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La présente invention est relative à un dispositif saturateur pour la préparation de sulfate d'ammonium, par absorption d'ammoniac dans une solution sulfurique d.e sulfate d'ammonium.
Dans les dispositifs existants à cet effet, il est connu de faire passer le gaz ammoniacal à travers un tube central (tube plongeur) au-dessous de la surface d'une certaine réserve en lessive de saturation, et de disposer à l'intérieur de la lessive de saturation un cylindre de guidage de même axe que le tube plongeur, à l'intérieur duquel on provoque un déplacer:lent vers le haut de la lessive à 3.laide d'une
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hélice ou analogue.
Les saturateurs de ce genre, dont le fonctionnement pratique a montré qu'ils étaient utilisables pour le but indiqué, présentent une perte de pression due à l'immersion et pouvant, suivant le type de saturateur envisagé, atteindre jusqu'à 700 mm d'une colonne d'eau. Cette perte de pression nécessite une dépense d'énergie non négligeable pour faire passer le gaz ammoniacal à travers le bain de saturation.
L'immersion profonde provoquant la perte de pression, immersion qui en soi assure une bonne absorption de l'ammoniac, a toutefois pour effet que le gaz parcourt le trajet d'immersion en bulles relativement grandes, de sorte qu'il se produit un fort mouvement en surface de la lessive, mouvement qui, suivant l'importance de la formation des bulles gazeuses, peut être assez fort pour que la lessive soit projetée vers le haut d'une moitié du saturateur jusqu'au couvercle et qu'il puisse, d'un autre côté, se produire des interruptions de gaz par suite d'un abaissement de brève durée du niveau du liquide.
De telles interruptions de gaz n'agissent généralement pas, à vrai dire, de façon particulière sur la teneur finale en ammoniac du gaz, car la pulvérisation de la lessive dans l'espace libre au-dessus du bain, pulvérisation qui est due au fort mouvement du bain, provoque encore et tgujours une absorption suffisante de l'ammoniac.
La présente invention a pour but de remédier aux incommodités fonctionnelles mentionnées ci-dessus du mode de construction des saturateurs connus.
Conformément à l'invention, le dispositif saturateur du genre indiqué est agencé de façon que le cylindre de guidage s'étende du bas jusqu'au voisinage du tube plongeur pourvu d'une couronne de répartition du gaz et que le diamètre
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intérieur du cylindre de guidage soit dimensionné,par @ap- port au diamètre extérieur de la couronne de répartition de gaz, de manière telle que la solution de saturation affluant vers le haut passe à travers la section annulaire comprise entre les bords du tube plongeur et du cylindre de guidage à une vitesse suffisamment grande pour que le gaz sortant de la couronne de répartition soit évacué et entraîné par la lessive en écoulement rapide, avant qu'il puisse se former de grosses bulles gazeuses.
Le dispositif conforme à l'invention permet d'obtenir pour résultat que le gaz vient en contact avec la lessive sous la forme de bulles relativement petites, de sorte que, par rapport au volume de gaz occlus chaque fois dans une bul- le de gaz, on dispose d'une grande surface de liquide pour l'échange de matière entre la lessive et le gaz. Il s'ensuit que le temps de contact nécessaire entre la lessive et le gaz se trouve abaissé, si bien qu'il est maintenant possible de diminuer notablement la profondeur d'immersion du tube plongeur.
On a pu déterminer qu'avec: le mode de réalisation conforme à l'invention du dispositif saturateur,, on pouvait admettre des profondeurs d'immersion correspondant à une perte de pression de 300 à 400 mm et moins, par rapport à une perte de pression de l'ordre de 700 mm comme c'était souvent le cas jusqu'à présent.
. La forme de réalisation conforme à l'invention du dispositif saturateur présente, en outre, l'avantage que la subdivision en bulles relativement petites du gaz pénétrant dans la lessive provoque une variation bien moins sensible de la surface du liquide, de sorte que les contraintes mécaniques de la paroi du saturateur, contraintes provoquées par les oscillati'ons du bain qui se produisaient jusqu'à présent
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sont notablement diminuées et qu'en outre il. ne se produiù., plus d'interruptions de gaz. Cela agit dans le sens d'un degré toujours constant de lavage du gaz.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif conforme à l'invention ressortiront de la description qui va suivre en regard du dessin annexé, qui représente schéma- tiquement et simplement à titre d'exemple, un mode de réalisation du saturateur conforme à l'invention.
Le dispositif saturateur est constitué par une chaudière 1 qui est réalisée à la manière connue en une matière résistant à l'acide. Dans la partie inférieure conique de la chaudière se trouve une réserve de lessive 2 constituée par une solution sulfurique de sulfate d'ammonium dans laquelle sont en suspension des cristaux de sulfate d'ammo- nium de diverses grosseurs. Les cristaux grossiers de sulfate d'ammonium qui se rassemblent au fond de la chaudière sont éliminés en continu ou par intermittence du dispositif, d'une manière connue en soi, par un éjecteur 3. Dans le bain de saturation 2 plonge, depuis le haut, un tube plongeur 4 à travers lequel le gaz ammoniacal qui pénètre en 2 est envoyé sous la surface du bain.
Le bord inférieur du tube plongeur 4 est pourvu d'une couronne 6 de répartition du gaz, qui peut par exemple être constituée par des fentes verticales ou des perforations analogues pratiquées dans la paroi du tube plongeur. Au-dessous du tube plongeur 4- se raccorde un cylindre de gui age 7, dont le bord supérieur 3 s'étend depuis le bas jusqu'à environ la hauteur du bord inférieur.2 du tube plongeur. A l'intérieur du cylindre de guidage 1 il est prévu une hélice 10 qui mise en rotation, par l'intermédiaire d'un arbre 11, à partir d'un dispositif d'entraînement non représenté de manière que la lessive exécute un mouvement
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ascendant à'l'intérieur du cylindre de guidage 7. Le gaz débarrassé de l'ammoniac quitte le saturateur par une ouverture d'évacuation 12.
Entre le bord inférieur 9 du tube plongeur et le bord supérieur 8 du cylindre de guidage 7, il se forme un espace intermédiaire annulaire à travers lequel s'écoule la lessive guidée vers le haut. Par suite de la section fortement rétrécie de cette fente annulaire par rapport à la section du'tube de guidage, la lessive s'écoule vers le haut avec une vitesse accrue le long des fentes de répartition du gaz et entraîne avec elle le gaz sortant desdites fentes avan" que des bulles de gaz plus grandes aient pu se former. Il en résulte alors un mélange intime, s'écoulant vers le haut, de bulles de gaz relativement petites et de lessive, mélange dans lequel l'échange de substance se fait complètement, ou pratiquement de façon complète, dans un temps relativement court.
L'immersion, c'est-à-dire l'intervalle entre le bord inférieur 2 du tube plongeur et la surface du bain peut de ce fait être réduit à peu près à la moitié de la profondeur d'immersion -usuelle jusqu'à présent, ou à une valeur encore moindre.
La largeur de la fente annulaire dépend de la'charge avec laquelle le saturateur fonctionne. En général, une largeur d'anneau comprise entre 10 et 20 cm s'est avérée particulièrement avantageuse.
L'hélice 10 assurant la circulation du bain a déjà lors du fonctionnement normal du saturateur une puissance telle qu'elle peut également surmonter aussi la résistance élevée à l'écoulement au voisinage de la fente annulaire.
Pour lier aussi les derniers restes d'ammoniac qui peuvent encore se dégager le cas échéant de la surface du bail)
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il est prévu, selon une autre caractéristique de l'invention, au-dessus de la surface du bain, un tube annulaire 13 qui présente sur sa face inférieure des trous de ruissellement à travers lesquels on peut injecter dans le saturateur en de fins courants dirigés vers le bas ou obliquement vers le bas un liquide absorbant l'ammoniac, par exemple une solution de satu- ratipn, de l'acide sulfurique, de l'eau. Ce liquide est délivré au tube annulaire par un tube d'amenée 14. On peut prendre comme liquide à injecter la solution de saturation proprement dite, en soutirant une fraction de la lessive d'une zone voisine de la surface et en l'introduisant à nouveau dans le saturateur par la conduite 14.
Il est toutefois égaler possible d'injecter dans le saturateur par la conduite 14 l'acide frais ou l'eau de remplacement qui sont nécessaires pour le fonctionnement continu du saturateur.
Le cylindre de guidage 1 peut aussi être disposé d'une manière différente de celle représentée sur le dessin, de manière que son bord supérieur se termine quelque peu audessus ou aussi au-dessous de la couronne de répartition de gaz, mais toutefois toujours en sorte que la lessive s'écoule le long de la couronne de répartition du gaz avec une vitesse suffisamment grande.