Brevet FR2282405A1 — publié le 19760319

Invention concerne un procédé de nettoyage de colonnes de précipitation encombrées d'incrustations de sel du procédé de fabrication de carbonate de soude à l'ammoniac par rin çage de ces colonnes de précipitation avec des solutions contenant de l'ammoniac aqueux. On sait que dans le procédé de fabrication du carbonate de soude à l'ammoniac, le bicarbonate de sodium est précipité dans des colonnes de précipitation qui sont remplies d'une saumure ammoniacale et dans lesquelles on introduit par le bas du dioxyde de carbone ou des gaz en contenant. La transformation qui s'y produit du chlorure de sodium en bicarbonate de sodium est exothermique. Les quantités de chaleur libérées doivent être évacuées par des installations de refrigération se trouvant dans la partie inférieure de la colonne de précipitation, car autrement la température de la saumure ne serait pas suffisamment abaissée et l'on obtiendrait de ce fait un rendement insuffisant en bicarbonate de soude. L'homme de l'art sait que, sur ces surfaces de refroidissement et de conduction, se déposent déjà après un court temps de fonctionnement des crottes de sels précipités qui gênent de plus en plus le transfert de chaleur et finissent par boucher le passage de la saumure à travers la colonne de précipitation. Ces dépôts doivent donc entre éliminés à intervalles de temps déterminés pour que l'on soit str que le procédé de fabrication ne soit pas troublé dans son déroulement. En général, après une durée de fonctionnement d'environ trois à quatre jours on arrive à un degré d'incrustation rendant impossible de continuer à faire fonctionner la colonne. D'après des prescriptions anciennes de la technique des usines de carbonate de soude, ces colonnes de précipitation incrustées sont, après évacuation de la saumure, rincées à l'eau chaude et à la vapeur et elles sont ensuite de nouveau remplies de saumure ammoniacale et réintégrées dans le déroulement en continu du procédé. Ces lavages et les grands volumes de vidange et de remplissage qu' ils entrainent sont très gênants pour la continuité du déroulement du procédé de fabrication de carbonate de soude à l'ammoniac. Et en outre, le traitement et la récupération des eaux de lavage contenant du bicarbonate de soude est techniquement si coûteux que ces eaux de lavage sont normalement jetées. Cette façon de travailler a bientbt été abandonnée, comme on peut le savoir d'après le livre de Z. Rant "La fabrication du carbonate de soude", Stuttgart, 1968, page 178. Plus récemment, on a rincé les colonnes incrustées exclusivement au moyen de saumures ammoniacales fraichement préparées utilisées comme matière première dans le procédé de fabrication du carbonate de soude à l'ammoniac. On fait passer la totalité de cette saumure ammoniacale par la colonne de précipitation à nettoyer qui est alors appelée colonne de lavage, cette saumure étant alors mélangée à un faible débit de dioxyde de carbone. Les incrustations se dissolvent alors lentement. La saumure précarbonatée lors de ce rinçage est alors alimentée en parallèle de la colonne de lavage dans les colonnes de précipitation qui fonctionnent alors comme colonnes de travail et elles sont carbonatées là jusqu'à précipitation complète du bicarbonate de soude. Etant donné pourtant que le déroulement du processus de fabrication du carbonate de soude à l'ammoniac ne doit pas être interrompu, il est nécessaire de prévoir dans l'installation plusieurs colonnes de précipitation dont chacune à son tour fonctionne comme colonne de rinçage tandis que les autres sont branchées en tant que colonnes de travail. Mais, même ainsi, l'exécution du rinçage et le rebranchement des colonnes qui lui fait suite représenteit une sorte de coupure dans la continuité du déroulement du procédé de fabrication du carbonate de soude à l'ammoniac, continuité C-'lS l'on ne peut préserver dans des limites acceptatlos que si l'on consent les dépenses d'appareillage correspondantes. C'est ainsi que, dans le livre technique déjà cité, Z. Eank décrit aux pages 182 et suivantes la disposition de cinq colonnes de précipitation dont l'une fonctionne chaque fois comme colonne de rinçage, une autre comme colonne vide pour minimiser les effets des changements de circuits et les trois autres comme colonnes de travail.Il est en même temps nécessaire de disposer de conduites de dimensions suffisamment importantes et de pompes assez puissantes pour que le temps nécessaire aux changements de circuits et les effets en retour sur le déroulement du procédé soient maintenus dans des limited aussi étroites que possible. Etant donné que les difficultés techniques mentionnées sont dues principalement au pouvoir solvant relativement faible de la saumure ammoniacale utilisée comme lessive de rinçage, on a cherché un autre procédé à l'aide duquel on puisse accélérer le processus de rinçage et simplifier l'appareillage nécessaire à sa mise en oeuvre. h cet effet, l'invention concerne un procédé de nettoyage de colonnes de précipitation encombrées d'incrusta- tions de sel du procédé de fabrication de carbonate de soude à l'ammoniac par rinçage de ces colonnes de précipitation avec des solutions contenant de l'ammoniac aqueux, caractérisé en ce que l'on introduit dans la colonne à rincer une solution absorbante qui, après passage par la colonne à rincer, est introduite dans le dispositif de saturation en sel. Ce procédé offre des avantages techniques supplémentaires si, dans la colonne à rincer, on refoule au début du rinçage la solution de précipitation en même temps que la lessive d'absorption directement et sans rinçage intercalaire. La figure jointe est une vue schématique d'un schéma d'écoulement des fluides dans la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Dans le dispositif de saturation en sel du procédé de fabrication de carbonate de soude à l'ammoniac connu jusqu'à maintenant, le sel gemme est dissous dans un milieu aqueux, de préférence dans la lessive d'absorption et la solution obtenue est purifiée. Après filtration, cette solution de sel gemme ammoniacale est amenée en tant que ce que l'on appelle solution de précipitation aux colonnes de précipitation dans lesquelles on fait en mdme temps passer du dioxyde de carbone. A partir de ce dioxyde de carbone et du chlorure de sodium se forme le bicarbonate de soude qui se dépose sous la forme de précipité difficilement soluble tandis que les ions chlore libérés sont captés par l'ammoniac contenu dans la solution avec formation de 'chlorure d'ammonium facilement soluble. Le bicarbonate de soude est enlevé par filtration et, après lavage, il est calciné pour donner du carbonate de soude. Dans le filtrat restant, l'ammoniac est libéré à l'aide d'hydroxyde de calcium et il est séparé par distillation en même temps que le dioxyde de carbone contenu dans la solution. On fait ensuite passer ces gaz dans un absorbeur où ils sont retenus par l'eau. La lessive pauvre en sel gemme retirée de l'absorbeur après la condensation de l'ammoniac et du dioxyde de carbone contient de 50 à 150 g d'ammoniac libre par litre environ et elle a un pouvoir solvant considérablement plus élevé pour les incrustations carbonatées des colonnes de précipitation que les solutions de sel gemme ammoniacales telles que celles encore employées aujourd'hui comme matière première dans le procédé de fabrication du carbonate de soude à l'ammoniac. Par rapport au pouvoir solvant des solutions de sel gemme ammoniacales pour les incrustations carbonatées, le pouvoir solvant des lessives absorbantes peut être jusqu'à neuf fois plus important.Pour obtenir le même effet de nettoyage que celui obtenu par jour avec 600 m3 de solution de sel gemme ammoniacale, on nta plus besoin avec l'utilisation suivant l'invention de lessive absorbante cue de 400 m3 par jour. Mais étant donné qu'avec la lessive absorbante à utiliser suivant l'invention comme liquide de rinçage, c'est non seulement la quantité d'incrustations carbonatées dissoute par unité de volume du liquide de rinçage mais aussi la vitesse de dissolution qui est augmentée, il en résulte d'autant plus une diminution de la durée de rinçage. Pour une colonne de précipitation pour laquelle, avec l'utilisation d'une solution de sel gemme ammoniacale comme liquide de rinçage, une durée de rinçage d'environ 24 heures était nécessaire et il fallait faire passer 150 m3 de liquide de rinçage par la colonne de rinçage, il suffit, avec l'utilisation suivant l'invention de la lessive d'absorption, de 8 heures de rinçage pendant lesquelles on ne doit faire circuler que 50 m3 à l'heure de liquide de rinçage. Les conduites de rin çage et les pompes peuvent donc avoir des dimensions comparati- vement plus faibles qu'avec l'utilisation pratiquée jusqu'à main- tenant d'une solution de sel gemme ammoniacale comme liquide de rinçage dans les colonnes de précipitation du procédé de fabrication de carbonate de soude à l'ammoniac. Un avantage supplémentaire essentiel du procédé suivant l'invention est cependant l'utilisation accrue des colonnes de précipitation du procédé de fabrication de carbonate de soude à l'ammoniac. Dans un groupe de colonnes comprenant quatre colonnes dont, suivant la façon de travailler connue jusqu'à maintenant, chacune à son tour est rincée avec une solution de sel gemme ammoniacale, on dispose, pendant un cycle de quatre jours, de 288 heures pour la production et 96 heures sont nécessaires pour le rinçage. Ceci correspond à une utilisation du groupe de colonnes de 75 %.Lorsque l'on intercale une cinquième colonne comme colonne vide, le degré d'utilisation descend même jusqu'à 60 %. Dans le même groupe mettant en oeuvre le procédé suivant l'invention, pour une durée de rinçage de chaque fois 8 heures, on dispose de 352 heures pour la production tandis que 32 heures seulement sont nécessaires pour le rinçage. Ceci correspond à une utilisation de 91,7 %. Un autre avantage décisif du procédé suivant l'invention consiste en ce que le liquide de rinçage n3 parvient pas immédiatement ensuite dans les colonnes de précipitation. Par le détachement des incrustations, les liquides de rinçage sont forcément chargés aussi de certaines quantités d'impuretés qui étaient soit contenues. dans les incrustations soit détachées par les croûtes et en meme temps que celles-ci des surfaces de refroidissement ferreuses.Tandis que dans la façon de travailler suivant l'art antérieur ces impuretés parvenaient ensuite dans le processus de précipitation du bicarbonate de soude et étaient contenues plus tard dans le produit final, le liquide de rinçage du procédé suivant l'invention passe, après saturation avec du. sel gemme, à la purification de la saumure où les impuretés solubles sont précipitées et séparées en mdme temps que les impuretés insolubles. On obtient donc, sans étape supplémentaire, un produit plus pur. - - Etant donné que, contrairement au procédé connu t'd' ébouillantage1v des colonnes incrustées par liteau chaude et la vapeur, le liquide de rinçage n' est, suivant l'invention, pas jeté, il n'est donc pas nécessaire de vider les colonnes avant le rinçage.On peut plut8t entreprendre un déplacement des solu- tions. Une colonne qui a été branchée pendant 3,5 jours comme colonne de travail est branchée sur le rinçage. A cet effet, on ferme l'alimentation en lessive de précipitation et l'on introduit'un courant partiel de lessive absorbante pendant une durée de 8 heures dans la colonne. On peut encore pendant environ 1,5 heures de temps prélever une suspension de bicarbonate de la colonne de précipitation et la faire passer sur le filtre, puis le degré de conversion diminue. Corrélativement, on diminue aussi l'arrivée de dioxyde de carbone dans la colonne jusqu'à une quantité suffisante pour provoquer l'agitation et le mélange du liquide de rinçage.Ensuite, l'écoule- ment de la colonne est ouvert pendant 8 heures vers le dispositif de saturation en sel où la lessive de rinçage est réunie au reste de la lessive absorbante. Ensuite, l'arrivée de la lessive de rinçage est fermée et l'on réintroduit de la lessive de précipitation dans la colonne de précipitation. Celle-ci déplace la lessive de rinçage et, après 1,5 heure, la colonne nettoyée est nouveau remplie de lessive de précipitation de telle sorte que l'on ;t reprendre l'introduction à plein débit de dioxyde .c carbone. Le nettoyage de la colonne de précipitation est ainsi terminé. Bien entendu, l'invention n'est pas lui zée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits à partir uels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes e réallsa- tion, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENT)ICATI0N 1. Procédé de nettoyage de colonnes de précipitation encombrées d'incrustations de sel du procédé de fabrication de carbonate de soude à l'ammoniac par rinçage de ces colonnes de précipitation avec des solutions contenant de l'ammoniac aqueux, caractérisé en ce que l'on introduit dans la colonne à rincer une solution absorbante qui, après passage par la colonne à rincer, est introduite dans le dispositif de saturation en sel. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans la colonne à rincer, on déplace la solution de précipitation directement et sans rinçage intermédiaire par la solution absorbante.