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Procédé combiné pour la fabrication de bicarbonate de sodium, de chlorure d'ammonium et de chlore au départ de chlorure de sodium
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La. présente invention concerne "Un procédé confiné pour la fabrication de bicarbonate de sodium, de chlorure ,3':aiu:a et de chlore à. partir de chlorure de sodium, d'snhyaride carbonique" d=a-oaise et d'eau, sans productison obligatoire de soude caustiç,#:.
Elle permet d'obtenir z,--ie conversion totale du chlorure' de sodiua en chlore et =n chlorure d'arsnonius! d'une psrt, en bicarbonate de sbdius d"au-tre ?-.-t- Cn' salt que le bicarbonate de scdiuai et-le chlorure d'amsoniua sont fabriques SL':LIßc3i2T* à partir de chlorure de soàiun, d* anhydride carbonique, f2'2.:T..0:3:..C et d'eau par le procédé cO::::n#1é:-nt. désigne par l'expression "soudière à e.ar:"aâ=2e" (voir par exemple les articles de 1.1. IKAH3R& dans Ind. En;¯-- Chsn, 1952, 54.. février, p.y,.-3=.t et ae S.
T-1iYJL1i.nr dans Japan Cher.. auarr3,, ].Qô6, 4b=-¯l, .é-r; ¯ ^2.s ce aeéé, use s-olution azueuse de chlorure de oc.i11.tl et de chlonB"e c 'f 3...T¯"::ú:.:liu:n circTilaxt en navette soit 'une série de ;,.,ier..Enûs qui peuvent être subaivisés en deux. stades premier SL-''.a22 'une ?':." '3 :-iâ.$.?ûT e une e2.rbcnatation ; on précipite ainsi du 'a.3¯G bOn8T.2 de S..^.'=..ü2j.t, qui est sépare par exemple par filtration. second stase : ?eau mère de la crista.1.li.s.a"tîcn do. bicarbonate de sodiua, qui contient du chlorure d%a..'11.w";1.. du chlorure de sodium, de 1.' a.,.'"]:;)O::1iac de l'anhydride carbonicus et de l'eau, esi rechargée en .a:,;ryi2C et traitée 1'?;s'.' séparer le chlorure d2'a-"::::oni; par' exemple par r.i.t,3,',,e (aaciitio.3 ce chlorure de scdius) et l.'éi'riGérati0n ou par CTt: ûi.'8'tt".rn et réfrigération (C-e. les articles de ;.:
>%t.XuL%1 et de S. 3'¯zi..^iûés plus haut), l'eau sare restante e-nant renvoyée au. premier stade de la soudière.
Bien que ce procède assure rn re."1dem:ent. en bicarbonate de soè.1L:m approchant de 1Cfl : par rapport au chlorure de sodium rais en oeuvre, il est bien évident que la présence de chlorure d'assianius dans le liquide de départ du premier stade lignite- i3.:S t2ie certaine ;r.e5u.re le é.2'C# de ccnversien suivant la z=éaczicn ôlacl + à±4z w CQ = --"N 11aEÒE + ÎIE>,Ùl -...- .,.ç:-¯u.t....14 . "3" ::=." ."2V ",,'>t..-J,......;; 4Q1. connattj oiautr.e part., les problè;::2s PQSé3 la 4.',,Tr's....i.gG'î.i de clàc=e par électrolyse lie sa1,.Jres de croru:':\2 de Seâi:.'3,. Ces procédés per=et.tent d* obtenir de bons rendements 'en chlore Eals présentent lt1nc#rvéient de fournir en #ms teEps des ûy.s.i,.'E.'a's 4qràvalences ça soude caustique pour laquelle la. demande tend à devenir moins 3air i.r"^¯-i q'K2 celle de chlore'.
Il en résulte un déséquilibre am=7 on eherchs depuis lor.ogt<;;mps a. trouver un
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palliatif satisfaisant.
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La Demanderesse a trouvé qu'il est possible ce résoudre sinultanéoent 4e
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les problèmes inhérents à la. "soudière à chlorhydrate" et ceux inhérents à
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la production excédentaire de soude caustique dans l'éleotrolyse. de saumures de chlorure de sodium en combinant Judicieusement ces deux fabrications.
L'invention faisant l'objet du présent brevet concerne dès lors un procé-
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dé pour la.'fabrication de bicarbonate de sodium, de chlorure d'sjmconium et de chlore à partir de chlorure de sodium, d'anhydride carbonique, d'ammoniac et d'eau, sans production obligatoire de soude caustique, caractérisé en ce qu'une partie au moins des eaux mères de la cristallisation du chlorure d'am-
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monium d'une soudière ç c."I1lorhyarate est mélengée à de la lessive caustique obtenue à côté du chlore lors de l'électrolyse d'une saumure de chlorure de sodium de façon à obtenir une solution aqueuse que l'on recycle dans le pro- cédé.
Ce recyclage, qui peut être précédé d'une recharge en chlorure de so-
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diu.-n.. peut s'effectuer nota!3ment : - soit vers la soudier- et/ou 1 lélectrolyse", si la solution ne contient plus ni 1IH4C! ni Na0H - soit vers la soudière 'UD.1quement.. si la solutioa contient encore du NaOIi ou s'il reste plus que des traces de chlorure df wmonium.
Un des avantages de l'invention par rapport au procédé classique de la soudière à chlorhydrate est-depermettre de réduire, voire même de supprimer si on le désire, le recyclage en soudière des eaux nieras de cristallisation
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du chlorure d 1 a.n;:=-:':mI.
Ceci a pour conséquence d'élever nettement le rapport pondéral bicarbonate de sodiunvchlorure d'aasnonimn dans la production en effet, l'a.ccroissement de ce rapport peut être de l'ordre de z lors- qu'on supprima tout recyclage en soudière des eaux-;ères contenant du chlorure
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à'xnroniunCr ce rfectioIU1ement dans la marche de la "soudière à chlorhydrate* est obtenu précisément., selon l'invention, en traitant en totalité ou en partie les eaux aères chargées de chlorure dl a..w.oniu.1!! au moyen de la soude caus- tique présente dans l'effluent qu'on obtient à côté du chlore dans une électrolyse de saumure de chlorure de sodium.
Grâce à l'invention, cet effluent
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caustique est directement utilisé pour décomposer au moins partiellement" le chlorure d'enmonium des eaux mères., lesquelles sont ensuite recyclées dans le procédé.
Lorsque 1'effluent caustique de l'électrolyse contient plus de soude
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caustique qu'il n'en faut pour décomposer le chlorure d'annonium des eaux mères de la soudière, on peut prélever une partie de cet effluent pour
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alinenter la soudière selon le procédé que la Demanderesse a décrit dans son brevet Etats-Unis 3 368 8$6 du 19.10.1966 (Cf. br. belge 621 370 du 13.8.1962).
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De cette façon, on ne garde que la quantité d'effluent caustique nécessaire pour réaliser la décomposition en question : cette dernière fournit alors
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une solution aqueuse exempta à. la fois de NH4C1 et de NaM. , et cette solution
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après recharge en sel peut alors être dirigée vers la soudière et/ou vers l'électrolyse.
Ceci est aussi le cas lorsque la production d'effluent caus-
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tique à l'électrolyse correspond stoechlornétr1quement au chlorure d'1um
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à décomposer. Dans ces conditions, en effet, la solution après recharge en sel fournit une saumure que l'on peut aisément utiliser en soudière, sans traitement supplémentaire, ou en électrolyse après élimination de l'ammoniac
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par tout procède connu, par exemple.. p1lI' stripping , frai tentent à l'hypochlorite en milieu alcalin, ou au chlore dilué coccse la De!:1anderesse l'a précisé dans scu brevet belge 674 933 du 29.!2.195. Si 1'mmumoniac n'a pas été suffi;amr'ent due la sau,'11ure.. on peat &ll!alnsr le trcblomwe d'azote qui se trouve alors dans le chlore e-i faisant passer celui-ci sur du mone1 (br-. belge élût 20't du 21.2.1964, de la Demanderesse).
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Il peut cependant se produire que l'on ne parvienne pas à un solution
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ne eontensnt plus ni N.%CI, ni :aGH- S'il reste du ;;a.03, la solution aqueuse ne Pi.?ut plus être utilisée à sans traiterrent préalable tel qu'une acidiflcation, mais on peut alors la. recycler tout entière à la "soudlère ± éhAcrhydrate" ; :; par cO:1tre,9 s'il reste dans la solution plus que des trae#5 4e th10M,H'C el' rur.:ronh.L1t on doit nëoessairecat 1& diriger vers la soudil.=ea En p:>incipe cens, 11 est préférable d'adapt-sr les conditions =àe recyol'0 t¯:8C o.t.,;.ït i19=;: de la :.o#iàlÔroe '3 de- l*'Bfriu?'!t %;.;:;ti-joe <de i'élect.''3lf c>:.'1 t .i)f.;> gr# lB C<5#J:cik:.ritoicn -J."! ÎEF"=Îl 1<Juzuoeir".? -'ys #.5i..:lé;,xù Xà :,,.;,r¯,, J HÎ g¯j%;;±, i f jjj,jj, .mj¯, sotte .nj±ti¯=,, ?=, r? 'iûi*':-.!''bl.
Ùois>ca=z1; ca'3i' :'Ils en ce<;r# :":2.n 1<* pronéà± ;.al.=#c ?,'I''r:tion =m>vf tre ob.>an-i pmr êlectr'oiys's 23 .3ellu3.es '(i'!.'n''r'9 Ou ss. cellules 3a :rcia*e* 11 cet p=µfi4r:bl? .=l'utiàr #== 2c p7-ces 2a due l'f1t2nt. çargq é? ±±],ogjl-;Tz j+,q, f-2s le s2 â'oe, p à Lezt:+ 'r:, .rt.le à +%'àoe GrS çµ, -'&'?I?'2 2 2a r.'C3''- fi¯3jiq;f, d'? 0'î '!::.t.1'.... r- CXOSarc C0.t--t p'3 ù ce3x doe l''*r:'7'?tT:%:î'*.
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le cycle opératoire correspondant au schéma en annexe.
A la sortie du dissolveur à sel 1, on dirige en A vers un absorbeur 2 d'une'soudière à chlorhydrate une saumure ayant la composition pondérale suivante:
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<tb>
<tb> NaCl <SEP> 2670 <SEP> kg
<tb> NH4Cl <SEP> 0 <SEP> kg
<tb> NH3 <SEP> 356 <SEP> kg
<tb> CO2 <SEP> 217 <SEP> kg <SEP>
<tb> %0 <SEP> 7807 <SEP> kg
<tb>
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Cette solution, après avoir été enrichie en NH3, CfDZ et H,0 dans ledit absorbeur 2, passe clans la colonne de bicarbonatation 5 où elle reçoit ua nouvel apport de CO2 et le brouet obtenu en C, au pied de cette colonne, a la composition suivante
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<tb>
<tb> NaCl <SEP> 664 <SEP> kg
<tb> NH4Cl <SEP> 1856 <SEP> kg
<tb>
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NH3 183 Icg C02 356 kok N'alCO3 2882kg
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<tb>
<tb> H2O <SEP> 7434 <SEP> kg
<tb>
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Sur le filtre 4,
on lave au inoyen de 7Ce' kg d'eau et on sépare 2882 kg de ia41- chargé de 522 kg d'eau; on obtient en D une solution dont la compo- sition pondérale est la suivante :
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<tb>
<tb> NaCl <SEP> 664 <SEP> kg
<tb>
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Z."H4Cl 1836kg .ô4±'.sa 1$} kz co 2 356 kg H20 7640 kg
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Déms 1':;1)so:db;:w:- 5", pois le d'i.'S'so1.'.-eur 6... cette solution s'enrichit de 151 kg de 1.# 12 1;s de tlaci et 137 kg d'eau po"ill' donner -un. liquide salé qui entre dans le cristalllseur 7 avec la. composition salvante :
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13cL 195 kg NH4Cl 1éi55 ks
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<tb>
<tb> NH3 <SEP> 334 <SEP> kg
<tb>
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e 366 t<"-iÇ
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<tb>
<tb> N2O <SEP> 7777 <SEP> kg
<tb>
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,r,-21S Is cris=a'l ic#ur 7 cn- sépx e, par ref"roldlsse:#nt.. 1000 kg de NH.C1 . h..
de 3 kg de âaCl et de 50 kg ='eau. en lave en 8 au moyen de 500 kg
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d'eau et on obtient en F une eau mère contenant :
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NaCl '= f ' 1943 kg NH./:C1 '! 83s kg
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<tb>
<tb> - <SEP> NH3 <SEP> : <SEP> 334 <SEP> kg
<tb>
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C 02 ; 366 kg
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<tb>
<tb> H2O <SEP> 8227 <SEP> kg
<tb>
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Parall-lennt à 1"alîoentat4-on de la soudière., on dérive en J une partie de la saumure, obtenue dans le dissolveur à sel 1 ; cette :traction de saumure a la composition suivante
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NaCl 1826 kg lffl4 CJ... 0 kg
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<tb>
<tb> NH3 <SEP> 244 <SEP> kg
<tb>
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ec : 149 zig
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<tb>
<tb> H2O <SEP> 5339 <SEP> kg
<tb>
Cette saumure passe ensuite dans le distilleur 9 et reçoit 670 kg de vapeur ;
on désorbe au distilleur une phase gazeuse contenant 244 kg de NH3, 149 kg de CO2 et 761 kg d'eau, qui passe dams le condenseur 10 où l'on sépare
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595 kg d'eau condensée., la phase vapeur résiduaire étant dirigée vers l'ab- sorbeur 2. le liquide sortant du distilleur 9 subit un traitement plus poussé en 11, de façon à éliminer les traces de NH3 résiduel puis il passe à la cellule d'électrolyse à diaphragme 12 ; sa composition est la suivante
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<tb>
<tb> NaCl <SEP> 1826 <SEP> kg <SEP>
<tb> H2O <SEP> 5248 <SEP> kg
<tb>
De ladite cellule 12 on récupère les gaz suivants :
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<tb>
<tb> H2O <SEP> 552 <SEP> kg
<tb> Cl2 <SEP> 554 <SEP> kg
<tb> H2 <SEP> 16 <SEP> kg
<tb>
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ainsi qu'un effluent caustique liquide L ciZ1tena..'1!t. :
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.'aCl 91) kg Lr3Ûi 625 -'6
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<tb>
<tb> H2O <SEP> 4614 <SEP> kg
<tb>
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Cet effluent passe àanz 1" mE1anweu= 15 où 1.'0:
1 L'!1trcdul"t a2errni les eaux mères '-de crîstailisaticn du chlorure ï$r et on obtient ainsi, en G 'une solution aqueuse comprenant ?
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<tb>
<tb> NaCl <SEP> 3769 <SEP> kg
<tb> NH4Cl <SEP> 0 <SEP> kg
<tb> NH3 <SEP> 600 <SEP> kg
<tb>
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<tb>
<tb> CO2 <SEP> 366 <SEP> kg
<tb> NaOH <SEP> 0 <SEP> kg
<tb> H2O <SEP> 13 <SEP> 123 <SEP> kg
<tb>
que 1 on retourne au dissolveur 1 où elle se charge de 727 kg de NaCl et de 23 kg d'eau en reconstituant les saumures Initiales A et J alimentant respectivement la'soudière à chlorhydrate.et l'électrolyse à diaphragme.