Brevet FR2108958A1 — publié le 19720526

La présente invention concerne un procédé de fabrication de carbonates et/ou de bicarbonates alcalins. Dans la technique utilisée jusqu'd maintenant pour fabriquer du carbonate de sodium ou du bicarbonate de sodium suivant le procédé Solvay, il se forme des quantités importantes de lessive résiduaire de rebut possédant une teneur élevée en chlorure de calcium et en chlorure de sodium non transformé. Dans le cas de la fabrication du carbonate de potassium suivant un procédé similaire au procédé Solvay, on obtient également des lessives résiduaires de rebut riches en chlorure de calcium et en chlorure de potassium. L'anhydride carbonique nécessaire pour cela est en général obtenu dans des fours d chaux par transformation de la chaux, en présence de coke, en oxyde de calcium. D'autre part il se forme, comme sous produit indèsira- ble, de l'anhydride carbonique lorsqu'on obtient des gaz de synthèse contenant de l'hydrogène en traitant du carbone ou des hydrocarbures. L'anhydride carbonique est éliminé du gaz de synthèse selon un procédé coflteux et n'est en général utilisé que partiellement. On peut supprimer l'anhydride carbonique C02 d'un mélange gazeux par absorption au moyen de solutions aqueuses contenant des hydrates alcalins, l'anhydride carbonique formant avec ces derniers des carbonates alcalins ou des bicarbonates alcalins. Etant donné que les solutions aqueuses doivent posséder une con centration en hydrates alcalins suffisamment faible pour qu ### cun carbonate alcalin ne précipite dans la colonne d'absorption, la séparation de la solution aqueuse des carbonates alcalins formés, nécessite des dépenses importantes. C'est pourquoi on n'utilise ce procédé que pour éliminer par absorption les traces d'anhydride carbonique contenues dans le mélange gazeux. Etant donné qu'il faut tenir compte, dans l'industrie, d'un nouvel et important accroissement des besoins en chlore et du fait qu'un nouveau développement des installations prévues pour la mise en oeuvre de l'électrolyse des alcalis chlorés sera donc nécessaire, la production de solutions aqueuses contenant des hydrates alcalins augmentera de façon importante dans l'avenir. Cet accroissement sera si important qu'il n'existe pas de débouché possible pour ces quantités supplémentaires. C'est pourquoi elles sont considérées comme des déchets et nécessitent des dépenses particulières pour leur élimination. Le but de la présente invention est d'éviter ces inconvénients et de réaliser une exploitation utile de ces sous-produits formés en excédent, qui constitueraient des produits résiduaires de rebut en quantité croissante. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un procédé de fabrication de carbonates et/ou de bicarbonates alcalins et d'un procédé pour éliminer le C02 de mélanges gazeux, notamment un gaz de synthèse, par le fait qu'on combine directement les deux procédés en réalisant l'élimination du C02 et la formation des carbonates alcalins et/ou des bicarbonates alcalins dans un dispositif commun, d un ou plusieurs étages, en utilisant des solutions aqueuses contenant des hydrates alcalins. Le mélange gazeux peut être simultanément désulfuré. Le fait d'utiliser des éléments de base connus, dans les procédés industriels, permet donc de combiner la préparation économique de carbonates et/ou de bicarbonates alcalins avec l'épuration de gaz de synthèse par élimination du C02. Cette opération peut en outre titre judicieusement combinée avec la transformation du CO des gaz de synthèse car le mélange gazeux peut titre simultanément humidifié ou desséché. On peut utiliser des solutions aqueuses concentrées, apparaissant lors de l'électrolyse d'un alcali chloré et contenant des hydrates alcalins. De plus, il n'y a plus formation de lessives résiduaires riches en chlorure de calcium et en chlorure alcalin et il n'est plus nécessaire d'utiliser de la chaux et du coke pour produire des carbonates et/ou des bicarbonates alcalins, par utilisation de l'anhydride carbonique provenant d'un mélange de gaz de synthèse. Dans le cas du procédé conforme à l'invention, la fabrication de carbonates et/ou de bicarbonates alcalins est combinée en outre à la transformation du CO, le dispositif pour éliminer le C02 étant disposé sur le trajet du courant gazeux avant la transformation à haute température et/ou après la transformation à haute température et/ou après la transformation à basse température, tandis que le mélange gazeux est humidifié ou desséché. Il est également possible de combiner la production du gaz de synthèse pour la synthèse de l'ammoniac avec la fabrication de soude et/ou de potasse. Il est également possible de combiner la production du gaz de synthèse pour la synthèse du méthanol avec la fabrication de soude et/ou de potasse, Il est également avantageux d'introduire une partie de la solution de lavage, s'écoulant d'un dispositif prévu pour éliminer le C02, dans le circuit fermé, contenant la solution de lavage, du dispositif placé en amont dans le courant gazeux et destiné à éliminer le C02 ou d'évaporer partiellement ladite partie de la solution de lavage, et de la refroidir ensuite de manière que les bicarbonates alcalins se déposent, puis de la mélanger à des solutions aqueuses, contenant des hydrates alca lins, après séparation des sels et à l'introduire dans le circuit fermé, contenant la solution de lavage, d'un dispositif destiné à éliminer le C02. Il est en outre possible de mélanger une partie de la solution de lavage, s'écoulant d'un dispositif prévu pour éliminer le C02, dans le circuit fermé, contenant la solution de lavage, du dispositif placé en amont dans le courant gazeux et destiné à éliminer le C02 ou d'évaporer partiellement ladite partie de la solution de lavage, et de la mélangsr ensuite dunesolution aqueuse contenant des hydrates alcalins, de manière que des carbonates alcalins se déposent, puis à l'introduire après séparation des sels dans le circuit fermé, contenant la solution de lavage, d'un dispositif destiné à éliminer le C02. L'évaporation peut s'effectuer par détente. Il est avantageux de réaliser l'absorption du C02 à des pressions dépassant 1 atmosphère et à des températures comprises entre 200 C et 3000 C. La solution aqueuse prévue pour faire précipiter les carbonates alcalins doit contenir au moins 30 % et en général 50 % d'hydrates alcalins. Dans le cas du procédé conforme à l'invention, un dispositif est donc utilisé pour éliminer par absorption l'anhydride carbonique du gaz de synthèse et un autre dispositif est utilisé pour faire précipiter et séparer mécaniquement les carbonates et/ou les bicarbonates alcalins de la solution de lavage. L'élimination par absorption de l'anhydride carbonique du gaz de synthèse s'effectue dans une ou plusieurs colonnes montées en série à des pressions dépassant 1 atmosphère et à des températures comprises entre 200 C et 3000 C, une solution aqueuse de lavage, contenant un hydrate alcalin et des carbonates alcalins, circulant à contre-courant du gaz de synthèse contenant du C02. Le gaz de synthèse est simultanément désulfuré et est humidifié ou desséché suivant la température à laquelle se produit l'absorption. Une partie de la solution de lavage, s'écoulant d'une colonne, est à nouveau envoyée sur la colonne pour éviter un dépôt de sel dans ladite colonne et pour régler la température de cette dernière. Les colonnes d'absorption peuvent titre disposées dans le courant du gaz de synthèse avant la transformation à haute température et/ou entre la transformation à haute température et la transformation à basse température et/ou après la transformation à basse température. Pour faire précipiter les carbonates alcalins, la solution est d'abord débarrassée par évaporation d'une quantité d'eau telle que la quantité d'eau du circuit fermé de la solution reste constante. Si l'absorption du C02 steffectue sous pression à des températures suffisamment élevées, l'évaporation peut s' ef- fectuer par détente. Ensuite, on mélange à la solution aqueuse concentrée, contenant des carbonates alcalins et des bicarbonates alcalins, une solution aqueuse contenant au moins 30 % et en général 50 % d'hydrates alcalins. Les carbonates alcalins précI- pitants sont séparés mécaniquement de façon connue et la solution sortant du mélangeur est envoyée au dispositif d'absorption du Cl2 . Pour faire précipiter les bicarbonates alcalins, on évapore d'abord la solution. Les bicarbonates alcalins qui précipitent, sont séparés mécaniquement. La solution ainsi épurée est mélangée à une solution aqueuse, contenant des hydrates alcalins, puis est envoyée au dispositif d'absorption du C02. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement en figures 1 et 2 du dessin annexé plusieurs modes d'exécution du procédé suivant l'invention. Dans le cas de l'exemple de la figure 1, le mélange gazeux contenant du C02 est introduit dans la colonne 2 par l'intermédiaire de la conduite 1. Le mélange gazeux, débarrassé complètement ou partiellement de l'anhydride carbonique, s'secoure par la conduite 3 dans la colonne 4. Le gaz pratiquement dénué de C02 quitte la colonne 4 par la conduite 5. La transformation du CO peut s'effectuer par exemple dans la conduite 3. La solution de lavage, contenant des carbonates alcalins et des hydrates alcalins et sortant de la colonne 2 par la conduite 6, est renvoyée en partie sur la colonne 2 par l'intermédiaire de la conduite 7 et de l'échangeur de chaleur 8, et en partie dans l'évaporateur 14 par 1 intermédiaire de la conduite 13. C'est là que la quantité d'eau 15 est éliminée de la solution.La solution concentrée, contenant des carbonates alcalins et des hydrates alcalins, s'écoule par la conduite 16 vers le méîangeurl7. Les carbonates alcalins précipitent par suite de l'addition de la solution aqueuse 18 contenant au moins 30 % et en général 50 % d'lydrates alcalins. Lesdits carbonates alcalins sont séparés mécaniquement et évacués par la conduite 19. La solution ainsi débarrassée est envoyée par la conduite 20 au circuit fermé, contenant l'eau de lavage, de la colonne 4. La solution, sortant de la colonne 4 et contenant des carbonates alcalins et des hydrates alcalins, est en partie renvoyée sur la colonne 4 par la conduite Il et l'échangeur de chaleur 12 et en partie envoyée par la conduite 10 au circuit fermé de la colonne 2. Si la solution traversant la conduite 13 contient des bicarbonates alcalins et sirceux-ci doivent titre précipités, il faut refroidir la solution, concentrée dans l'évaporateur 14, et séparer mécaniquement les bicarbonates alcalins précipités, avant d'ajouter la solution contenant les hydrates alcalins et arrivant par la conduite 18. Dans le cas de l'exemple de la figure 2, des carbonates alcalins et des bicarbonates alcalins sont fabriqués parallèlement Le gaz de synthèse contenant du C02 est introduit dans la colonne 2 par la conduite 1. Le mélange gazeux, partiellement débarrassé du CO2, s'écoule par la conduite 3 vers la colonne 4 et quitte, pratiquement dénué de CO2, ladite colonne par la conduite 5. La transformation du CO pour obtenir le gaz de synthèse peut titre réalisée dans la conduite 1 et/ou dans la conduite 3. La solution aqueuse de lavage, sortant de la colonne 2 par la conduite 6 et contenant des carbonates et des bicarbonates alcalins, est concentrée dans l'évaporateur 7 comportant une dérivation 8 et est refroidie dans le refroidisseur 9, ce qui provoque la précipitation des bicarbonates alcalins.Ces derniers sont séparés mécaniquement et sont entratnés hors du circuit fermé de la solution par la conduite 10. La solution ainsi épurée, s'écoule à nouveau vers la colonne 2 par la conduite 11. La solution aqueuse de lavage, sortant de la colonne 4 par la conduite 12 et contenant des carbonates alcalins et des hydrates alcalins, est renvoyée en partie sur la colonne 4 par l'intermédiaire de la conduite 14 et de l'échangeur de dhiiurl5,est envoyée en partie au circuit fermé, contenant l'eau de lavage, de la colonne 2 par la conduite 13, et est envoyée en partie dans l'évaporateur 17 par la conduite 16. La solution est concentrée dans l'évaporateur 17. La vapeur produite est éliminée par la conduite 18. La solution concentrée est envoyée par la conduite 19 dans le mélangeur 20. Les carbonates alcalins précipitent par suite de l'addition de la solution aqueuse provenant de la conduite 21 et contenant au moins 30 % et en général 50 % d'hydrates alcalins. Lesdits carbonates alcalins sont séparés mécaniquement et sont évacués par la conduite 22. La solution ainsi débarrassée est envoyée par la conduite 23 au circuit fermé, contenant l'eau de lavage, de la colonne 4. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de carbonates et/ou des bicarbonates alcalins, caractérisé par le fait qu'il est combiné directement à un procédé pour éliminer le C02 de mélanges gazeux, notamment de gaz de synthèse, l'élimination du C02 et la formation des carbonates alcalins et/ou des bicarbonates alcalins étant réalisées dans un dispositif commun, à un ou plusieurs étages, en utilisant des solutions aqueuses contenant des hydrates alcalins. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le mélange gazeux est simultanément désulfuré. 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la fabrication de carbonates et/ou de bicarbonates alcalins est combinée en outre à la transformation du CO, le dispositif pour éliminer le C02 étant disposé sur le trajet du courant gazeux avant la transformation à haute température et/ou après la transformation à haute température et/ou après la transformation à basse température, tandis que le me lange gazeux est humidifié ou desséché. 4. Procédé suivant les revendications 1, 2 et 3, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'on combine la production du gaz de synthèse pour la synthèse de l'ammoniac avec la fabrication de soude et/ou de potasse. 5. Procédé suivant les revendications 1, 2 et 3, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu on combine la production du gaz de synthèse pour la synthèse du méthanol avec la fabrication de soude et/ou de potasse. 6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on mélange une partie de la solution de lavage, stécou- lant d'un dispositif prévu pour éliminer le C02, dans le circuit fermé, contenant la solution de lavage, du dispositif placé en amont dans le courant gazeux et destiné à éliminer le C02,on évapore partiellement ladite partie de la solution de lavage, et on la refroidit ensuite de manière que les bicarbonates alcalins se déposent, puis on la mélange à des solutions aqueuses, contenant des hydrates alcalins, après séparation des sels et on l'introduit dans le circuit fermé, contenant la solution de lavage, d'un dispositif destiné à éliminer le CO2. 7 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par =sffqusms ngeuneptie de i soltiDn de lavage, s 'écoulant d'un dispositif prévu pour éliminer le C02, dans le circuit fermé, contenant la solution de levage, du dispositif placé en amont dans le courant gazeux et destiné à éliminer le C02,on évapore ladite partie de la solution de lavage, et on la mélange ensuite à une solution aqueuse contenant des hydrates alcalins, de manière que les carbonates alcalins se déposent, puis on l'introduit après séparation des sels dans le circuit fermé, contenant la solution de lavage, d'un dispositif destiné à éliminer le C02. 8. Procédé suivant les revendications 1, 6 et 7 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que. l'évaporation s'effectue par détente. 9. Procédé suivant les revendications 1, 6 et 7 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que l'absorption du C02 s'effectue à des pressions dépassant 1 atmosphère et à des températures comprises entre 2OC C et 3000 C. 10. Procédé suivant les revendications 1, 6 et 7 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la solution aqueuse contenant les carbonates alcalins contient au moins 30 % et en général 50 % d'hydrates alcalins.