Brevet FR2002995A1 — publié le 19691107

*1002995 La préparation d'un mélange gazeux d'acide cyaniquè et d'ammoniac par dissociation thermique de l'urée insufflée dans un lit fluidisé formé par une matière inerte est déjà connue. Différents moyens sont possibles pour l'introduction de l'urée dans 5 le lit fluidisé. Ainsi, il est connu par exemple d'introduire l'urée à l'état solide ou liquide dans l'appareil de décomposition. Il est important, pour la mise en oeuvre du procédé, que la vaporisation de l'urée s'effectue rapidement et sans résidu, car autrement il se 10 forme de l'acide cyanurique, de sorte que les particules inertes du lit fluidisé sont agglomérées par l'acide cyanurique solide, ce qui aboutit à une incapacité de fonctionnement de l'installation. Cette difficulté apparaît à un degré particulier lors de l'utilisation à l'échelle industrielle du processus de vaporisa-15 tion de l'urée. Afin de pouvoir assurer une vaporisation parfaite et sans difficulté de l'urée également lorsqu'on opère à l'échelle industrielle, une température minimum supérieure à 320°C doit être atteinte d'une façon extrêmement rapide, et la dissociation de l'urée doit de même être assurée de façon très rapide 20 afin qu'il ne puisse pas se former d'acide cyanurique. On a proposé à cet égard d'introduire par soufflage dans le lit fluidisé de l'urée à lî'état solide, plus spécialement sous la forme de petites boulettes, depuis le dessous. Mais il existe également un procédé pour la préparation de 25 mélamine à partir d'urée selon lequel on introduit par soufflage l'urée à l'état liquide, plus facile à manipuler, au moyen d'ammoniac à titre de gaz de projection, à une vitesse supersonique et à travers une buse, dans le lit de Catalyseur à l'état fluidisé, depuis le côté. Le mélange de gaz de projection et d'urée 30 liquide est effectué directement avant leur passage à travers l'orifice de la buse. Toutefois, cette vitesse élevée du gaz, d'une part, exige une consommation d'énergie importante, et d'autre part il en résulte une usure énorme des particules solides du lit à l'état fluidisé. 35 Les recherches qui ont abouti à l'invention ont montré que, lors de la décomposition de l'urée en acide cyanique et en ammoniac par un procédé consistant à projeter et pulvériser de l'urée liquide à travers une buse, on peut opérer également avec des vitesses du gaz inférieures à la vitesse du son en assurant la 40 vaporisation de l'urée liquide de telle sorte que l'urée en 69 05131 2 2002995 fusion ne vienne pas en contact avec des surfaces dont la température est inférieure à la température de réaction» L'invasion est matérialisée dans un procédé pour la préparation d'un mélange gazeux d'acide cyaniquè et d'ammoniac pauvre 5 en acide cyanurique par chauffage de l'urée introduite par soufflage dans -un lit fluidisé de matière inerte à des températures comprises entre 300° et 4-80°C en un laps de temps inférieur à ire seconde, caractérisé en ce qu'on introduit de l'urée en fusion dans un lit à l'état fluidisé maintenu à des températures d'au 10 moins 330°0 simultanément à un gaz de projection ou de soufflage sortant d'un organe de projection concentriquement autour du point de sortie de l'urée, en fusion ou juste avant ce point de sortie de l'urée, ce gaz de projection ayant, lorsqu'il sort de cet organe simultanément à l'urée en fusion, une vitesse d'au 15 moins 40 m/sec0 et d'au plus 100 m/sec, et, lorsqu'il sort dudit organe juste avant le point de sortie de l'urée en fustion une vitessedhu moins 20 m/sec» et d'au plus 100 m/sec», le mélange d'acide cyanique, de gaz de projection et d'ammoniac se formant dans le lit fluidisé étant prélevé de façon continue. 20 - Le^procédé suivant l'invention est mis en oeuvre en introduisant l'urée à l'état fondu dans un réacteur chauffé à lit fluidisé, depuis le dessous, dans un lit fluidisé formé par une matière inerte à l'état finement divisé, au moyen d'une "buse doublée 25 On utilise, de préférence comme gaz de projection pour la pulvérisation de l'urée liquide, et comme gaz formant véhicule pour entretenir le lit fluidisé de 1*ammoniac» Mais de- l'azote, du gaz carbonique ou d'autres gaz inertes . vis-à-vis des constituants participant à la réaction conviennent également,, On doit 30 employer un gaz de projection ainsi qu'un gaz fo.rmant véhicule anhydres, étant donné que, d'une façon en soi connue, lfeau provoquerait immédiatement la décomposition de l'acide cyanique a-vec formation d'anhydride carbonique et d'ammoniac« Lors de la pulvérisation de l'urée liquide, on doit veiller 35 à ce que le jet d'urée liquide sortant de la buse soit toujours entouré d'une, enveloppe de gaz de projection» Si le gaz de projection sort de la buse exactement autour du point, de sortie de l'urée, il. est alors nécessaire d'utiliser pour le gaz de projection, afin de pouvoir effectuer parfaitement et sans déran-40 gement la décomposition de l'urée, une vitesse de gaz plus élevée 69 05131 3 200299", que dans les cas dans lesquels le point de sortie du gaz de projection se trouve situé en amont du point de sortie de l'urée en fusion» Le mélange de gaz de projection et d'urée liquide ne doit être assuré qu'après que ces constituants ont quitté la buse 5 Un dispositif approprié pour la aise en oeuvre du procédé suivant l'invention comporte un réacteur à lit fluidisé équipé d'un fond perforé et d'un système permettant l'introduction des constituants participant à la réaction depuis le dessous» Un alésage du fond est traversé par une buse double munie d'un orifice 10 central d'entrée du liquide. La buse est constituée par un tube central pour l'arrivée de l'urée liquide et d'un tube extérieur disposé concentriquement autour du tube central, l'extrémité du tube central placée dans la chambre du réacteur pouvant être à la même hauteur que l'extrémité du tube extérieur, bien que de 15 façon préférentielle elle fasse saillie de quelques millimètres au-dessus de ce tube extérieur. De cette manière on rend impossible un mélange à l'intérieur de la buse et un contact avec la paroi de celle-ci» Les exemples donnés ci-après à titre non limitatif permet 20 de mieux comprendre comment l'invention peut être mise en oeuvre EXEMPLE On remplit un réacteur à lit fluidisé chauffé de l'extérieur ayant 200 mm de diamètre et 500 mm de hauteur, sur une épaisseur de 185 mm, avec du sable dont les grains ont un diamètre de 0,1 25 à 0,3 mm. On introduit par soufflage, à travers -une pièce frittfe prévue au fond du réacteur, 8000 1/ë d'ammoniac à une température de 20°0, afin de servir de gaz de fluidisation» On introduit à travers un alésage central de la pièce frittée, depuis le dessous, au moyen d'une buse du type défini ci-après, 2 kg/h d'urée 30 en fusion, à une température de 135°C» et les quantités d'ammoniac indiquées dans le tableau I, à titre de gaz de projection. La température du lit fluidisé est maintenue à 350-370°C» Les buses doubles utilisées, comportant une entrée centrale pour le liquide, présentant les dimensions suivantes : 35 Diamètre du tube extérieur : diamètre inté» 4,4 mm diamètre exté. 7*3 mm Diamètre du tube central : diamètre inté. 1,85 mm diamètre exté. 3»3 mm Buse n° 1 : tube central plus long de 2 mm que le tube extérieur 40 Buse n° 2 : tube central et tube extérieur de même longueur. 69 05131 4 2002995 TABLEAU Buse : Gaz de projection N° : 1/h Vitesse du gaz m/sec. a Remarques environ 21 environ 42 environ 63 Fonctionnement parfait en service continu tf 10 environ 21 environ 42 environ 63 î Après 40 minutes, ag-: glomération des partial cules solides du lit : fluidisé : Fonctionnement parfàit i en service continu l Fonctionnement parfait * en service continu 15 20 Si l'on fait fonctionner les "buses décrites à l'état démonté, on constate que, dans le cas de la "buse n° 1, pendant aucun des trois essais le tube extérieur riest mouillé par l'urée liquide à son extrémité, tandis que dans le cas de la "buse n° 2, ce tube est mouillé à son extrémité pour un débit de 500 1/h de gaz ammoniaco Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. 69 05131 5 2002995 E E 7 S I D I C 1 M 0 Iî S 1.- Procédé pour la préparation d'un mélange gazeux d'acide cyanique et d1ammoniac pauvre en acide cyanurique par chauffage d'urée introduite par soufflage dans un lit fluidisé de matière 5 inerte à des températures comprises entre 300 et 480°G en moins d'une seconde, caractérisé en ce qu'on introduit de l'urée en fusion dans le lit fluidisé maintenu à des températures d'au moins 330°C conjointement à un gaz de projection sortant concentriquement autour du point de sortie de l'urée en fusion ou jus-10 te avant ce point de sortie de l'urée, ce gaz de projection ayant lorsqu'il sort simultanément à l'urée en fusion^ une vitesse d'au moins 40 m/sec. et d'au plus 100 m/sec«, tandis que lorsqu'il sort juste avant le point de sortie de l'urée en fusion sa vitesse est d'au moins 20 m/secet d'au plus 100 m/sec», le mélange 15 gazeux d'acide cyanique, de gaz de projection et d'ammoniac se formant dans le lit fluidisé étant prélevé de façon continue» 2o- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'Tarée en fusion est introduite dans le Ht fluidisé depuis le dessous au moyen*d'une buse double., 20 3»- Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise comme gaz de projection dè l'ammoniac, 4,- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 à 3, caractéisé en ce qu'il comprend un réacteur? à lit fluidisé comportant un fond perforé et un système d'admis-25 sion depuis le dessous des constituants participant à la réaction, un alésage destiné à une buse double traversant le fond supportant le lit fluidisé, cette buse comportant un tube central pour l'admission de l'urée en fusion et un tube extérieur disposé concentriquement autour de ce tube central, le tube central 30 se trouvant, à son extrémité placée à l'intérieur de la chambre de réaction, à la même hauteur que le tube extérieur, ou bien faisant saillie de quelques millimètres par rapport à ce dernier.