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PROCEDE DE RECUPERATION D'ACIDE SULFURIQUE ET DE SULFATES ANORGANIQUES A
PARTIR DE LIQUEURS DILUEES USEES.
L'invention se rapporte à la récupération d'acide sulfurique et de sulfate ferreux à partir de liqueurs diluées usées.
Lorsqu'on concentre une liqueur usée contenant de l'acide sulfurique ayant une solution du sulfate ferreux, par exemple par évaporation de l'eau, du sulfate ferreux se dépose à l'état de fine suspension. '
Cette évaporation peut s'effectuer par des procédés connus, tels que l'ébullition dans un évaporateur chauffé à la vapeur d'eaurconstruit par exemple en matériau anti-acide comme le graphite ou le carbone, ou le contact direct de la liqueur avec des gaz chauds, par exemple dans une tour à empilement en matériau anti-acide.
Pour éviter autant que possible l'incrustation de la surface de transmission de chaleur avec le sulfate ferreux,là liqueur dans l'évaporateur doit contenir de l'acide sulfurique de concentration suffisante.
Cependant, même lorsque les conditions correctes d'acidité sont observées, la cristallation tend à se produire sur la surface de transmission de chaleur.
On a trouvé conformément à l'invention qu'il est possible de surmonter cette difficulté en maintenant le liquide en circulation à une vitesse suffisamment élevée passé la surface de transmission de chaleur pendant l'évaporation et en s'assurant que, dans le liquide à évaporer, il y ait une quantité suffisante de germes cristallins d'un # de dimension ou moins.
De cette façon, la cristallisation pendant l'évaporation se fait de préférence sur les germes cristallins et non sur la surface de transmission de.chaleur,
Cette cristallisation a lieu à cause de ce que la solution d'acide sulfurique en circulation, saturée avec le sulfate ferreux, devient sursaturée
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au cours de son passage à travers 1'évaporateur.
Ainsi, conformément au procédé de la présente invention, pour la récupération d'acide sulfurique et de sulfate ferreux à partir de liqueurs diluées usées, on soumet la liqueur qui circule à l'évaporation, la circulation étant effectuée à une vitesse suffisamment élevée et la liqueurren circulation contenant en suspension une proportion suffisante de germes cristallins de 1 # ou moins, pour prévenir ou réduire substantiellement la cristallisation sur les surfaces de transmission de chaleur.
Les surfaces de l'évaporateur qui viennent en contact avec la liqueur en cours d'évaporation doivent être constituées en un matériau'qui résiste à l'acide sulfurique à 60% poids pour poids et au sulfate ferreux à des températures allant jusqu'à 130 C. Conviennent à cet effet le graphite et le tantale.
La proportion de germes cristallin d'l # ou moins sera déterminée par le pourcentage de sulfata ferreux dans la liqueur diluée d'alimen- tation en mouvement, par la dimension requise du cristal dans le produit et par la quantité de grands cristaux éliminée, qui à son tour dépend du débit d'alimentation.
Dans une forme d'exécution de l'invention, l'évaporation s'effectue dans un évaporateur tubulaire tel que celui qui est décrit dans le brevet britannique 665.899. La liqueur en circulation doit passer à travers les tubes à une vitesse d'au moins 45 cm/seconde, de préférence au moins 90 cm/ seconde. La solution doit contenir en suspension au moins 1% en poids de germes cristallins de 1 # ou moins. Une proportion préférée est comprise entre 3% et 15% en poidso La proportion peut cependant être considérablement plus grande, et aller par exemple jusqu'à 30% en poids.
Si on fait circuler de l'acide sulfurique à 50% poids pour poids à travers l'évaporateur et que l'on ajoute l'acide dilué admis à un réservoir de compensation à travers lequel passe cet acide en circulation, on précipite le sulfate ferreux à l'état de très petits cristaux de sulfate ferreux mono-hydraté.
On sépare ces cristaux de la liqueur acide par filtration ou centrifugation, cette dernière étant préférée dans certains cas à cause de la difficulté de lavage des cristaux pour éliminer l'acide qui y adhère lorsqu' on effectue un procédé de filtration sous vide.
Un autre avantage du procédé de la présente invention est que son effet peut être utilisé pour promouvoir la croissance et l'agglomération des cristaux et de permettre ainsi l'élimination d'une grande proportion de l'acide adhérant en sorte qu'on peut utiliser un procédé à une seule filtration pour séparer les cristaux de la liqueur sans perte d'acide excessive.
On représente une installation convenant pour exécuter le procédé de l'invention, dans le dessin schématique d'accompagnement qui montre une vue de profil de l'installation.
En se référant au dessin, l'installation comprend un système évaporateur consistant en trois échangeurs thermiques de graphite 1 du genre décrit dans le brevet britannique n 6650899, une conduite de vapeur multitubulaire 2 raccordée aux tubes 3 des échangeurs thermiques, une pompe résistante à l'acide 4 raccordée à l'entrée 5 du système évaporateur, un départ 6 du système évaporateur raccordé à un séparateur cyclone 7 ayant une sortie de vapeur 8 et une sortie de liqueur 9 conduisant à un réservoir de précipitation 10 qui est muni d'un agitateur Ils d'une entrée 12 pour l'acide de complément, une sortie 13 pour l'acide concentré et une conduite 14 raccordée à l'entrée 5.
Une tuyauterie 15 est raccordée à la pompe résistante à l'acide 16 qui est reliée par la conduite 17 à un récipient à revêtement de plomb ' 18 muni d'un agitateur 19, d'une conduite d'entrée 20 pour la saumure diluée et d'une conduite de sortie 21 pour l'acide diluéo Une conduite de sortie 22 venant du récipient 18, réglée par une vanne 23 conduit à une centrifugeuse 24 ayant une sortie de liqueur 25 raccordée à la pompe 16.
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Lors du fonctionnement, la pompe 4 pompe la liqueur à évaporer dans les échangeurs thermiques 1, de la vapeur étant admise à travers la conduite multitubulaire 2. La liqueur venant des échangeurs thermiques 1 se décharge dans le séparateur cyclone 7, la vapeur d'eau étant éliminée par la sortie 8, la liqueur acide qui contient des cristaux de sulfate ferreux monohydraté s'écoulant à travers la sortie 9 dans le réservoir 10 où le brouet qui se forme est maintenu en mouvement par l'agitateur 11.
L'acide concentré est éliminé par la sortie 13 et le brouet est éliminé soit con- tinuellement soit par intermittence au moyen de la pompe 16 via les condui- tes 15 et 17 vers le récipient à revêtement de plomb 18 où il est lavé par de la saumure diluée introduite par la conduite 200 L'agitation se fait au moyen de l'agitateur 19 et lorsque les cristaux de sulfate ferreux mono.-..)- hydraté ont atteint la dimension voulue, d'habitude supérieure à 0,75 mm., on ouvre la vanne 23 et les cristaux passent par la conduite 22 à la centri- fugeuse 24 où ils sont séparés de la liqueur adhérente et ensuite éliminés du système. on renvoie la liqueur déposée par la conduite 25 à la pompe et de là au récipient 18.
L'acide dilué sort par le sommet du récipient 18 et va par la conduite 21 au réservoir 10. La circulation de la liqueur est maintenue par la liqueur allant du réservoir 10 via la conduite 14 au systè- me évaporateur. Toute quantité complémentaire requise d'acide est admise par l'entrée 12.
Les exemples suivants montrent comment on peut exécuter le procé- dé de l'invention.
1.- On exécute le procédé dans l'installation représentée dans le dessin d' accompagnement et décrite plus haut. On admet à raison de 362 litres par heure une solution d'acide sulfurique à 5% poids pour poids ayant en solution 20% en poids de sulfate ferreux par la conduite 20 dans le récipient 18 qui contient de l'acide sulfurique à 51% poids pour poids. La concentration est effectuée dans le système évaporateur, la liqueur y circulant à travers ave c un débit de 15.890 litres à l'heure, ce qui correspond à une vitesse de 45 cm/seconde à travers les tubes. La liqueur en circulation contient 3% en poids de germes cristallins de 1 # ou moins. Les trois échangeurs thermiques ont une surface totale de transmission de chaleur de 257,6 dm2.
La vapeur employée pour le chauffage a une pression moyenne de 7,7 kg/cm2 (de jau- ge). On sépare la vapeur d'eau et la liqueur évaporée qui contient 5%:':poids pour poids d'acide sulfurique dans le séparateur cyclone 7, la liqueur acide et les cristaux allant au réservoir 10 et la vapeur étant éliminée par la sortie 8.
Les cristaux dans le réservoir 10 sont maintenus en suspension par l'agitateur 11 de sorte que les cristaux ou agglomérats de dimension filtrable tombent dans le fond du réservoir, et de temps en temps une certaine quantité de ces cristaux, conjointement avec une certaine quantité d'acide sulfurique à 51% poids pour poids produit, sont pompées vers le récipient 18 et de la vont à la centrifugeuse 24 dans laquelle ils sont séchés, 2.- On exécute de nouveau le procédé dans l'installation représentée dans le dessin annexé; sauf qu'on substitue un filtre rotatif à la centrifugeuse 24. Le débit de circulation et la proportion de germes cristallins de l#ou moins sont les mêmes que dans l'exemple 1.
Dans cet exemple, la liqueur admise par la conduite 20 est une solution d'acide sulfurique à 32% poids pour poids saturée à la température ordinaire avec du sulfate ferreuxo La température de la liqueur admise est de 35 C et l'acide est concentré à 60 % poids pour poids. La température de la liqueur quittant la sommet de l'évaporateur est de 95 C et on utilise une pression réduite de'76 mm. de mercure en-dessous de la pression atmosphérique. Le débit de circulation est de 10 à 15 fois le débit de production d'acide. Comme indiqué plus haut, les cristaux . précipités dans le récipient 18 sont séparés sur un filtre rotatif.
Il est entendu que le procédé ne se limite pas à la forme d'exécution particulière décrite précédemment. Ainsi, par exemple, on peut effectuer le procédé en utilisant une série de réservoirs, le brouet de la phase précédente étant mélangé avec la liqueur faible de la phase qui la suit im-
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médiatement en permettant aux cristaux de se déposer et d'être éliminés sous forme de brouet qui est ensuite transféré à la phase de lavage qui suit im- médiatement.
Ou. encore, le lavage peut se faire par introduction de la liqueur faible à la base du réservoir principal,
On peut alors filtrer le brouet éliminé de la phase de lavage fi- nal, par exemple en utilisant un filtre rotatif continu., le filtrat étant renvoyé au laveur conjointement avec la saumure faible admise qui constitue la matière d'alimentation pour le procédé.
Bien qu'on ait décrit particulièrement l'emploi d'un évaporateur chauffé à la vapeur il est entendu que l'on peut employer d'autres types d' évaporateurs, par exemple une tour à travers laquelle on fait passer des gaz de fumée chauds, comme décrit dans le brevet britannique n 661.323.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de récupération d'acide sulfurique et de sulfate ferreux à partir de liqueurs diluées usées, caracte @isé en ce que la liqueur en circulation est soumise à une évaporation, la circulation étant effectuée à une vitesse suffisamment élevée et la liqueur en circulation contenant en suspension une proportion suffisante de germes cristallins de 1 # ou moins en dimension pour prévenir ou réduire substantiellement une cristallisation sur les sur- faces de transmission de chaleur.