Brevet FR2003298A1 — publié le 19691107

La présente invention se rapporte à un procédé de concentration d'acide nitrique à l'aide d'acide sulfurique concentré en qa- lité d'agent de déshydratation. Par distillation ou rectification, on ne peut concentrer de l'acide nitrique dilué que jusqu'à une concentration de 68 % en poids, correspondant au point azéotrope du mélange HNO/H20. Pour obtenir de l'acide nitrique à plus forte concentration, il faut donc faire appel à des agents de déshydratation0 Parmi ces derniers, on utilise principalement l'acide sulfurique concentré et la chaleur produite lors du mélange de l'acide sulfurique concentré avec l'acide nitrique dilué couvre la majeure partie de la chaleur nécessaire lors de la séparation par distillation de l'acide nitrique.Pour couvrir le déficit calorifique, on a déjà proposé un grand nombre de procédéso les procédés les plus importants parmi ceux ayant fait leurs preuves dans la technique sont a) chauffage préliminaire de l'acide nitrique dilué jusqu'à l'évaporation partielle de ce dernier ; b) chauffage préliminaire de l'acide sulfurique concentré en utilisant, entre autres, la chaleur de l'acide sulfurique dilué, s'écoulant de la colonne de séparation c) insufflation de vapeur d'eau dans la colonne de séparation en vue du chauffage de l'acide sulfurique ruisselant vers le bas dans cette aolonne d) montage d'échangeurs de chaleur dans la partie inférieure de la colonne de séparation, en vue d'obtenir essentiellement le même effet que par la vapeur d'eau insufflée ; et e) insufflation d'ammoniac dans l'acide sulfurique ruisselant vers le bas de la colonne, la réaction entre l'ammoniac et l'acide sulfurique dégageant des quantités considérables de chaleur. Ces procédés ont également déjà été utilisés de façon combinée. Finalement, on a déjà proposé d'insuffler de l'air dans la partie inférieure de la colonne de séparation en vue de chasser de l'acide sulfurique le restant d'acide nitrique. Cependant, tous ces procédés ne donnent pas de résultats tout à fait satisfaisants0 Pour la plupart des procédés, la consommation d'acide sulfurique par tonne d'acide nitrique est élevée. Fréquemment, l'acide nitrique recueilli ne présente pas la pureté et la concentration recherchéeso Lors de l'in sufflation d'ammoniac , il n'est possible de retirer de l'acide sulfurique sortant que du sulfate d'ammonium. L'utilisation éventuelle de vapeur d'eau surchauffée à 3000C rend le procédé très onéreux. La demanderesse a constaté que l'on peut opérer la concentration d'acide nitrique dilué à l'aide d'acide sulfurique concentré, suivant un procédé représentant un progrès technique par rapport aux procédés déjà connus, par le fait que l'on amène une grande partie de la chaleur nécessaire pour séparer par distillation l'acide nitrique du mélange d'acides, à ce mélange d'acides par chauffage indirect à l'endroit de la colonne de séparation auquel a lieu le mélange de l'acide nitrique dilué et de l'acide sulfurique concentré.Tandis que l'on couvrait jus qu'à présent le déficit calorifique par chauffage préliminaire des deux acides et/ou par insufflation de vapeur, on couvre, selon l'invention, la majeure partie de ce déficit calorifique par chauffage indirect à l'endroit auquel se forme la chaleur de mélange0 De la vapeur d'eau insufflée en supplément sert essentiellement à chauffer l'acide sulfurique dilué ruisselant vers le bas dans la colonne et renforce, conjointement avec de l'air insufflé de façon connue, la dénitration de l'acide sulfurique0 Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, on soumet à un chauffage préliminaire aussi bien l'acide nitrique concentré que l'acide sulfurique concentré, Le chauffage individuel dans la colonne de séparation s'effectue avantageusement à l'aide de serpentins traversés par de la vapeur saturée, mais d'autres méthodes de chauffage indirect conviennent également. La colonne de séparation peut être réalisée d'une manière quelconque ; de préférence, on laisse les acides ruisseler vers le bas sur des corps de remplissage placés dans la colonne. Le procédé contorme à l'invention peut être utilisé aussi bien pour renforcer la concentration d'acide nitrique dilué que pour séparer par distillation l'acide nitrique de mélanges d'acides dilués, Cela signifie que l'on pourrait introduire dans la colonne de séparation non seulement deux courants séparés d'acide nitrique et d'acide sulfurique, mais également un mélange d'acide nitrique et d'acide sulfurique0 L'acide nitrique'séparé par distillation présente une concentration de plus de 98 0 HN03 ; l'acide sulfurique sortant présente une concentration comprise entre environ 68 et 70 0 en poids H204, La consommation d'acide sulfurique s'élève à environ 1,6 t S03/ t HN03 ; la quantité totale de vapeur d'eau à insuffler de façon directe stélève à environ 180 kg de vapeur saturée de 3 bars au maximum par t de HN030 Le dessin annexé représente schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'inventionO L'installation de séparation est une colonne de section circulaire, le rapport entre le diamètre de la colonne et la hauteur des corps de remplissage pouvant être compris entre 1 : 13 et 1 : 50o L'acide sulfurique concentré pénètre en 1 dans l'installation, est chauffé dans l'échangeur de chaleur 2 et est introduit en 3 dans la colonne de séparation.L'acide nitrique dilué pénètre en 4 dans l'installation, est porté à ébullition dans les échangeurs de chaleur 5 et 6 et pénètre en 7, à 1 mètre environ en dessous de 3, dans la colonne de séparation.Les deux acides ruissellent vers le bas en passant sur des corps de remplissage et sur les échangeurs de chaleur 8 et 9 et sous l'action commune de la chaleur de mélange et de la chaleur cédée par les échangeurs de chaleur, l'acide nitrique s'évapore du mélange d'acides et l'acide sulfurique est porté à environ 1500C, En 10, on insuffle de façon connue de la vapeur d'eau et en 11, également de façon connue, de l'air dans la colonne. Les gaz s 'é- chappant en 12 de la t8te de la colonne se composent de vapeurs HN03 et d'air, les vapeurs HN03 étant condensées de façon connue et le condensat étant dégazé. L'acide sulfurique dilué sortant au fond de la colonne est envoyé sur les échangeurs de chaleur 2 et 5 où il sert au chauffage préliminaire de l'acide sulfurique concentré et de l'acide nitrique dilué, REVENDICATIONS lo Procédé de concentration d'acide nitrique dilué à l'aide d'acide sulfurique concentré, l'acide sulfurique réchauffé et l'acide nitrique réchauffé étant envoyés dans une colonne, le mélange des deux acides ruisselant vers le bas sur les corps de remplissage, de la vapeur d'eau et de l'air étant insufflés dans la partie inférieure de la colonne et l'acide nitrique à forte concentration étant retiré sous forme de vapeur à la tête de la colonne, procédé caractérisé par le fait que l'on couvre la majeure partie des besoins en chaleur de la colonne par des échangeurs de chaleur montés dans la colonne, sur lesquels ruisselle le mélange d'acides0 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on introduit l'acide sulfurique concentré dans la colonne séparément de l'acide nitrique dilué, en un point de cette colonne qui est situé au-dessus de l'emplacement d'introduction de l'acide nitrique dans la colonne. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on introduit l'acide sulfurique concentré et l'acide nitrique dilué sous la forme d'un mélange d'acides dans la colonne.