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Publication number: BE513464A
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Description


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   BREVET D' I N V E N T I O N. 



  Procédé pour la   fabrication   de sulfate de potassium à par- tir de chlorure de potassium et sulfate de   calcium.   



   On a déjà essayé de fabriquer le sulfate de potas-   @   sium diaprés la réaction de double décomposition globale : 
2 KC1 + CaS04 K2SO4+ CaC12 
On opère généralement par l'intermédiaire de sels doubles, tels que la syngénite K2SO4CaSO4H20, ou le pentasel 5   CaSO   K2SO4H20, que l'on sépare et que l'on dissocie pour obtenir le sulfate de potassium recherchée 
Le sulfate de oaloium peut être du "gypse', du "semi hydrate-, de l'"anhydride" sous ses différentes formes, qui peuvent être employés tels   quels$   ou après activation, ou 

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 encore transformés en autres sulfates intermédiaires tels 
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 que le sulfate de magnésium ou le sulfate c11 ammonium, eto.. 



  Cel')1!1'.\d011t , l'application industrielle à 1  cas procèdes s'est montrée pratioueaent impossible à cause de la réversibilité clac réactions an jeu, at a cause des difficul- tés de 1,,,,- décomposition des sole doubles rendant ces pro oé- (é8 -Y1rtiCt.'..li0roucnt onéreux. 



  Il est aussi connu qu'an opérant on présence d' anr']Qniac:u3, lj rondement est amélioré et qu'il est mono possible d'aboutir dirGctolD.0nt à un nélange do sulfate de potassium 3t do sols doubles, Co;luWY2-!. cette amélioration n'est qu'un ava n- tage r'' ;.,ï :1'1.t toutes les opérations iv. u 'CC ivl: O Si 1011 dao sels doubles restant a effectuer, on.o :renv à la présente invention on obtient directement du sulfate d- potassium en faisant réagir du chlorure de potassium sur du sulfate de calcium au voi- sinago de JB t 'j;,lP 0l"2tm" ordinaire en présence d'un milieu ammoniacal aqueux dont la¯ concentration -un an'Honiaquc est supérieuro à la concentration oorrüspol'lC1G,nt 2. la saturation 
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 à température ordinaire. 
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  Y3 particulier, on obtient les meilleurs 1^fj:iLÙ. tats :7''.r l'emploi d'un milieu i?¯?p111cC.-''.,.1 aqueux concentré contenant 5C/; et 11 t\S :l t e-nr;1011.ié1 c . 



  Pour l'obtention d*uno telle concentration on utilise une pression suffisamment élevée, supérieure J' la pression atmosphérique. En particulier pour 1 'obt ..:;ntion d'un milieu ammoniacal aqueux concentré, on utilise une pres- sion d'environ 3 Kg. 



  Cette valeur de lI. pression est colle de la pression 

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 totale absolue (pressions- partielles de l'ammoniac et la vapeur d'eau) de la phase gazeuse au-dessus de cette solu- tion d'ammoniac à 50%, Elle s'abaisse d'environ 16   à 17%   après réaction,   c'est-à-dire   en présence de la solution aqueuse de chlorure de calcium et d'ammoniac, la diminution de la pression étant due surtout à la dilution par de l'eau provenant de la libération de   l'eau   d'hydratation du gypse. 



   Les   quanti tés   de chlorure de potassium et de sulfate de calcium mises en oeuvre sont pratiquement équi- moléculaires. 



   Le procédé permet l'emploi, comme matière première, d'un chlorure de potassium industriel pouvant contenir- jus- qu'à 11% environ de chlorrure de sodium. 



   La durée de réaction est de l'ordre d'une heure et moins,et dépend pour une agitation donnée de la finesse des corps en présence. Il suffit de broyer le gypse sommaire- ment pour qu'il passe au tamis 50-50 mailles au pouce   liné-   aire =, On peut ajouter ou non pendant la réaction de l'am- moniac afin de maintenir la pression, ou élever celle-ci. 



   Pour débarrasser le sulfate de potassium de son eau mère de chlorure de   calcium,   on le lave avec une solution ammoniacale aqueuse à la même concentration de 50% environ. 



     L'eau,   mère peut être débarrassée de son ammoniac par dégazàge en abaissant la pression, en mettant   éventuel-   lement sous vide, et en la chauffant; elle est ensuite évacuée à   l'égout.   



   On peut aussi débarrasser l'eau mère de son chlorure de caloium par filtration en transformant celui-ci en   ammoniacate   hydraté solide par refroidissement. La solution concentrée restante est une solution ammoniacale/qui retourne en tête 

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 du cycle des opérations.   L'ammoniac   est récupérée de l'am- moniacate en chauffant celui-ci avec ou sans l'aide du vide, Le chlorure de calcium restant titre environ 70% de chlo- rure de calcium. 



   Le sulfate de potassium lavé est ensuite dégazé de son ammoniac en réduisant la pression, ou par chauffage, ou par les deux moyens réunis, et il est ensuite séché de la façon ordinaire connue. 



   En travaillant avec do l'ammoniac sous pression, suivant le procédé décrit ci-dessus, on a trouvé un certain nombre   d'avantages :   
1) Le sulfate de potassium est pratiquement inso- luble sans excès notables de chlorure de potassium dans l'eau mère, 
2) Le nombre d'opérations à exécuter et l'appa- reillage se trouvent grandement simplifiés. 



   3) Les quantités   d'ammoniac   en circulation se trouvent réduites dans le rapport de 7 à 1 par rapport   au.   procédé travaillant à la pression atmosphérique et la quantité de   sulfate   de potassium produite par unité   de!volume   d'eau mère passe de 1 à 3. 



   .4) Le rendement en KC1 transformé augmente de façon à rendre superflu le recyclage d'eaux mères et il n'y a plus de sels doubles solides. 



   5) On peut utiliser comme matières premières, non pas des produits purifiés, mais des produits industriels. 



   Par l'importante réduction des quantités   d'ammo-   niac en circulation, les portes en ammoniac sont diminuées proportionnellement, ainsi que les calories à mettre en oeuvre pour leur récupération. 

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   La récupération de   l'ammoniac   sous forme d'ammonia- cale hydraté de chlorure de calcium diminue la consommation de combustible et on peut obtenir du chlorure de calcium à   70%,   tout en récupérant l'ammoniac sous sà forme concentrée, aqueuse. 



     L'obtention   du   chlorure   de calcium solide a, en outre, l'avantage d'éviter la pollution des eaux résiduaires. 



     On   donne ci-après, à titre non limitatif, deux exemples de réalisation du procédé de la présente invention 
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 ----- --- , 
EXEMPLE 1 : 
Dans un autoclave, on malaxe à température ordi- naire un mélange   de :   - 166 parties de KC1 oontenant 4 parties de NaC1, - 209 parties de gypse contenant   146,3   parties de CaSO4, -187 parties d'eau et   - 236   parties d'ammoniac NH3. 



   La pression totale absolue dans la solution ammo- niaoale aqueuse est de 3   Kg.,   elle tombe à   2,5   kg. après réaction, du fait de la dilution par suite de la libération de l'eau d'hydratation du gypse. 



   Après 1 heure d'agitation, on envoie le produit de'la réaction sur un filtre en maintenant la pression   constante.   Au fur et à mesure du départ de l'eau mère, on remplace   celle-ci   par de l'eau saturée d'ammoniac sous la même pression en controlant la décroissance de la teneur des chlorures dans le filtrat. 



   En chauffant le.gâteau,, on le libère de son am- moniac qui est   récupéré',   
On recueille ainsi 210,5 parties de sulfate conte-    ' nant :    

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<tb> 185 <SEP> parties <SEP> de <SEP> K2SO4
<tb> 
<tb> -1,5 <SEP> " <SEP> $"CaSO4
<tb> 
<tb> 24 <SEP> " <SEP> d'autres <SEP> impuretés <SEP> provenant
<tb> 
   ,principalement   du gypse. 



   L'eau mère formant 588 parties et les eaux am- moniacales de lavage sont introduites dans une tour de distillation. Le gaz ammoniac est prélevé en haut de la tour- et est remis en solution. Les calories dégagées lors de la dissolution de l'ammon C dans l'eau sont récupérées. 



    @   
EXEMPLE 2 
Dans un autoclave, on malaxe à température ordi-      naire un mélange de : 
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<tb> - <SEP> 163 <SEP> parties <SEP> de <SEP> KC1 <SEP> contenant <SEP> 4 <SEP> parties <SEP> de
<tb> NaOl
<tb> 
<tb> - <SEP> 209 <SEP> parties <SEP> de <SEP> gypse <SEP> contenant <SEP> 146,3 <SEP> parties
<tb> de <SEP> CaS04
<tb> 
<tb> - <SEP> 187 <SEP> parties <SEP> d'eau
<tb> 
<tb> - <SEP> 236 <SEP> parties <SEP> d'ammoniac <SEP> NH3
<tb> 
<tb> - <SEP> 3 <SEP> @ <SEP> de <SEP> KC1
<tb> 
<tb> 4 <SEP> " <SEP> de <SEP> NaC1
<tb> 
<tb> - <SEP> 7 <SEP> " <SEP> de <SEP> CaC12,
<tb> 
 
Les 5 derniers postes constituent   l'eau   mère recyclée d'une opération précédente. La pression totale abso- lue de la phase gazeuse de cette eau mère est voisine   de'   3 Kg. 



   Après 1 heure d'agitation, on envoie le produit de la réaction sur un filtre en maintenant La pression oons- tante, de 3Kg. environ. Au fur et à mesure du départ de   l'eau   mère, on remplace celle-ci par de   l'eau   saturée d'am- moniao sous la même pression en controlant la décroissance de la teneur des chlorures dans le filtrat.      



   Le gâteau a la même composition que celle décrite 

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 dans l'exemple 1. 



   L'eau mère qui sera génératrice de l'ammoniacale   @   a la domposition approximative suivante : 
 EMI7.1 
 
<tb> - <SEP> 225 <SEP> parties <SEP> d'eau
<tb> 
<tb> 236 <SEP> " <SEP> d'ammoniac <SEP> NH3
<tb> 
<tb> - <SEP> 125 <SEP> " <SEP> de <SEP> CaC12
<tb> 
<tb> - <SEP> 3 <SEP> " <SEP> de <SEP> KC1
<tb> 
<tb> 8 <SEP> " <SEP> de <SEP> NaC1
<tb> 
 
Elle est refroidie à -5 . Pendant le refroidis- sement, on introduit encore 299 parties d'ammoniac NH3 pour saturer le mélange et pour maintenir 2 Kg. de pression absolue. 



   Lorsque cette pression est atteinte à la   tempé-   rature de -5, on le filtre. 



   On recueille 292 parties d'ammoniacate solide hydraté de chlorure de calcium ayant la composition sui-      vante : 
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<tb> - <SEP> 118 <SEP> parties <SEP> de <SEP> CaCl2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 65 <SEP> " <SEP> d'eau
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 116 <SEP> " <SEP> d'ammoniac <SEP> NH3 <SEP> et
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 598 <SEP> " <SEP> d'eau <SEP> mère <SEP> se <SEP> composant <SEP> de <SEP> :

   <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 419 <SEP> parties <SEP> d'ammoniac <SEP> NH3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 161 <SEP> " <SEP> d'eau
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 7 <SEP> " <SEP> de <SEP> CaC12
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 8 <SEP> " <SEP> de <SEP> NaOl
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 3 <SEP> " <SEP> de <SEP> KC1
<tb> 
 Cette eau mère est débarrassée de 183 parties d'ammoniac par dégazage et chauffage et elle retourne en tête d'opé- ration après addition d'un appoint d'eau, 
Pour éviter   l'accumulation   du NaC1, des purges 

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 d'eaux mères sont effectuées en distillant de temps à autre une fraction de l'eau mère, pour récupérer son am-   moniac,     l'ammoniacale   est chauffé sous vide à   100-150';

     d'une part, on recueille un chlorure de calcium solide contenant environ   70%   de daC12' d'autre part on recueille   .l'ammoniac.   



   Dans cet exemple, on a considéré uniquement l'eau mère, les eaux de lavage peuvent être traitées de la même façon, ou   peuvent   être distillées.

Claims

REVENDICATIONS, ' 1 ) Procédé pour la fabrication de sulfate de potassium à partir de chlorure de potassium et de sulfate de calcium caractérisé par le fait que le sulfate de potas- sium est obtenu par double décomposition 'entre le chlorure de potassium et le sulfate de calcium, l'opération étant effectuée en une seul phase, directement, sans passage par un sel double ni production accessoire de ce sel double, en opérant en milieu ammoniacal concentré dont la concen- tration est supérieure à la concentration correspondant à la saturation à température ordinaire.

2 ) Procédé pour la fabrication de sulfate de potassium à partir de chlorure de potassium et de sulfate de calcium caractérisé par le fait que l'on opère à tempé- rature ordinaire en milieu ammoniacal constitué par une solution aqueuse ammoniacale renfermant 50%, ou plus, d'am- moniac.

3 ) Procédé pour la fabrication de sulfate de potassium à partir de chlorure de potassium et de sulfate de calcium caractérisé par le fait que la ooncentration d'ammoniac supérieure à la concentration correspondant à la saturation à température ordinaire est réalisée par l'uti- lisation d'une pression absolue de gaz supérieure à la pres- sion atmos phéri que.

4 ) Procédé pour la fabrication de sulfate de potassium à partir de chlorure de potassium et de sulfate de calcium caractérisé par le fait que lorsqu'on opère on présence d'une solution aqueuse ammoniacale renfermant 50% ou plus d'amroniaque à la température ordinaire, la pression absolue de gaz utilisé est supérieure ou égale à 3 Kg. environ. <Desc/Clms Page number 10>

5 ) Procédé pour la fabrication de sulfate de potassium à partir de ohlorure de potassium et de sulfate de calcium caractérisé par le fait qu'on utilise comme matière première pour la préparation du sulfate de potassium des produits industrieles, le chlorure de potassium pouvant contenir jusqu'à 11% environ de chlorure de sodium le sulfate de calcium pouvant être du gypse, du semihydrate ou de l'anhydride.