Procédé de déshydratation de mélanges d'acide carbonique et ammoniaque. On peut avoir industriellement à déshy drater des mélanges d'acide carbonique et d'ammoniaque plus ou moins humides. Cette dessiccation n'est pas très aisée, car la plu part des déshydratants usuels, tels que l'acide sulfurique, la soude, le chlorure de calcium, le gel de silice, réagissent plus ou moins sur l'un ou l'autre de ces deux gaz. On ne peut pas non plus utiliser des procédés phy siques, tels que la réfrigération, car l'acide carbonique et l'ammoniaque refroidis se com binent pour donner du carbamate d'ammo niaque solide.
Le procédé, selon l'invention, de déshy dratation de mélanges d'acide carbonique et d'ammoniaque plus ou moins humides est caractérisé en ce qu'on soumet à contre-cou rant le mélange de ces gaz à l'action d'un liquide organique hygroscopique peu volatil et ne donnant pas de combinaison stable avec l'acide carbonique ni avec l'ammonia que, ce liquide étant maintenu à une tempé- rature suffisante pour qu'il n'y ait pas de condensation de produits solides sous la pres sion à laquelle l'opération est effectuée.
De préférence, ce liquide organique hy groscopique est d'une nature telle qu'il puisse, après avoir servi à la déshydratation de mé langes d'acide carbonique et d'ammoniaque, être redéshydraté par simple chauffage, pour pouvoir être utilisé à nouveau. Ce chauffage peut avoir lieu soit à la pression atmosphé rique, soit sous vide, sans décomposition notable. Beaucoup de corps répondent à ces conditions. II y a seulement lieu de choisir les plus économiques. On peut utiliser, par exemple, la glycérine, le glycol ou ses déri vés non volatils, tels que les polyglycols ou la triéthanolamine.
Les mélanges d'acide carbonique et d'am moniaque peuvent être soumis à l'action du liquide organique hygroscopique dans tout appareil convenable, tel qu'une colonne à plateaux ou une tour d'absorption, arrose avec ce liquide.
L'appareil de déshydratation, de même d'ailleurs que toutes les conduites d'amenée et d'évacuation des gaz, doit être maintenir à urne température suffisante pour éviter des condensations de carbamate ou de carbonates d'ammoniaque solides. Cette température dépend de la pression sous laquelle l'opéra tion est conduite; elle doit être, par exemple, supérieure à<B>600</B> C lorsqu'on opère à la pression atmosphérique.
Lorsque l'ammoniaque, ou l'acide carbo nique, ou les carbonates d'ammoniaque sont solubles dans le liquide déshydratant utilisé, comme il arrive fréquemment, il est avanta geux de prévoir à la base de l'appareil un dispositif de chauffage permettant de porter le liquide à urne température suffisante pour chasser par distillation ou dissociation toits les gaz dissous ou combinés. II y a intérêt, dans ce cas, à faire entrer les gaz non pas au bas de l'appareil, mais à un niveau un peu plus élevé, par exemple au tiers inférieur. On peut également effectuer cette opération dans une seconde tour ou colonne distincte de la première.
La température convenable dépend naturellement de la nature du liquide hygroscopique utilisé et de la quantité d'eau entraînée, ainsi que de la pression à laquelle on opère. Elle doit être en principe égale à la température d'ébullition, sous la pression considérée, du mélange d'eau et de liquide hygroscopique obtenu.
Si l'on veut réutiliser le liquide, chargé d'eau, qui s'écoule de l'appareil, on le dés hydrate à son tour, ce qui peut se faire par tous moyens connus. Il est particulièrement avantageux d'effectuer cette seconde opéra tion sous un vide suffisant pour que le départ à peu près complet de l'eau puisse s'effec tuer par simple distillation à une tempéra ture égale ou voisine de celle du bas de l'appareil précédent.
Avec la glycérine, par exemple, cette opération s'effectue facilement dans ni) évaporateur quelconque travaillant sous une pression de 100 à 150 mm de mercure, et à des températures rie dépassant pas<B>110</B> à 120Ô C. <B>Il</B> est utile de placer à la sortie de l'évaporateur un déphlegmateur retenant les petites quantités de glycérine que la vapeur peut entraîner.
Après déshydration, le liquide organique, ramené éventuellement à la température con venable, est renvoyé, au sommet de la tour de déshydratation des gaz.
Ce procédé peut être utilisé avantageu sement au cours de la préparation d'un mé lange d'acide carbonique et d'ammoniaque sec à partir de gaz plus ou moins dilués, tels que, par exemple des gaz de fumées ou de four à chaux, ou encore des mélanges d'acide carbonique, d'azote et d'hydrogène, préparés en vue de la synthèse de l'ammo niaque par action de la vapeur d'eau pur du gaz à l'eau en présence d'un catalyseur. Il est en effet facile de mélanger ces gaz à de l'ammoniaque et d'absorber le mélange dans l'eau, de façon à obtenir une solution de carbonates d'ammoniaque qui est ensuite distillée dans une colonne, en donnant un mélange débarrassé des autres gaz, mais renfermant encore de la vapeur d'eau.
Ce procédé de déshydratation trouve une application particulièrement intéressante dans la synthèse de l'urée à partir de l'acide carbonique et de l'ammoniaque par chauffage de carbanrate d'ammoniaque sous pression, dans un autoclave, le taux de transforma tion en urée étant en effet abaissé par la présence d'eau dans les matières premières utilisées.
On peut déshydrater de la sorte les gaz restant après séparation de l'urée formée, gaz qui renferment toujours une quantité plus ou moins importante d'eau suivant le type d'appareil dans lequel la séparation a été faite.
Process for the dehydration of mixtures of carbonic acid and ammonia. It is possible to have to industrially dehydrate mixtures of carbonic acid and ammonia which are more or less humid. This desiccation is not very easy, because most of the usual desiccants, such as sulfuric acid, soda, calcium chloride, silica gel, react more or less on one or the other of these two gases. Physical processes, such as refrigeration, cannot be used either, because the cooled carbonic acid and ammonia combine to give solid ammonia carbamate.
The process, according to the invention, for dehydration of mixtures of carbonic acid and more or less humid ammonia is characterized in that the mixture of these gases is subjected against the flow to the action of a hygroscopic organic liquid of low volatility and not giving a stable combination with carbonic acid or with ammonia, this liquid being maintained at a temperature sufficient so that there is no condensation of solid products under the pressure at which the operation is performed.
Preferably, this hygroscopic organic liquid is of such a nature that it can, after having been used for the dehydration of mixtures of carbonic acid and ammonia, be redehydrated by simple heating, in order to be able to be used again. This heating can take place either at atmospheric pressure or under vacuum, without appreciable decomposition. Many bodies meet these conditions. It is only necessary to choose the most economical. It is possible to use, for example, glycerin, glycol or its non-volatile derivatives, such as polyglycols or triethanolamine.
The mixtures of carbonic acid and ammonia can be subjected to the action of the hygroscopic organic liquid in any suitable apparatus, such as a tray column or an absorption tower, sprayed with this liquid.
The dehydration apparatus, as well as all the gas supply and evacuation pipes, must be kept at a sufficient temperature to avoid condensation of solid carbamate or carbonates of ammonia. This temperature depends on the pressure under which the operation is carried out; it must be, for example, greater than <B> 600 </B> C when operating at atmospheric pressure.
When ammonia, or carbonic acid, or ammonia carbonates are soluble in the desiccant liquid used, as often happens, it is advantageous to provide at the base of the apparatus a heating device making it possible to bring the liquid to a temperature sufficient to drive off the dissolved or combined gases by distillation or dissociation. It is advantageous, in this case, to allow the gases to enter not at the bottom of the apparatus, but at a slightly higher level, for example in the lower third. This operation can also be carried out in a second tower or column separate from the first.
The suitable temperature naturally depends on the nature of the hygroscopic liquid used and the quantity of water entrained, as well as the pressure at which the operation is carried out. It must in principle be equal to the boiling temperature, under the pressure considered, of the mixture of water and hygroscopic liquid obtained.
If we want to reuse the liquid, laden with water, which flows from the device, it is dehydrated in turn, which can be done by any known means. It is particularly advantageous to carry out this second operation under a sufficient vacuum so that the almost complete departure of the water can be effected by simple distillation at a temperature equal to or close to that of the bottom of the apparatus. previous.
With glycerin, for example, this operation is easily carried out in any evaporator working under a pressure of 100 to 150 mm of mercury, and at temperatures not exceeding <B> 110 </B> to 120 ° C. < B> It </B> is useful to place a dephlegmator at the outlet of the evaporator which retains the small amounts of glycerin that the steam can entrain.
After dehydration, the organic liquid, optionally brought back to the appropriate temperature, is returned to the top of the gas dehydration tower.
This process can be used advantageously during the preparation of a mixture of carbonic acid and dry ammonia from more or less diluted gases, such as, for example flue gas or lime kiln, or else mixtures of carbonic acid, nitrogen and hydrogen, prepared for the synthesis of ammonia by the action of pure water vapor from the gas to water in the presence of a catalyst. It is in fact easy to mix these gases with ammonia and to absorb the mixture in water, so as to obtain a solution of ammonia carbonates which is then distilled in a column, giving a mixture free of other gases, but still containing water vapor.
This dehydration process finds a particularly advantageous application in the synthesis of urea from carbonic acid and ammonia by heating ammonium carbanrate under pressure in an autoclave, the degree of conversion into urea being in fact lowered by the presence of water in the raw materials used.
In this way, the gases remaining after separation of the urea formed can be dehydrated, gases which always contain a greater or lesser quantity of water depending on the type of apparatus in which the separation has been made.