BE542122A

BE542122A -

Info

Publication number: BE542122A
Authority: BE

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   A partir de sulfure de carbonyle   (COS)   et d'ammoniac on peut préparer de l'urée selon l'équation 
COS + 2NH3 CO(KH2)2 H2S La réalisation de cette synthèse est, du point de vue des appareils et du traitement industriel, notablement plus simple que la méthode appliquée jusqu'ici, en général, pour la fabri- cation de l'urée. 



     En   liaison avec des essais en grand, à l'aide desquels on est parvenu à désacidifier de l'eau de lavage de gaz et des liquides analogues en faisant intervenir une pression de 5 atm 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 en surpression ou une pression plus élevée, c'est-à-dire en produisant ainsi, d'une part, de l'ammoniac pratiquement pur et, d'autre part, un mélange, exempt d'ammoniac, de bioxyde de carbone et d'hydrogène sulfuré,-les inventeurs ont examiné les conditions dans lesquelles on peut obtenir d'une manière économique et à partir du mélange en question, le COS qui peut être utilisé comme matière initiale pour la synthèse de l'urée.

   Pour cette obtention, on se base sur la formule :   C02 +   H2S= COS + H2O 
On a constaté que l'équilibre caractérisé dans cette formule dépend fortement de la pression et que le rendement optimum est obtenu à une température élevée. Il peut être augmenté .notablement par des catalyseurs. 



   Conformément à l'invention, la fabrication du sul- fure de carbonyle à partir d'acide carbonique (bioxyde de carbone) et d'hydrogène sulfuré, a lieu en faisant réagir un mélange stoechiométrique 1:1 de ces deux substances sous une pression élevée, de préférence entre 5 et 25 atm. en surpres- sion et à une température élevée, de préférence entre   1002   et   3502   en présence d'oxydes de métaux du deuxième et du quatrième groupe da classement périodique, ces oxydes agissant comme catalyseurs. Pour une pression de 12 atm, en surpression, on a constaté que la température de réaction optimum est de 240  
Les catalyseurs qui conviennent particulièrement bien sont des mélanges de 90% d'oxyde de magnésium et 10% d'oxyde de thorium. 



   Pour que la réaction soit normale, on a constaté qu'il      est particulièrement avantageux que l'eau, formée par la   réactior;   selon la formule susindiquée, soit enlevée aussi rapidement que possible. Conformément à une autre disposition selon l'invention, on peut ajouter au catalyseur, dans la chambre de réaction, une masse déshydratante. Comme substances de séchage on peut utiliser des sels, de préférence des sels alcalins d'acides dont LES hy- drates sont encore stables à la température de réaction. Particu- lièrement utiles, comme substances de séchage, sont les sels      

 <Desc/Clms Page number 3> 

 alcalins de l'acide phosphorique et les sels alcalins de l'acide sulfurique. 



   Comme masse déshydratante, on se sert de préférence de corps à grande surface, comme le gel de silice sur lesquels la substance.de séchage est appliquée. La masse déshydratante et le catalyseur sont utilisés dans un rapport de volume de 1:1 et, de préférence, avec la même granulométrie. Le gel de silice peut être imprégné d'une solution à 10 % de monophosphate de potassium KH2PO4 et peut ensuite être chauffé à 350  Il se forme ainsi, à la surface du métaphosphate de potassium KPO3X Dans la chambre de réaction, ce métaphosphate réagit, avec   1' ,au   présente, de la manière suivante : 
KPO3 +XH2O =X, KH2PO4 
Le maintien et le réglage de la température de réaction peuvent se faire avec de l'eau chaude sous pression circulant autour des; tubes de réaction quand ceux-ci sont grupés en    f aisceaux.    



   La masse déshydratante et le catalyseur sont, confor- mément à une autre disposition selon l'invention, retirés constam- ment hors de la chambre de réaction et débarrassés, par un traitement thermique avec de l'air ou d'autres gaz contenant de l'oxygène et dont   1   température est notablement supérieure à la température de réaction, de l'eau et du soufre libérés au cours de la réaction et sont ensuite ramenés dans la chambre de   réaction   à la température de réaction. Le traitement thermique du mélange formé par la masse déshydratante et le catalyseur, doit se faire à des températures qui sont supérieures d'environ 100 à   2002   à la température de réaction.

   De cette manière, non seulement on régénère la substance de séchage, c'est-à-dire dans l'exemple cité plus haut le métaphosphate   de potassium,   mais il se produit également un rafraîchissement du catalyseur quand la surface de celui-ci est trop fortement sulfurée par suite de réactions   secondaires.   

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



   Le mélange de réaction, contenant en plus du sulfure de carbonyle les participants non transformés de la réaction, notamment le bioxyde de carbone et   l'hydrogène   sulfuré ainsi que des impuretés, telles que le sulfure de carbone, est lavé avec des produits agissant sélectivement. Comme produits de lavage avec effet sélectif on peut citer les homologues du benzol, parmi ceux-ci plus spécialement. le toluol, ainsi que les dérivés de pyridine, par exemple la pipéridine.

   Dans le cas où l'on utilise des homologues du benzol, le levage se fait à des températures inférieures à 0  de préférence à environ 15  
A partir du produit de lavage, chargé de sulfure de carbonyle et d'impuretés à l'état gazeux, le sulfure de carbonyle est libéré par dégazéification, celle-ci ayant lieu à une   empé-   rature élevée, le cas échéant sous pression réduite..Avant la dégazéification, on fait passer le produit de lavage chargé dans une colonne de rectification en contre-courant par rapport au mélange gazeux libéré pendant la   dégazéification.   Hors de cette colonne de rectification, on prélève, en tête un gaz qui est soumis à nouveau, en même temps que le gaz.de réaction contenant le COS, à un lavage sélectif.

   Dans la partie médiane de la colonne on peut prélever le sulfure de carbonyle pratiquement pur. Au fond de la colonne en enlève les impuretés plus aisément solu- bles. Le lavage et la rectification ont lieu à une pression élevée, de préférence entre 2 et 15 atm, de surpression. 



   Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple et schématiquement, une installation convenant à la mise en oeuvre du procédé pour la fabrication de sulfure de carbonyle. Les différentes parties de cette installation sont expliquées à l'aide du procédé décrit ci-après. 



   Le mélange d'acide carbonique et d'hydrogène sulfuré, fourni par une dégazéification sélective sous pression, est réglé le cas échéant en y ajoutant de l'acide carbonique pro- venant d'une autre source, pour un rapport   stoechiométrique   

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
CO2:P2S   1:1.   Il est libéré des impuretés qui, le cas écheant sont en présence et telles que l'ammoniac, à l'aide de produits de lavage appropriés, par exemple l'acide   sulfurique.   



   Le mélange purifié est amené par le conduit 1 au sécheur 2, en contre-courant par rapport à un gaz perdu dont la provenance est expliquée plus loin, ce gaz pénétrant par le conduit 3 dans le sécheur 2 et ayant une température d'en- viron 14  Dans le sécheur, le mélange gazeux se refroidit à environ 10  de sorte qu'une partie importante de la vapeur d'eau entraînée est séparée, l'eau étant évacuée par le conduit 5 
Dans l'échangeur de chaleur 6 le mélange galeux séché est chauffé à environ 160  par un échange de chaleur avec le      gaz de réaction contenant le COS ce gaz quittant la tour de      réaction 7 à une température de 240  par le conduit 8.

   Depuis l'échangeur de chaleur 1C mélange gazeux, formé par le bioxyde      de/carbone et   l'hydrogène   sulfuré, pénètre dans le réchauffeur 9   dans   lequel le fluide chauffant est admis par le conduit 31 et évacué par le conduit   32et   dans lequel la température du mé- lange est amenée à celle de la réaction ou à une température un peu plus élevée, de   2502   à 260  A cette température il pénètre dans la .tour de réaction 7. 



   Le chauffage de cette tour se fait par de l'eau chaude sous pression, fournie par la chaudière 10 et la pompe de cir- culation 11. La tour de réaction 7 est remplie avec un mélange du catalyseur, par exemple un mélange d'oxyde de magnésium et d'oxyde de thorium, et de la masse déshydratante, par exemple un gel de silice imprégné de phosphate de potassium.

   Le rapport en volume du catalyseur et de la masse déshydratante est d'envi- ron 1 :1 et leur mélange est continuellement introduit dans la tour de réaction 7 par le conduit 29 et évacué par le conduit 27 Dans le régénérateur 28 on sépare l'eau de réaction absorbée d'avec le mélange de substances par apport direct de chaleur à l'aide d'air chauffé et il se   l'orme,   d'après la formule indi-   quée   plus haut, un métaphosphate de potassium polymère pendant 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 que la vapeur d'eau s'échappe. Cette vapeur s'écoule par le conduit 30, le cas échéant avec le soufre séparé du catalyseur par vaporisation. Après le retour dans la chambre de réaction 7 par le conduit 29, le mélange de substances absorbe à nouveau la vapeur d'eau produite par la réaction. 



   A   2402   et à 10 atm. en surpression, il se produit dans la tour de réaction 7, à partir du mélange introduit- d'hydrogène sulfuré et de bioxyde de carbone, un mélange qui contient, en plus des 77,4 % en volume des gaz initiaux, 1,8 % de sulfure de carbone, 10,2 % d'eau et   10,8 %   de sulfure de carbonyle.

   Dans l'échangeur de chaleur on refroidit le mélange gazeux chaud, formé par ,la réaction, à environ 80  et on le ramène, à cette température, par le conduit 12, d'abord à l'appareil de refroidissement intense 13 dans lequel   il.   est re- froidi davantage jusqu'à environ + 2  après quoi on l'intro- duit dans la tour de lavage 4 L'eau, qui se sépare dans l'ap pareil 13, pendant le refroidissement, s'écoule par le conduit   15,   
Dans la tour de lavage 4 on traite le mélange gazeux déshydraté, qui est soumis à une pression d'environ 4 atm. en surpression, avec du toluol. La température d'entrée-du toluol correspond à 14  Pour chaque partie de 100 m3 de mélange gazeux, sortant de l'appareil de refroidissement intense 13, on utilise 1,25 m3 de toluol.

   Le mélange gazeux, qui quitte la tour de lavage 4 par le conduit 3, n'est plus formé en pratique que par un mélange d'acide carbonique (bioxyde de carbone) et d'hy- drogène sulfuré. Ce mélange pénètre dans le sécheur 2 pour un échange de chaleur avec le gaz frais introduit dans cet appareil et est ramené, par le conduit   14,   dans le circuit fermé. 



   Le toluol, chargé de sulfure de carbonyle et des   autres   constituants du gaz de réaction, s'écoule par le conduit 16 de la colonne de rectification 17 et ensuite par le conduit   le.   et   l'échangeur   de chaleur. indirect 23, vers le dégazéificateur 19 Dans ce dernier lieu un échauffement à   702   et une détente à 0,2 atm en surpression. De cette manière, la plus grande 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 partie des gaz dissous s'échappe hors du toluol.

   Le produit de lavage chaud et   dégazéifié,   qui s'écoule par le fond du déga   zéificateur   19, est refroidi préalablement dans l'échangeur de chaleur 23 en contre-courant par rapport au produit de   lavais   froid, s'écoulant hors de la colonne de rectification 17, et est ramené par le conduit   24   à l'appareil de refroidissement intense 25, dans lequel il est ramené à une température de 14  à laquelle il est fourni à nouveau, par le conduit 26, au laveur   4.   



   Les gaz, dégagés dans le dégazéificateur   1,   sont introduits par le conduit 20 dans le bas de la colonne de rectification 17 et s'écoulent en contre-courant par rapport au toluol chargé. Dans la partie supérieure de la colonne de rec- tification on prélève, par le conduit 21, un gaz qui   contient,   en plus du sulfure de carbonyle, des gaz moins bien   uolubles   et expulsés hors du liquide de lavage, et qui est ramené à nouveau, en passant par l'appareil de refroidissement intense   13,   au laveur   4.   



   Dans la partie médiane de la colonne de rectification 17 oh prélève, par le conduit 22, un sulfure de carbonyle qui ne contient plus   qu'environ.0,3   % en volume des gaz initiaux comme impureté. Ce sulfure de carbonyle est dirigé vers   l'ins-   tallation pour la synthèse de l'urée.

Claims

R E S U M E L'invention a pour objet un procédé pour fabriquer du sulfure de carbonyle à partir d'acide carbonique (bioxyde de carbone) et d'hydrogène sulfuré, ledit procédé présentant les caractéristiques suivantes,. considérées séparément ou en combinaison: a) on fait réagir un mélange stoechiométrique 1 :1 de ces deux substances sous une pression élevée, de préférence entre 5 et 25 atm. en surpression et à une température élevée, <Desc/Clms Page number 8> de préférence entre 100 et 3502 en présence d'oxydes de.métaux du deuxième et du quatrième groupe du classement périodique, ces oxyde agissant comme catalyseurs ;

b) on utilise comme catalyseur un mélange de 95 % oxyde de magnésium et 10 5 d'oxyde de thorium c) on ajoute au catalyseur une masse déshydratante dans la chambre de réaction pour enlever l'eau de réaction ; d) on utilise comme substance déshydratante des sels anhydres d'acides et dont les hydrates sont encore stables à la température de réaction ; e) on utilise comme substance déshydratante des sels alcalins anhydres de l'acide phosphorique ; f) on utilise comme substance déshydratante des sels alcalins anhydres de l'acide sulfurique ; g) on utilise des masses déshydratantes qui sont obtenues par l'application de la substance déshydratante sur des corps ayant .une grande surface, par exemple du gel de silice;

h) on utilise-la masse déshydratante et le catalyseur dans un rapport en volume 1:1 de préférence avec la même grenu- lométrie , i) la masse déshydratante et le catalyseur sont prélevés continuellement hors de la chambre de réaction, ils sont débarrassés de l'eau et du soufre, libérés par la réac- tion, par un traitement thermique avec de T'air ou d'autres gaz contenant de l'oxygène et dont la température est notablement supérieure à la température de réaction, après quoi ils sont introduits à nouveau dans la chambre de réaction à la tempé- rature de réaction , j) la température de réaction est maintenue et réglée à l'aide d'eau chaude sous pression qui circule autour des tubes de réaction.groupés, de préférence, en faisceaux ;

k) le mélange gazeux de'réaction, qui contient, en plus #la sulfure de carbonyle des participants non transformés de la réaction bioxyde de carbon hydrogène sulfuré) et des <Desc/Clms Page number 9> impuretés telles que du sulfure de carbone, est lavé avec des produits agissant sélectivement ; 1) comme produits de lavage, agissant sélectivement, on utilise des homologues du benzol, de préférence du toluol ;

m on utilise comme produits de levage agissant sé- lectivement, des dérivés de la pyridine, par exemple de la pipéridine n) le lavage sélectif 'a lieu à l'aide d'homologues du benzol à des températures inférieures à 0 de préférence à 15 o) le produit de lavage, ,chargé de sulfure de carbo- nyle et d'impuretés à l'état gazeux, passe, avant la dégazéifica- tion, dans une colonne de rectification en contre-courant par rapport au mélange gazeux libéré par la dégazéification,; p) on prélevé dans la partie médiane de la colonne de rectification du sulfure de carbonyle pratiquement pur', en tête de la colonne-un gaz qui est traité, en même temps que le gaz de réaction contenant.le COS, par le produit de lavage sélectif et au fond de la colonne des impuretés plus aisément solubles ;

q) le lavage et la rectification ont lieu à une pres sion éleves de préférence entre 2 et 15 atm. en surpression r) la dégazéification a lieu à une température élevée et/ou à une pression réduite ; L'invention vise plus particulièrement certains modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation, desdite procédés ; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, le sulfure de carbonyle obtenu par ces procédés ainsi que les appareils et installations convenant à la mise en oeuvre de ces procédés.