CH107197A - Procédé pour séparer l'urée d'une solution contenant de l'eau, un acide et de l'urée. - Google Patents

Description

  Procédé pour séparer l'urée d'une solution contenant de l'eau, un acide et de l'urée.    L'urée s'obtient industriellement à partir  de la     cyanamide    calcique, dont on déplace  la chaux par un réactif de manière à libérer  la     cyanarnide        CNTIH2,    laquelle est ensuite  traitée par un agent d'hydratation, générale  ment l'acide sulfurique, selon la réaction  
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    Les solutions d'urée ainsi obtenues sont  acides et diluées. Jusqu'à présent, lorsqu'on  voulait en isoler l'urée, on neutralisait l'acide  par une base donnant lieu à la formation  d'un sulfate insoluble, filtrait le précipité de  sulfate, le lavait et concentrait les solutions       jusqu'à    possibilité de cristallisation.  



  Ce procédé entraîne la perte de l'acide  et de la base servant à sa neutralisation,  nécessite une filtration et un lavage.  



  Conformément à la présente invention,  l'urée est au contraire isolée en utilisant un  procédé ne     mettant    en jeu que des agents       purement        physiques,    et n'exigeant, de ce fait,  aucune consommation de réactifs.    Selon le procédé qui fait l'objet de la  présente invention, on concentre par la cha  leur et sous pression réduite la solution d'eau,  d'acide et d'urée à une température inférieure  à 75   C jusqu'à précipitation d'urée, puis on  continue à concentrer à ladite température,  on arrête la concentration avant le dépôt  d'un sel d'urée, et l'on refroidit ensuite la  solution pour permettre la cristallisation de  l'urée, que l'on sépare du mélange restant.  



  Si l'on a des solutions acides et étendues  d'urée et d'acide obtenues à partir de la       cyanamide    et contenant une quantité d'azote  d'environ 100 gr par litre, on peut, avant  de concentrer par la chaleur, les refroidir à  une température inférieure à 0   C (par exem  ple - 10, -     15 ).    Dans ces conditions, la  solution commence par abandonner de la  glace que l'on sépare de préférence au fur et  à mesure du refroidissement. La partie liquide  se concentre en urée et acide au fur et à  mesure de ce dépôt et on poursuit le refroi  dissement jusqu'à arriver à une température  un peu supérieure à celle correspondant au  dépôt d'un mélange eutectique: eau     +    acide      sulfurique.

   A ce moment, on achève complè  tement la séparation de la glace déposée  pendant la première phase du refroidissement.  



       Lorsque    les mélanges ternaires ont une  concentration suffisante en     H'        S04,    par exem  ple 10 à 20 0% de     H2        S04,    correspondant à  1,5 à 1,7 kg de     nionohydrate        H-804    pour  1 kg d'azote, le corps solide qui se dépose  lors du refroidissement des solutions n'est  pas constitué par de la glace pure, mais par  un hydrate de     HIS04    très pauvre en     mono-          hydrate        contenant        2,

  65        0%        H2        S04        et        97,35        %     d'eau. On peut le séparer par exemple par  centrifugation, comme cela a été dit pour la  glace. La phase liquide s'enrichit alors en  urée.  



  La solution ainsi concentrée par congéla  tion est concentrée plus avant par la chaleur  sous pression réduite, par exemple sous le  vide, à une température d'environ<B>60'</B> C de  manière à arriver finalement à une solution  contenant deux à trois parties d'urée pour  une partie d'eau.  



  Un point important dans la concentration  des solutions sulfuriques d'urée est de ne pas  dépasser la température de<B>751,</B> sinon l'urée  se transforme plus ou moins complètement  en sulfate d'ammoniaque. La quantité trans  formée dépend de la concentration de l'acide,  du temps de     chauffe    et de la température.

    Par exemple, pour une solution contenant  1,75 partie de     monohydrate        H'S04    à l'état  d'acide à 53 0 baumé, pour 1 partie d'azote  et pour une durée de chauffage de deux heures  à une température T, la quantité de     H         S04     transformée en sulfate d'ammoniaque exprimée       en        %        de        H S04        total        est        de:

       T     H2        S04    transformé         700    . . . .     0,65%     <B>750</B> . . . .<B>1,520/,</B>       800    . . . .     4,81%     <B>85-</B> . . . .     10,880/,     <B>go')</B> . . . .     17,100/,     <B>950</B> . . . . 21 0/0  <B>1000</B> . . . . 100     0/10       La concentration de l'urée peut d'ailleurs  être poussée beaucoup plus loin que celle    mentionnée ci-dessus.

   C'est ainsi qu'il a été  possible d'obtenir, par l'application du pré  sent procédé, des solutions contenant:       Urée    . . . . .     81,8%     Eau . . . . . 6,10/0       Acide    . . . . .     72,1%     lesquelles     donnent        titi    meilleur rendement en  urée cristallisée.  



  A cette concentration, cette solution refroi  die vers 0 0 abandonne des cristaux d'urée  qui restent eu suspension dans le liquide qui  contient tout l'acide sulfurique, de l'eau, et  un peu d'urée en solution.  



  On sépare ces cristaux, par centrifugation  par exemple, et on purifie l'urée par     clairçage     ou par tout autre procédé. Il suffit ensuite  de sécher les cristaux.  



  Lorsque le procédé est appliqué dans une  usine disposant de chaleur perdue, on peut,  sans produire préalablement par congélation  de dépôt de glace, amener la solution direc  tement à la concentration prévue, par simple  évaporation dans le vide par     chauffage,    con  ditions dans lesquelles l'urée reste stable en  présence d'acide sulfurique, ce qui a été  établi également.  



  Le procédé petit être appliqué comme il  a été dit: soit sans séparation préalable de  glace, c'est-à-dire par concentration directe  par la chaleur, dans les conditions où l'urée  est stable en milieu acide<B>;</B> soit avec sépara  tion préalable de glace ou d'hydrate d'acide  par refroidissement.  



       ix)    Cas d'application sans séparation préa  lable.  



  A partir d'une solution de     cyanamide    que  l'on soumet à l'hydratation, on obtient par  exemple la solution suivante  Urée . . . . . . . 37,45 0/0  Eau . . . . . . . 57,02 0/0  Acide sulfurique . . . 5,53 0/0  On évapore sous pression réduite sans  dépasser la température de 75 0. Il y a même  intérêt à pousser le vide aussi loin que pos  sible de manière à avoir un bas point d'ébul  lition.  



  Il se dépose des cristaux d'urée jusqu'à  ce qu'on cesse l'évaporation, c'est-à-dire quand      on a atteint<B>75</B> 0. A ce moment, la phase  liquide présente la composition suivante  Urée . . . . . . . 81,8 0/0  Eau . . . . . . .     6,10j     0  Acide sulfurique . . . 12,10/0  La quantité de cristaux d'urée déposée       représente        29        %        de        l'urée        totale        existante     dans la solution au début de l'évaporation.  



  En refroidissant la solution à 110, par  exemple, les cristaux continuent à se déposer  de sorte que la quantité d'urée déposée après       ce        refroidissement        est        égale    à     63-64%        de     l'orée totale existant dans le système avant  l'évaporation.  



  6) Cas d'application avec séparation préa  lable de glace.  



  Cette séparation s'effectue de préférence  avec des solutions sulfuriques d'urée pauvres  en     H2        SO°.     



  Le mélange eutectique correspond à une       concentration        de        34%        d'urée.        Au-dessus        de     cette teneur, les solutions déposent de l'urée;  au-dessous, elles déposent de la glace. La  température de dépôt du mélange eutectique  est comprise entre - 10 0 C et 15 0 C.  



  Les solutions d'urée obtenues à partir de  la     cyanamide    et dont la concentration est       inférieure    à     34%        d'urée        peuvent        donc        être     concentrées par le froid avant de l'être par  évaporation.  



  Dans l'un et l'autre     exemple    de réalisa  tion, les     eaux-mères,    séparées par centrifu  gation comme il a été dit plus haut, peu  vent être employées à l'hydratation de nou  velles quantités de     cyanamide.    L'urée est  purifiée par     clairgage.     



  En utilisant les eaux-mères pour l'hydra  tation d'une nouvelle quantité de     cyanamide,     on peut isoler, par un tel cycle, à l'état  d'urée cristallisée, la totalité de l'urée con  tenue dans la lessive résultant de la trans  formation de la     cyanamide.     



  Les études faites ont encore montré que  le rendement en<I>urée</I> cristallisée était d'au  tarit plus grand que la quantité d'acide par  rapport à l'urée     était    faible, et que la con  centration des solutions étant poussée plus  loin.    Ainsi des solutions contenant 0,3 parties  à 0,5 parties de     I3I        S04    pour une partie  d'azote et concentrées jusqu'à ce que l'acide  atteigne la concentration de l'acide à 530  Baumé, fournissent un rendement industriel  très bon en urée cristallisée.  



  Dans les usines bien placées pour pro  duire la frigorie dans de bonnes conditions,  il est fort intéressant de concentrer les solu  tions par refroidissement et dépôt de glace:  la séparation d'un kilogramme d'eau par ce  procédé ne nécessite que 100     frigories    environ,  tandis qu'il faut plus de 600 calories pour  séparer la même     quantité    d'eau par évapo  ration.  



  La consommation en réactifs est minimum,  car l'acide sulfurique récupéré à environ 53<B>O</B> B,  dans la phase liquide après centrifugation,  peut servir à l'hydratation de nouvelles quan  tités de     cyanamide.     



  Comme il a été dit plus haut, la consom  mation de chaux est supprimée.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé pour séparer l'urée d'un mélange d'eau, d'acide et d'urée, caractérisé par le fait que l'on concentre par la chaleur et sous pression réduite, la solution d'eau, d'acide et d'urée à une température inférieure à <B>750</B> C jusqu'à précipitation d'urée, puis on continue à concentrer à ladite température, l'on arrête la concentration avant le dépôt d'un sel d'urée, et l'on refroidit ensuite la solution pour permettre la cristallisation de l'urée que l'on sépare du mélange restant.

   SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait qu'avant de concentrer par la chaleur la solution d'eau, d'acide et d'urée, on refroidit la solution suffisamment. pour former de la glace, que l'on sépare de la solution avant de procéder à la concentra tion par la chaleur.

   2 Procédé selon la revendication, odans lequel on concentre par la chaleur sous pression réduite une solution d'eau, d'acide sulfuri que et d'urée, et on refroidit la solution à environ<B>0"</B> C pour provoquer la cristalli sation de l'urée. 3 Procédé selon la revendication, dans lequel pour séparer l'urée d'un mélange d'eau d'acide sulfurique et d'urée, contenant de 10 à 20"/o d'acide sulfurique, on refroidit la solution d'eau, d'acide sulfurique et d'urée à une température suffisante pour former un hydrate d'acide sulfurique, très pauvre en monohydrate que l'on sépare de la-solution,

   puis on la concentre par la chaleur à basse température. 4 Procédé selon la revendication, dans lequel la solution d'eau, d'acide et d'urée traitée a été obtenue par hydratation de cy anamide au moyen d'eaux-mères, provenant d'une opération précédente, permettant d'obtenir à l'état cristallisé la totalité de l'urée résul tant de la transformation de la cy anamide.