Brevet FR2356597A1 — publié le 19780127

L'invention a pour objet un procédé de refroidissement de solutions de soude caustique concentrées, provenant de cellules à diaphragme. On sait que la soude caustique produite par électrolyse du chlorure de sodium dans des cellules à diaphragme est habituellement concentrée jusqu'à une concentration de 50 do NaOH, Au cours de l'opération de concentration, la majeure partie du chlorure de sodium contenu dans les lessives sortant de l'électrolyse se trouve précipitée. Toutefois, la solution de soude concentrée à 50 % qui sort de l'unité de concentration aux environs de 90 C contient encore un minimum de 2,6 fó de Nazi. Ceci peut être une gêne pour l'utilisation ultérieure de la solution de soude caustique soit parce que la tenèur en NaCI est incompatible avec l'utilisation souhaitée de la soude caustique, soit que lton craigne des dépôts de cristaux lors du refroidissement naturel de la solution dans les stockages. Dans bien des cas, on est donc amené à effectuer un refroidissement artificiel de la solution concentrée à 50 % et 90 C pour l'amener aux environs de 35 C et provoquer ainsi la précipitatiog rapide des cristaux de sel que lton sépare de la solution par un procédé classique : décantation, filtration ou centrifugation.- Par ce processus, il est possible''de réduire la teneur en chlorure de sodium de la solution de soude concentrée jusqu'à 1,1 % de NaCl. Le procédé couramment utilisé pour l'opération de refroidissement consiste à faire circuler la solution de soude sur la surface d'un échangeur refroidi par de l'eau. Ce propédé n;est pas sans inconvénientS car les surfaces d'échange ont tendance à se garnir plus ou moins rapidement de cristaux de sel précipité, ce qui réduit les échanges de chaleur et oblige à un arrêt de l'installati'on pour lavage. Par ailleurs, les cristaux précipités lors du refroidissement et qui échappent å la séparation restent dans la solution refroidie et risquent de décanter dans les stockages. En fait, le refroidissement artificiel jusqu'à 35 C n'empêche pas le refroidissement de se poursuivre naturellement dans les stockages, avec comme conséquence une nouvellé précipitation de cristaux. Enfin, le refroidissement artificiel restitue une solution à une température de 35 C qui n'est pas très éloignée de la température de solidification qui est de 12oC, ce qui contraint 'a un réchauffage onéreux par la vapeur en cas de stockage prolongé ou de transport à longue distance de la solution de soude. A la suite de recherches poussées, la demanderesse a mis au point un procédé de refroidissement obviant à la plupart des inconvénients précités. Selon le procédé de l'invention, on effectue le refroidissement de la solution de soude concentrée sortant du concentrateur par détente sous vide poussé, ce qui permet de supprimer la majeure partie de la surface d'échange susceptible de s1 incruster, tandis que la vapeur d'eau émise par la solution au cours de la détente peut être condensée par mélange dans la solution refroidie et séparée des sels précipités, ce qui permet de restituer une solution réchauffée et de se prémunir de ce fait contre tout risque de précipitation ultérieure de cristaux et contre le risque de prise en masse de la solution dans les stockages. L'invention vise également une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comportant un étage de détente constitué d'un certain nombre de détendeurs coopérant avec un dispositif de refroidissement complémentaire, et un dispositif de séparation de cristaux, ainsi qutun étage de condensation constitué par un certain nombre de condenseurs. L'invention sera mieux comprise a' la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif,en se référant au dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement un certain nombre détaxes de détente et de condensation différents. La solution à refroidir est introduite par la tubulure (a) dans le premier détendeur D1, elle en sort par le conduit (b) pour passer au second détendeur 1)2 et par (c) passe au troisième détendeur D3. La solution ainsi refroidie est introduite par la conduite de la liaison (d) dans le refroidisseur complémentaire R. Elle contient des cristaux en suspension qui sont séparés dans le dispositif de séparation S alimenté par la conduite de liaison (e).. Les cristaux séparés sont déchargés en (f) et la solution clarifiée est reprise par l'intermédiaire de la tuyauterie (g) par la pompe P qui l'envoie, par l'intermédiaire de la canalisation (h), jusqu'au condenseur C3. Dans celui-ci, la solution froide condense la vapeur émise par le détendeur D3 relié au condenseur C3 par la tuyauterie (n). Elle passe par la tuyauterie (i) au condenseur C2 où est condensée la vapeur issue du détendeur D2 auquei il est relié par la tuyauterie (m). Le conduit (j) permet à la solution de passer au condenseur C1 relié au détendeur D1 par la tuyauterie (1) par laquelle la vapeur séparée en Dt gagne le condenseur C1 où elle est condensée. Enfin, la solution réchauffée est extraite par (k) pour être dirigée vers les dispositifs de stockage. Les gaz incondensables qui risquent de se trouver dans le condenseur C1 passent par le conduit (p) dans le condenseur C2. Ils sont extraits de C2 vers C3 par le conduit (q) et finalement de C3 par un éjecteur E relié à C3 par la conduite de liaison (r). A titre indicatif, une solution qui serait amenée au détendeur D1 à 900C pourrait en sortir à 77 C puis être refroidie à 64 C dans le détendeur D2 et 'a 51 C dans le détendeur D3. Le refroidisseur complémentaire final R amènerait les solutions 'a 35 C, Celles-ci, après séparation des cristaux seraient retournées au condenseur C3 où elles seraient réchauffées à 48 C puis à 61 C dans le condenseur C2 et à 74 C dans le condenseur Cl. 73 % de la chaleur à échanger peut ainsi l'être dans les appareils du procédé sans surface d'échange, donc sans risque a incrustation gênante. Par ailleurs, la solution est réchauffée gratuitement à 74 C, ce qui représente une économie de 60 kg de vapeur par tonne de solution par rapport au procédé couramment employé. Enfin, la solution ainsi réchauffée peut dissoudre près du double de la quantité de chlorure de sodium soluble à la température de séparation de 35 C, ce qui met l'utilisateur à l'abri des risques de précipitation ultérieure. Il est évident que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, en référence au dessin annexé, mais quelle englobe toutes les modifications et variantes issues du même principe de base. C'est ainsi que les chiffres indiqués ci-dessus le sont å titre purement indicatif et peuvent avoir des valeurs très différentes selon le réglage-des appareils et selon le nombre des détendeurs et des condenseurs constituant l'unité qui fonctionnerait selon le procédé. il convient également de noter que le refroidisseur complémentaire R peut être réalisé en tenant compte des enseignements du brevet français de la demanderesse, N 1 397 491 du 21 mars 1964, relatif à un procédé d'injection de gaz liquéfié. La combinaison des deux procédés peut permettré de réaliser la totalité du refroidissement sans aucune surface d'éehange. REVENDICATIONS 1. Procédé de refroidissement d'une solution de soude caustique concentrée provenant de cellules à diaphragme, caractérisé par le fait que le refroidissement est obtenu par détente sous vide poussé de ladite solution, la vapeur séparée par la détente étant condensée par la même solution qui a subi un refroidissement complémentaire et une séparation des cristaux précipités, de ce fait une grande partie du refroidissement est réalisée sans surface d'échange, donc sans risque d'incrustation de celleci, et la solution de soude débarrassée des cristaux précipités par refroidissement se trouve réchauffée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la solution de soude débarrassée des cristaux précipités par refroidissement est envoyée au stockage à une température suffisamment élevée pour éviter tout risque de précipitation ultérieure et de prise en masse de la solution concentrée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le refroidissement complémentaire est réalisé par injection de gaz liquéfié, ce qui permet de supprimer totalement les surfaces d'échange 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel la solution de soude caustique provenant des cellules à diaphragme est concentrée à 50 $ Wa S. 5. Installation destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle comporte un étage de détente constitué d'un certain nombre de détendeurs coopérant avec un dispositif de refroidissement complémentaire, et un dispositif de séparation de cristaux, ainsi qu'un étage de condensation constitué par un certain nombre de condenseurs.