP> admission <SEP> du <SEP> liquide
<tb> 
<tb> de <SEP> refroidissement, <SEP>  C <SEP> ............ <SEP> 97 <SEP> 143 <SEP> 147
<tb> 
 Exemple II.- Compresseur à   cinq.   étages. 
 EMI5.4 
 
<tb> 



  Etages <SEP> ................. <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
<tb> 
<tb> p <SEP> à <SEP> l'aspiration,, <SEP> Ata <SEP> .... <SEP> @ <SEP> 9,8 <SEP> 49 <SEP> 91 <SEP> 140
<tb> 
 
 EMI5.5 
 p au refoulomonty âta .... 9,8 °' 9 t 1-40 200 tff à L aspirat3.on,  C .... 60 't05 150 t'T t57 to au ref'culememty  C .... 270 260 215 205 205 t  de la paroi des cylànànes, 00 ....... 465 t8zo,5 't82f5 1but t8t 
 EMI5.6 
 
<tb> t  <SEP> d'admission <SEP> du <SEP> liquida
<tb> de <SEP> refroidissement, <SEP>  C....

   <SEP> 95 <SEP> 140 <SEP> 147 <SEP> t47
<tb> 
 
Les pressions sont choisies de façon à ce que les températures au refoulement ne dépassent pas celle qui est considérée comme température limite pour une huile de graissage donnée, et de façon à ce que les températures des parois des cylindres ne dépassent pas celle qui est admise comme température limite au point de vue résistance à la. corrosion de   l'alliage   dont les cylindres sont   construits.   Dans le. premier cas, il a été admis pour   l'huile     280 C.   et pour   l*alliage   190 C. et dans le second   cas,.   respectivement 270 et 182,5 C. donc des températures plus basses.

   A égalité d' huile et   d'alliage,   la sécurité est plus grande dans- le second   case   par contre, le compresseur est plus compliqué étant compose de cinq étages au lieu de quatre.

Claims

EMI6.1

VEIiDTGAfT011S .

1- Procédé de compression à chaud de mélanges gazeux de NH3 et de 002 contenant éventuellement de la vapeur d'eau caracté- risé en ce qu'à l'aspiration des étages des compresseurs où se ren- contrent des conditions telles que la température de début de for- mation du carbamate ammonique (ou) et éventuellement de carbonate), à la pression sous laquelle le mélange gazeux se trouve est supé- rieure à la température de fusion du carbamate (ou du carbonate ou du mélange de carbamate et carbonate), on se tient à une tempéra- ture inférieure à celle du début de formation du carbamate (ou du carbonate) mais légèrement supérieure à la température de fusion du oarbamate (ou du carbonate ou du mélange du carbamate et carbo- nate).

2- Procédé de compression à chaud de mélanges gazeux de NH3 et de C02 contenant éventuellement de la vapeur d'eau caracté- risé en ce que, si l'on a à traiter un mélange gazeux NH3 et C02 comprenant le C02 ou le NH3 en excès, par rapport à la relation 2:1 à Inspiration de chacun des étages où la température de début de formation du carbamate (ou de carbonate) est inférieure à la tempé- rature de fusion du carbamate (ou du carbonate ou du mélange car- bamate et carbonate), on se tient à une température inférieure à celle des courbes de tension de dissociation du carbamate (ou du carbonate), mais supérieure à celle qui correspond au début de for- mation du oarbamate (ou du carbonate) à la pression sous laquelle se trouve le mélange gazeux contenu dans chacun des étages précités.

3- Procédé de compression à chaud de mélanges gazeux de NH3 et de 002 contenant éventuellement de la vapeur d'eau caracté- risé en ce qu'on ne dépasse pas au refoulement d'aucun étage du oompresseur la température à laquelle le lubrifiant se transforme sensiblement ou se volatilise.

4- Procédé de compression à chaud de mélanges gazeux de NH3 et de C02 contenant éventuellement de la vapeur d'eau caracté- risé en ce que la température des parois du compresseur ne dépasse pas la température à laquelle débute une corrosion sensible des parois du compresseur. <Desc/Clms Page number 7>

5- Procédé suivant revendication 1 et (ou) 2 caractérisé en ce que, pour le refroidissement des gaz dans les. réfrigérants intermédiaires du compresseur, on emploie un liquide tel que : une sorte dthuile de faible volatilité, une solution à haut point d'é- bullition ou de 1.'eau sous pression avec une température initiale telle que la formation de croûte sur les parois métalliques con- ductrices est évitée.

6- Procédé suivant la revendication 5 caractérisé en ce que l'on fait circuler dans tous les réfrigérants intermédiaires le même liquide réfrigérant à commencer par celui entre le premier et le second étage du compresseur et qu'ensuite on fait circuler ce liquide dans un r.éfrigérant(à eau froide) ou dans une installa- tion similaire, pour le faire revenir dans le premier réfrigérant intermédiaire afin de le faire circuler ainsi en cycle fermé.