Brevet FR2213079A1 — publié le 19740802

l'invention concerne 2 production d'un sel, notamment de chlorure de sodium, par évaporation-cristallisation à partir d'une solution, par le procédé dit "à haute suspension". On sait que ce procédé est notamment utilisé pour la production de chlorure de sodium dans des évaporateurs, à partir de saumures contenant des impuretés, en particulier du sulfate de- calcium. En effet, ces impuretés risquent de provoquer un entartrage rapide des installations et, pour éviter une épuration préliminaire de la saumure utilisée, laquelle serait coûteuse, l'évaporation de la saumure est conduite en présence d'une haute suspension" de cristaux (sel et sulfates) dans l'évaporateur. La Demanderesse a déjà proposé, dans des brevets antérieurs (brevets français n0 1 585 708 et n0 I 585 709) divers procédés destinés à contrôler les précipitations des sels secondaires, autres que le sel dont la production est recherchée (ci-après appelé "produit"), en vue d'améliorer la pureté de celui-ci > tout en évitant l'entartrage des installations, d'une part, et de réduire les oeclusions de liqueur-mère et éventuellement de cristaux de sels secondaires à l'intérieur des cristaux du dit'produit", d'autre part. La présente invention concerne d'autres perfectionnements apportés au procédé d'évaporation à haute suspension, pouvant être appliqués indépendamment de ceux qui ont fait l'objet des brevets n0 1 585 708 et n0 1 585 709 ou pouvant avantageusement les compléter. Elle concerne plus particulièrement la récupération des purges des évaporateurs employés dans le procédé et leur réutilisation dans la mise en oeuvre de celui-ci. les procédés de production de sel par évaporation-cristallisa -tion impliquent en effet que l'on effectue des purges, continues ou discontinues, pour limiter dans les évaporateurs la concentration en sels secondaires, soit en suspension, soit dissous. La récupération de ces purges nécessiterait toutefois une séparation des substances en suspension, au moins de celles dont la concentration atteint un seuil limite, ou risque de l'atteindre, du fait de leur recyclage, de sorte que cette récupération n'a jamais été réalisée industriellement, en raison des difficultés que présente la séparation des composants des purges. Une récupération entrainerait toutefois des avantages importants, parmi lesquels on peut mentionner les suivants - d'une part, les purges récupérées permettent d'effectuer une économie sur la solution d'origine utilisée, ce qui est particulièrement avantageux lorsque celle-ci est coûteuse - d'autre part, les purges, qui sont récupérées à une température supérieure à la température ambiante, sont plus concentrées en "produit" que la solution d'origine, notamment sile produit concerné est le chlorure de sodium, ce qui améliore le rendement de fabrication - par ailleurs, la récupération des purges, notamment de celles contenant des ions chlore, est particulibrement intéressante pour éviter ou réduire la pollution de ltemironnement (rivières, nappes aquifères, etc..). Â cet égard, la récupération de la majeure partie des liqueurs purgées peut parfois être Imposée localement, ce qui conditionne alors les possibilités d'emploi du procédé de fabrication - enfin, les travaux effectués par la Demanderesse lui ont permis d'établir, ainsi qu'on l'exposera ci-apr#s, que la récupération des purges permet d'améliorer la qualité du "produit" obtenu, par utilisation ultérieure de ces purges dans la suite du procédé. Une clarification satisfaisante des purges à haute suspension de sulfate de chaux est toutefois très difficile, voire impossible, à obtenir de façon économique par les moyens connus. En eifet, si poussée que soit la clarification des purges, il subsiste toujours dans le liquide clarifié une certaine quantité de cristaux de sulfate, qui ont naturellement de très petites dimensions. leur concentration en poids est très faible, mais leur nombre est très important, ce qui est défavorable au réemploi des purges. I1 est clair en effet, que de telles purges ne peuvent pas être utilisées pour la séparation, par élutriation ou lavage, du produit et des sels secondaires.Elles ne peuvent pas, non plus, être recyclées dans les évaporateurs, car la Demanderesse a constaté que la présence de germes ultra-fin8 dans un évaporateur est très néfaste à la pureté du produit, dans lequel elle entraine la présence d'occlusions. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un procédé permettant d'obtenir des purges claires, susceptibles d'être réutilisées dans le procédé d'évaporation-cristallisation. La présente invention a donc pour objet, dans un procédé de production d'un sel par évaporation-cristallisation à partir d'une solution à haute suspension de sulfate de calcium, le perfectionnement qui consiste en ce que les purges provenant d'au moins un évaporateur sont soumises, après un éventuel traitement préliminaire de clarification, à un refroidissement, de maniere à provoquer la dissolution des micro cristaux de sulfate de calcium qui y sont en suspension. il est connu que la solubilité du sulfate de calcium dans une saumure au-dessus d'une température de ltordre de 50au, décroft lorsqu'augmente la température. Or, la purge d'un des évaporateurs de tête d'un système à multiples effets, ou d'un évaporateur fonctionnant avec thermocompression, est à une température élevée, par exemple de l'ordre de 11000, et la solubilité du sulfate de calcium, bien que dépendante des autres corps présents dans la solution, est généralement de l'ordre de 1 g/l à cette température. Si le liquide, après une clarification imparfaite laissant en suspension un résidu comprenant par exemple 1 g/l de sulfate de chaux, à l'état de microcristaux, est ensuite refroidi vers 50 C, tous les cristaux de sulfate qui avaient échappé à la clarification sont alors dissous, et le liquide clair obtenu, contenant moins de 2 g/l de sulfate et se trouvant à 500C, est apte à être réutilisé. La chaleur fournie par le refroidissement de la purge peut naturellement être avantageusement récupérée et utilisée dans le procédé d'évaporation-cristallisation, par exemple pour le réchauffement d'une fraction de la solution d'origine, ou par détente et utilisation de la vapeur de détente dans un étage à pression moindre du dispositif. Bien entendu, il sera nécessaire de veiller, dans la mise en oeuvre de ce procédé, à ce que le refroidissement des purges ne provoque pas la cristallisation du "produit" qui y est dissous. On pourra éviter cette précipitation par tout moyen connu, par exemple par adjonction d'eau ou de vapeur dans les purges avant ou pendant le refroidissement. Si certaines purges sont à une température trop basse (par exemple 500C) pour pouvoir dissoudre par refroidisbement, après clarification imparfaite, les résidus de la clarification, et si un apport suffisant, à cette même -fin, d'une autre saumure peuscon- centrée en sulfate n'est pas possible économiquement, on pourra cependant obtenir un liquide clair de la manière suivante : on commencera par chauffer la purge à une température plus élevée, ce qui abaissera le taux de saturation en sulfate de calcium, et on maintiendra la solution b cette température pendant un temps suffisant pour permettre le grossissement des cristaux de sulfate et éviter la sursaturation ; on clarifiera la purge à cette température par tout moyen connu et on la refroidira ensuite pour dissoudre les microcristaux qui y subsistent. Dans ce cas, la chaleur libérée lors du refroidissement pourra notamment être récupérée par échange de chaleur à contre-courant avec la purge brute à réchauffer, ou par un mélange, après compression ou à effet multiple, de la vapeur obtenue en refroidissant par détente la purge clarifiée avec la purge brute à réchauffer. Au cours du réchauffage, du fait de la haute suspension de germes, il n'y a pas d'entartrage.On notera que le bilan thermique de l'opération est positif, car, d'une part, la récupération de la purge clarifiée et à environ 500C économise la chaleur qui aurait été nécessaire pour le chauffage d'une quantité équivalente de saumure vierge, d'autre part, cette purge étant saturée en produit à une température supérieure å celle de la saumure d'origine, le rendement d'évaporation sera nettement supérieur à ce qu'il aurait été pour une saumure vierge. les purges ainsi traitées étant parfaitement claires, elles peuvent être recyclées sans inconvénient dans un évaporateur. L'invention a donc également pour objet, dans un procédé de production d'un sel par évaporisation-cristall#sation à partir d'une solution à haute suspension de sulfate de calcium, le perfectionnement consistant en ce que les purges provenant d'au moins un des évaporateurs sont recyclées dans au moins l'un desdits évaporateurs, après avoir été clarifiées de la manière indiquées ci-dessus. les purges ainsi traitées peuvent enfin être utilisées pour améliorer l'élutriatiàn du produit obtenu et l'invention a donc encore pour objet, dans un procédé de production d'un sel par évapo ration-cristallisation à partir d'une solution à haute suspension de sulfate de calcium, le perfectionnement qui consiste en ce que les purges provenant d'au moins un évaporateur sont réintroduites, après avoir été clarifiées, dans un circuit d'alimentation des des positifs d'élutriation ou délavage du produit obtenu. I1 est habituellement utilisé, pour ces opérations, une partie de la solution d'origine dont on dispose pour la fabrication du "produit". Dans le cas de la production de chlorure de sodium, par exemple, la saumure d'origine employée est souvent quasiment satu- rée ou fortement concentrée en sulfate de chaux, à tempErature ambiante. Dans la"jambe" d'élutriation, cette saumure, remontant à contre-courant du sel "produit", se réchauffe en refroidissant ce sel, et devient alors sursaturée en sulfate de chaux, qui peut pré cipiter sur les cristaux de produit et ainsi nuire à la pureté de celui-ci. En vue de remédier à cet inconvénient, l'emploi d'une solution à très faible concentration en sulfate de chaux, du-type de celle que l'on obtient par le procédé de clarification des purges conforme à l'invention, présente des avantages évidents.- Dans le cas de la production de chlorure de sodium avec haute suspension de sulfate de chaux, et si la saumure d'origine est approximativement saturée en sulfate de chaux, le débit de purge souhaitable est en général du même ordre de grandeur que le débit minimum nécessaire à l'élutriation, ou inférieur à ce débit, (non compris, cependant, le débit de saumure servant éventuellement à véhiculer le sel extrait ; il est toutefois possible d'injecter en des points différents de la "jambe" la saumure servant à l'élutriation et celle servant au transport hydraulique du produit obtenu).Si on clarifie les purges en éliminant les précipités solides, par le procédé conforme à l'invention décrit ci-dessus, on obtient une saumure contenant peu de sulfate, donc apte à une élutriation efficace et permettant l'obtention d'un produit de pureté améliorée. Une forme de mise en oeuvre du procédé de clarification des purges conforme à l'invention va être décrite ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé. Ce dessin est une vue schématique d'une installation de production de chlorure de sodium à quintuple effet, à haute suspension de sulfate de chaux, avec purge unique à basse température. Ce schéma a été simplifié, de manière à ne conserver que les phases intéressant directement le procédé selon l'invention. Sur ce schéma, un ou plusieurs des cinq évaporateurs, respectivement 1, 2, 3, 4 et 5, sont alimentée à leur base en liquide d'élutriation par une ligne 6. La purge sortant par la ligne 7 de l'évaporateur du dernier effet, 5, est à une température d'environ 480C. Elle traverse sucessivement trois réchauffeurs à mélange, respectivement 8, 9 et 10, puis un réchauffeur tubulaire 11, lequel est alimenté en vapeur provenant de l'évaporateur 1 par la ligne 25. La purge sort du ré chauffeur 11 '#e une température d'environ !e0 et est introduite par la ligne 12 ~ans a#3 --#-désursaturateur 13, dans lequel est mainte- nue une suspension importante de sulfate de chaux et où la purge perd la sursaturation qu'elle a pu acquérir lors de son réchauffage. Elle sort de ce désursaturateur avec une concentration en sulfate de calcium dissous sensiblement égale à la saturation à 108 C. Du désursaturateur 13 sort, par la ligne 14, avec un débit égal à celui de la purge, un prélèvement qui est clarifié dans une installation 15 comportant des appareils de séparation d'un type connu (décanteurs, décanteuses, essoreuses, filtres, etc..). Dans cette installation, on sépare, d'une part, par la ligne 16, des boues contenant une quantité restreinte de liquide, de l'ordre de I à 5 % environ du débit, et, d'autre part, par la ligne 17, une partie dite claire, mais dans laquelle peut subsister, sous forme de grains fins, une partie des composés insolubles, de l'ordre de 0,5 à 5 % en poids environ.Cette partie claire est alors détendue en trois étages dans des évaporateurs instantanés, respectivement 18, 19 et 20, dont les vapeurs sont évacuées par des lignes 21, 22 et 23, respectivement vers l'alimentation des réchauffeurs 10, 9 et 8. De l'évaporateur instantané 20, une extraction supplémentaire de vapeur peut être pratiquée par la ligne 26, vers le condenseur 27, compensant une petite addition d'eau effectuée dans la purge à la sortie de l'évaporateur 5 pour éviter toute cristallisation de sel. Le liquide évacué à 580C de l'évaporateur 20 par la ligne 24, ne comporte pratiquement plus aucun composé insoluble en suspension et il peut dont être introduit dans la ligne 6, en vue de l'élu- triation du chlorure de sodium cristallisé dans un ou plusieurs évaporateurs. On remarquera que le procédé exige pour le chauffage de la purge de 880C à îO8OC une certaine quantité de vapeur de deuxième effet, alors que le chauffage d'une saumure vierge Jusqu' 580C aurait pu être effectué par une vapeur de quatrième effet. Mais l'utilisation de la purge saturée à 580C économise à l'évaporation près de quatre fois plus de calories, ce qui illustre bien l'avantage thermique du procédé conforme à l'invention, et qui vient s'ajouter à son avantage quant à la pureté de sel produit. REVENDICBTIOHS 1.- Dans un procédé de production d'un sel par évaporation cristallisation à partir d'une solution à haute suspension de sul fate de calcium,le perfectionnement qui consiste en ce que les purges provenant d'au moins un évaporateur sont soumises, après un éven tuel traitement préliminaire de clarification, à un refroidissement, de manière à provoquer la dissolution des micro cristaux de sulfate de calcium qui y sont en suspension. 2.- Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit traitement préliminaire de clarification comprend une phase de réchauffement desdites purges, provoquant la précipitation du sulfate de calcium sursaturé, et une phase de clarification desdites purges, à la température de réchauffement, par des moyens connus en soi. 3.- Un procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caracté risé en ce que la chaleur fournie par le refroidissement des purges est récupérée et utilisée dans le procédé0 4.- Un procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractéri ~sé en ce que pendant la phase de refroidissement des purges, de l'eau ou de la vapeur d'eau sont introduites dans celles-ci, en vue d'éviter la précipitation du sel que lton cherche à récupérer par ledit procédé. 5.- Dans un procédé de production d'un sel par évaporation cristallisation à partir d'une solution à haute suspension de sul fate de calcium, le perfectionnement consistant en ce que les purges provenant d'au moins un des évaporateurs sont recyclées dans au moins un desdits évaporateurs, après avoir été clarifiées conformé -ment à l'une des revendications 1 à 4. 6.- Dans un procédé de production d'un sel par évaporation~ cristallisation à partir d'une solution à haute suspension de sulfate de caletum, le perfectionnement qui consiste en ce que les purges provenant d'au moins un évaporateur sont réintroduites en vue de l'alimentation des dispositifs d'élutriation ou de lavage du produit obtenu, après avoir été clarifiées conformément à l'une des reven dications 1 à 4. 7.- L'application d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 6, à la production de chlorure de sodium.