Brevet FR2172421A1 — publié le 19730928

L'invention concerne un procédé de fabrication d'acide chlorhydrique et d'oxyde de magnésium par transformation thermique de matières contenant du chlorure de magnésium et étant éventuellement hydratées. On connatt déjà ur procédé de déshydratation du chlorure de magnésium dihydraté, dans lequel la déshydratation s'effectue dans un des éléments produisant un courant d'acide chlorhydrique. La température nécessaire à la déshydratation du chlorure de magnésium hydraté est en outre maintenue par la température de synthèse de l'acide chlorhydrique et par un apport de chaleur extérieur. a synthèse de l'acide chlorhydrique est conduite de sorte que seule est produite par la synthèse une quantité d'acide chlorhydrique telle que l'eau du chlorure de magnésium hydraté soit entièrement absorbé. Lors de cette réaction de déshydratation la température atteint de 300 à 4000C. A l'aide de ce procédé le chlorure de magnésium contenant des molécules d'eau peut être déshydraté. Cependant ce procédé n'est pas utilisable pour la fabrication d'acide chlorhydrique et d'oxyde de magnésium. Le brevet République Démocratique Allemande nO 28 740 décrit un procédé de fabrication d'acide chlorhydrique et d'oxyde de magnésium à partir de solutions contenant du chlorure de magnesium ou d'autres sels dans lequel la production de l'acide chlorhydrique par dissociation de chlorure de magnésium s'éffectue dans un courant de gaz de combustion à une température allant de 1300 à 1400 C. Dans ce cas on utilise le gaz chaud sortant du four de dissociation pour évaporer les solutions contenant le chlorure de magnésium et pour sécher le chlorure jusqu'au stade de sel dihydraté. Ce procédé présente l'inconvénient de produire de l'acide chlorhydrique uniquement sous forme mélangée avec de la vapeur d'eau et des gaz inertes. Pour produire à partir de ce mélange de l'acide chlorhydrique pur, il est nécessaire de prévoir en plus une étape de purification qui entraîne des frais supplémentaires. Le but de l'invention est de mettre au point un procédé visant à obtenir de l'acide chlorhydrique et de l'oxyde de ma gnésium tout en n'entraînant que de faibles frais d'appareillage et autres. L'invention a pour but de développer un procédé de fabrication d'acide chlorhydrique et d'oxyde de magnésium à partir de matières contenant du chlorure de magnésium, dans lequel on obtient, après une décomposition de cette matière de départ, un courant concentré d'acide chlorhydrique et dans lequel la décomposition est réalisée de manière qu'elle n'entraîne que de faibles dépenses. Ce résultat est obtenu conformément à l'invention grâce au fait que la décomposition thermique est conduite pendant etl ou après la combustion d'hydrogène avec de l'oxygène exempt de gaz inertes et/ou du chlore. L'utilisation d'oxygène exempt de gcz inertes suppose que l'on ajoute pas d'air, mais au contraire de l'oxygène technique provenant par exemple d'une installation de décomposition de l'air. De cette manière l'acide chlorhydrique produit ne se trouve pas souillé par des gaz inertes. Il n'est pas non plus souillés par ces gaz, lorsque l'on utilise seul de façon additionnelle du chlore pour la combustion de l'hy- drogène.Il est en outre préférable de réaliser la décomposition des produits contenant le chlorure de magnésium en les faisant passer dans un courant de gaz réactionnels. De manière préférentielle les produits à décomposer contenant du chlorure de magnésium ainsi que de l'hydrogène et/ou l'oxygène respectivement le chlore sont présentés à la flamme. De préférence on préchauffe également avant la décomposition les produits contenant le chlorure de magnésium et/ou l'hydrogène et/ou l'oxygène, respectivement le chlore. Dans ce cas il est intéressant que l'hydrogène et/ou l'oxygène, respectivement me chlore soient préchauffés par passage dans des échangeurs de chaleur alimentés par le courant de gaz chauds provenant de la décomposition.Un autre perfectionnement consiste dans le fait que l'oxyde de magnésium produit après séparation du courant gazeux, pour le refroidir, pour éliminer l'acide chlorhydrique entraîné et pour récupérer de la chaleur, est directement traité en présence d'hydrogène ou d'oxygène respectivement de chlore pour la réaction de transfor mation..Selon un autre perfectionnement, l'hydrogène nécessaire à la décomposition est utilisé sous forme de plasma. De façon convenable le courant de gaz chauds existant après la séparation de l'oxyde de magnésium est utilisé pour déshydrater, lors de la décomposition, les matières contenant du chlorure de magnésium. Une partie des gaz peut aussi être recyclée pour la décomposition -iprès la séparation de l'oxyde de magnésium ou après la déshydratation des produits contenant le chlorure de magnésium.Dans le cas d'une bonne déshydratation des produits de départ, la partie recyclée pour la réaction peut à nouveau être chauffée, éventuellement aussi par un échangeur de chaleur alimenté par une partie de courant gazeux qui dans ce cas n'a pas pris part à une dSshydratation. Par ailleurs, avantageusement les produits contenant du chlorure de magnésium, avant la décomposition ou même avant la déshydratation dans le courant résultant de la décomposition ou dans le courant gazeux de recyclage, sont débarassés des gaz inertes entratnés. Cette opération se fait par éyacuation et/ou par lavage avec de l'oxy- gène pur et le cas échéant avec de l'hydrogène. Le procédé selon l'invention est également apte à fournir de l'oxyde de magnésium fondu ou fritté d'une valeur économique importante. Pour ce faire, les produits contenant du chlorure de magnésium doivent être amenés à contre courant d'un gaz de combustion à cause de l'action de la pesanteur. Par suite les particules d'oxyde de magnésium formées réunissent à atteindre la zône de très haute température et sont frittés, ou fondent lorsqu'ils atteignent leur température de fusion. Cette méthode est d'autant plus intéressante à réaliser que la proportion d'oxygène utilisée comme agent d'oxydation est pls grande. L'invention présente en outre les avantages suivants Après le procédé de dissociation il existe un courant gazeux pratiquement exempt de gaz inerte et qui contient essentiellement de l'acide chlorhydrique. A partir de ce courant gazeux on peut produire de l'acide chlorhydrique pur par une méthode de séchage habituelle (par exemple par un lavage avec une solution concentrée de chlorure de magnésium), n'entratnant que de faibles colts d'énergie et d'appareillage. L'énergie libérée lors de la synthèse de l'acide chlorhydrique par les éléments chlore et hydrogène est utilisée pour la décomposition des produits de départ contenant le chlorure de magnésium. Quand la décomposition n'est pas menée dans un courant de gaz de combustion, de moindres quantités du gaz sont à traiter lors de ce procédé ce qui abaisse considérablement le coût de l'opération. On obtient un oxyde de magnésium d'excellente qualité lorsque le niveau de température du procédé de dissociation est maintenu constant par apport de l'énergie de dissociation et de la chaleur de réaction de synthèse, et d'autre part il n'appa ratt aucun résidu de combustion provenant du contact du produit avec le courant de gaz de combustion L'invention va être explicitée après en décrivant deux exemples de mise en oeuvre du procédé. Exemple 1. Par des moyens pneumatiques on introduit puis on brûle par heure 98 kmoles d'oxygène accompagnées de 2 kmoles d'azote, 190 kmoles Àe chlorure de magnésium sous forme de molécules (Mg cl2. 1 H20) dans un dispositif de combustion. Simultanément 196 kmoles d'hydrogène y sont amenés et brûlés 12rs. De la décomposition thermique, qui peut durer jusqu'à 5 secondes, le chlorure de magnésium est transformé très rapidement en oxyde de magnésium. La production horaire est ainsi de 190 kmoles d'oxyde de magnésium et de 380 kmoles d'acide chlorhydrique. Le gaz de sortie du réacteur contient 196 kmoles de vapeur d'eau, 380 kmoles, d'acide chlorhydrique et 2 kmoles d'azote, et sa température atteint environ 8000C. L'oxyde de magnésium pulvérulent est ainsi séparé à environ 9OCb dans un cyclone. Finalement le gaz est soumis à un séchage par une solution de chlorure de magnésium constamment refroidie, contenant par exemple 10 moles d'eau pour 1 mole de chlorure de magnésium. L'oxyde de magnésium non séparé dans le cyclone est extrait lors du séchage par une solution de chlorure de magnésium et, est transformée par adjonction de quantité convenable d'acide chlorhydrique en chlorure de magnésium et en eau. Ainsi 196 kmoles d'eau sont condensées. De manière à maintenir une concentration constante de la solution, on ajoute en chlorure de magnésium formé par transformation de l'oxyde de magnésium une faible quantité de (Mg cl2. 1 H20). La solution obtenue ainsi de façon permanente contenant environ 22 kmoles de (Mg c12. 10 H2 0) peut être utilisée pour la production de sel monohydraté qui est utilisé comme produit addtionnel dans la décomposition thermique. Après séchage, on obtient finalement 342 kmoles d'acide chlorhydrique accompagné de 2kmoles d'azote (soit 0,58 % en volume). Exemple 2. Tout en conservant les mêmes étapes du procédé de l'exemple 1 on amène lors de la décomposition thermique. 25,5 Nm3 d'hydrogène 8,5 Nm3 de chlore 8,5 Nm3 d'oxygène et 1 kmole de (Mg c12.1H2 0) Après la réaction qui se déroule environ à 8000C il a été formé 61,8 Nm3 d'acide chlorhydrique 17 Nm3 de vapeur d'eau et 1 kmole d'oxyde de magnésium Le procédé de préparation reste identique à celui utilisé dans l'exemple 1. R.EV9JDICADIONS 1. Procédé de fabrication d'acide chlorhydrique et d'oxyde de magnésium par transfonîation thermique de matières de départ contenant du chlorure de magnésium et étant éventuellement hydratées, caractérisé par le fait que la transformation thermique est réalisée pendant et/ou après la combustion d'oxygène avec de l'hydrogène pratiquement exempt de gaz inerte et/ou avec du chlore. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la transformation des produits de départ contenant le chlcrure de magnésium s1 effectue rapidement dans un courant de gaz réactionnels. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que, pour leur transformation, les produits de départ contenant du chluxrede magnésium, sont portés dans une flamme avec de lthydrogene et/ou l'oxygène, ou du chlore. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les produits de départ contenant le chlorure de magnésium et/ou l'hydrogène et/ou l'oxygène, et, le chlore sont préchauffés avant la réaction de transformation. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'hydrogène et/ou l'oxygène, et le chlore sont chauffés par échange de chaleur avec les gaz chauds provenant de la réaction de transformation et de la séparation de l'o- xyde de magnésium. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'oxyde de magnésium produit après une séparation du courant gazeux est traité directement avecl'hydro- gène ou l'oxygène, ou le chlore nécessaires à la transformation0 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'hydrogène nécessaire à la transformation est utilisé sous forme de plasma. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le courant de gaz chauds provenant de la séparation de l'oxyde de magnésium est utilisé pour déshydrater les produits de départ pendant la réaction de transformation. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'une partie des gaz, après séparation de l'oxyde de magnésium ou après la déshydratation des produits de départ, est recyclée pour la réaction de transformation. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les produits de départ contenant le chlorure de magnésium sont débarrassés des gaz inertes avant la transformation ou encore avant une déshydratation dans le courant gazeux recyclé après la réaction de transformation, cette opération se ppruorduisant par évacuation et/ou nettoyage au moyen d'oxygèn-/et le cas échéant également au moyen d'hydrogène.