Brevet FR2004267A1 — publié le 19691121

L'invention concerne un procédé de production de chlore, de carbonate de sodium et d'engrais artificiel concentré, sous forme d'un mélange de nitrates d'ammonium et de sodium. Ce procédé de production, qui donne comme produits finaux le chlore, le carbonate de sodium et le mélange de nitrate d'ammonium et de sodium, n'est pas publié dans l'art antérieur, et n'est pas appliqué en pratique. Les procédés connus de production de chlore et de carbonate de sodium possèdent nombre de défauts, et le procédé d'obtention des nitrates de sodium et d'ammonium n'est pas signalé dans l'art antérieur. Les procédés connus, appliqués pour l'oxydation des chlorures de métaux, par exemple l'oxydation de chlorure de sodium par l'acide nitrique et de chlorure de potassium ainsi que l'oxydation des chlorures de métaux alcaliques par les oxydes d'azote, visent à l'obtention de chlore et de nitrate de sodium et de potassium. Dans le cas de l'oxydation du chlorure de sodium, on obtient le nitrate de sodium, dont l'ion de sodium est sans importance pour les plantes. Les divers procédés d'obtention de chlore, par exemple l'électrolyse des chlorures de potassium et de sodium, conduisent à I 'obtention d'hydroxydes de ces métaux, dont la demande est limitée. La production de carbonate dé sodium par carbonisation de la solution de chlorure de sodium saturé d'ammoniac, selon le procédé connu de Solvay, donne des résidus incommodes, principalement sous forme de chlorure de calcium. Dans ce procédé, !'ion de chlorure n'est pas mis absolument en valeur, et on doit, en outre, le lier avec du calcium, dans le procédé de régénération d'ammoniac, de chlorure d'ammonium,/le diriger le plus souvent vers les étangs réservés aux -déchets . Dans les technologies présentées, à catie des produits finaux, on obtint des déchets gênants, ainsi que des sous-produits embarrassants, et on ne tire pas plein profit des matières premières. Le procédé selon l'invention ne possède pas les défauts mentionnés. Dans ce procédé, la solution de nitrate de sodium et d'acide nitrique est neutralisée, saturée d'ammoniac, et carbonisée par le bioxyde de carbone. En effet, à partir de la réaction, I'hydrocarbonate de sodium est précipité de la solution, et on l'élabore par un procédé connu, en carbonate de sodium. Le nitrate d'ammonium qui reste dans la solution, et le nitrate de sodium non modifié, sont extraits par évaporation, cristallisation, centrifugation, et séchage des nitrates obtenus. On mène les procédés de neutralisation et de saturation à l'ammoniac de la solution de nitrate de sodium et d'acide nitrique, et puis la carbonisation, par bioxyde de carbone de la solution obtenue, jusqu'à un degré qui permet d'ob tenir le mélange de nitrates d'ammonium et de sodium, ne contenant pas moins de 70% de nitrate d'ammonium, avec une teneur globale en azote de plus de 30%. La solution qui subit la neutralisation et la saturation à l'ammoniac, et puis la carbonisation à l'aide de bioxyde de carbonne, et qui contient le nitrate de sodium et l'acide nitrique, est obtenue par voie d'oxydation du chlorure de sodium par l'acide nitrique. Dans les produits gazeux de la réaction, se trouvent les oxydes d'azote, le chlorure de nitrosyle, et le chlore. Le chlorure de nitro syle est éliminé des gaz provenant de la réaction, par voie d'oxydation et d'absorption, au moyen d'acide nitrique concentré, et on sèche le gaz par refroidissement. Le mélange obtenu est séparé par voie de rectification, en oxydes d'azote et en chlore, qui est la produit final. Les oxydes d'azote sont transformés en acide nitrique par des, moyens connus. L'ion de chlorure qui n'a pas réagi dans le procédé l'oxydation de chloru re de sodium par l'acide nitrique, est éliminé à l'aide des oxydes d'azote qu'on laisse passer à travers la solution en en ébullition. Le mélange des gaz obtenu est introduit dans le réacteur, et joint aux gaz obtenus aprés réaction. Le procédé selon l'invention peut être lié d'une manière complexe à la production d'ammoniac, qui est utilisé e n- partie- à -I q neutralisation et à la saturation de Ja solution de nitrate de sodium et d'acide nitrique, -à la production d' acide nitrique utilisée ensuite pour l'oxydation du chlorure de sodium. Le bioxyde de carbone formé pendant la production d'ammoniac, est utilisé dans le procédé de carbonisation de la solution ammoniacale des nitrates d'ammonium et de sodium. Les avantages les plus importants du procédé de production de chlore, de soda et du mélange de nitrates d'ammonium et de sodium par rapport aux procédés connus et appliqués consistant en ce qu'on met à profit tous les élé ments principaux contenus dans les matières premières, qu'on mène la production sans déchets, que la technologie est plus simple, que l'on peut utiliser le bloxy de de carbone qui, généralement, constitue le déchet, pendant la production d'ammoniac, et enfin que l'on peut éviter l'élimination des déchets. Le procédé de production de soda, de chlore et le mélange de nitrates d'ammonium et de sodium selon l'invention, est représenté sur la figure, ou l'on a indiqué des opérations particulières individuelles du procédé. La première opération du procédé est la production d'ammoniac selon un procédé connu, par exemple à partir de la conversion de méthane 1. L'ammoniac est la matière première utilisée pour l'obtention d'acide nitrique en voie d'oxydation 2. Il est utilisé de meme pour la neutralisation 6 et la saturation de la solution qui a subi la réaction. Le bioxyde de carbone obtenu pendant le procédé de production d'ammoniac, est utilisé pour la carbonisation 8. Le chlorure de sodium solide, obtenu après la purification 3, est dirigé vers la phase d'oxydation 4 par l'acide nitrique. Après l'oxydation, on reçoit un mélange des gaz qui contient principalement du chlore, des oxydes d'azote et du chlorure de nitrosyle, d'ou les composés de chlore sont éliminEs par voie d'oxydation au chlore gazeux, et absorp- tion par l'acide nitrique. Les vapeurs d'acides et d'eau sont meme éliminées par refroidissement Les produits liquides d'oxydation de chlorure de sodium contiennent en principe le nitrate de sodium, l'acide nitrique non medifiê, et un certain nombre de chlorures, qu'on élimine en laissant passer des oxydes d'azote ô travers cette solution, Les produits gazeux de la réaction, obtenus pendant l'oxydation de l'ion de chlorure et de chlorure de nitrosyle, contenant le chlore et les oxydes dtazate, sont dirigés vers la phase de rectificati~on 6, d'où on élimine le chlore comme produit final, les oxydes d'azofe sont absorbés en acide nitrique an 7, qui est utilisé par la suite pour l'oxydation du chlorure de sodium et du chlorure de nitrosyle précédemment formé La solution obtenue après- la réaction subit la neutraLisation et la satura- tion à l'ammoniac 6. La solution de nitrate de sodium et d'ammonium est carbonisée en 8, à l'aide de bioxyde de carbone obtenu par le procédé de synthèse de l'ammoniac 1, et de calcination 10. L'hydrocarbonate de sodium formé pendant le procédé de carbonisation 8, est filtré en 9, et subit une calcination en 10, en donnant-le carbonate de sodium. Le carbonate de sodium est le produit final, et le bioxyde de carbonate est de nouveau dirigé vers la phase de carbonisation 8. La solution obtenue après filtration est dirigée vers la phase de déca@boni- sation 11, où les restes de bioxyde de carbone et d'ammoniac se deg@gent. Ces gaz sont dirigés vers les phases de neutralisation et d'absorption 6. La solution décarbonisée subit une concentration 12, puis une cristallisation 13, pour que le mélange de nitrates d'ammonium et de sodium soit extrait comme produit final. L'exemple suivant permettra de mieux illustrer l'invention. 12,8 moles de NaCl ont été oxydées avec 70% d'acide nitrique de façon que la concentration de solution soit la suivante NaNO3 - 57,88% HNO3 - 10,72% H2O - 31,40% On a dilué cette solution avec de l'eau, puis on l'a neutralisée avec du NH3 gazeux, et on y a introduit une certaine quantité de NH3, de façon que-I-a concentration de cette solution ammoniacale soit la suivante NaNO3 - 12,8 moles NH4NO3 - 3,2 moles NH3 - 10,8 moles 1120 - 1000 grammes Cette solution a été carbonisée avec du C02 gazeux. Le rendement du procédé, en ce qui concerne l'utilisation d'ions de sodium, a été de 75%. Finalement le procédé à permis d'obtenir 9,6 mol. de précipité de NgHC03 et la solution dont ta composition est la suivante NaNO3 - 3,2 moles NK4 NO3 - 12,8 moles NH4HCO3 - 1,2 mole H20 - 805 grammes. Un chauffage de la solution a entraîné la décomposition de NH4 HCO3. La suppression des vapeurs de NH3, de CO2 et de H2O en des quantités équivalentes a permis d'obtenir la solution suivante NaNO3 - 3,2 moles NH4NO3 - 12,8 moles H20 - 805,6 grammes. L'évaporation de l'eau à partir de cette solution donne un salpetre combiné de sodium-ammonium, la quantité de salpêtre étant de 79,46%. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède, mais elle en comprend, au contraire, toutes les variantes à la portée d'un homme de métier. Revendications 1. Procédé de production de chlore, de carbonate de sodium et de mélange de nitrates d'ammonium et de sodium, par voie d'oxydation de chlorure de sodium à l'aide d'acide nitrique, et de carbonisation de la solution obtenue qui contient les ions de sodium, caractérisé en ce qu'on carbonise la solution de nitrates de sodium et d'ammonium saturée d'ammoniac, qui a été obtenue par voie de saturation à l'ammoniac de la solution que contient le nitrate de sodium et l'acide nitrique, ce qui donne finalement la précipitation de l1hydrocarbonate de sodium, laissant dans la solution le nitrate d'ammonium et le nitrate de sodium non chargé, et ces demi-produits sont soumis aux procédés connus pour l'obtention de soda. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la neutralisation et la saturation à l'ammoniac de la solution de nitrate de sodium et d'acide nitrique, et la carbonisation de la solution obtenue, -à l'aide de bioxyde de carbone, sont menées jusqu'à un degré tel que le mélange des nitrates d'ammonium et de sodium obtenu contienne au moins 70% de nitrate d'ammonium, avec teneur globale en azote de plus de 30%. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution contenant le nitrate de sodium et l'acide nitrique, est obtenue par l'action d'acide nitrique sur le chlorure de sodium, et qu'on élimine le chlore, formé pendant cette réaction, par un procédé connu, et que l'on peut l'utiliser à diverses destinations. 4. Procédé selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'ion de chlorure non chargé pendant l'oxydation de chlorure de sodium à l'aide d'acide nitrique, est éliminé par l'oxyde d'azote qu'on laisse passer à travers la solution en ébullition, et que les gaz obtenus sont mêlés avec les gaz provenant de la réaction d'oxydation.