Brevet FR2517293A1 — publié le 19830603

Procédé de précipitation d'un produit de réaction solide à partir de produits réagissants liquides et/ou gazeux. l,a présente invention concerne un procédé de pré- cipitation d'un produit de réaction so Lide à partir de produits réagissants liquides et/ou gazeux, notamment pour la précipitation de (NH 4)4 (U/Pu)202 (Co) par une réaction chimique d'une solution de nitrate d'uranyle- plutonyle dans l'acide nitrique, avec une solution de car- bonate d'ammonium dans un appareil de précipitation. Il est courant d'utiliser comme appareil de pré- cipitation des cuves plates qui ont une surface de base étroite et allongée, relativement réduite, et dont les déux côtés ont une surface particulièrement grande pour former ainsi un espace intérieur en forme de fente ser- vant de chambre à précipitation En raison de cette géo- métrie, l'appareil de précipitation est str en ce qui con- cerne les réactions en chatne. Ces cuves plates fonctionnent de façon disconti- nue, c'est-à-dire que la cuve est d'abord remplie d'une solution de carbonate d'ammonium et chauffée, et qu'en- suite une solution de nitrate d'uranyle-p Lutony Le dans l'acide nitrique est additionnée par charges Les deux solutions peuvent tre mélangées par agitation Le carbo- nate d' ammonium usé est complété par barbotage de gaz ammoniac et d' anhydride carbonique Te chargement et la vidange de ces cuves plates, ainsi que le chauffage et le refroidissement des produits de réaction mélangés qui s'y trouvent entratnent des temps morts importants et par conséquent, le débit par ces cuves est relativementfaible. Pour obtenir une stabilité mécanique suffisante, ces cuves plates ne peuvent être faites qu'en acier E Lles ne permettent pas EareonséquentunconttÈlevisuel du déroulement des réactions. L'invention a donc pour objet d'augmenter le débit par l'appareil de précipitation sans en sacrifier la sécu- rité et de rendre ainsi plus rentables Les opérations de production dans lesquelles la précipitation de produits -o; Ldes de réaction constitue une piase de réaction. Jour atteindre cet objet, un procédé selon L'invention du genre mentionné en préambule se carac- trise par Le fait que l'apparei L de précipitation est constitué par un appareil de rectification avec une co- onne à pl ateaux perforés -et un fond de colonne à l'ex- trémité inférieure de La colonne, que Les produits réa- issants Liquides sont anenés dans La colonne à plateaux pour passer en un flux continu dans cette colonne vers le fond de colonne tandis que -es produits réapissants gazeux circulent à contre-courant Par rapport aux pro- duits réaeïssants liquides, en partant du fond de colon- ne pour traverser les p Lateaux perforés; et que le pro- duit de réaction solide peut être prélevé sous forme dl une suspension au fond de colonne de l'appareil de rec- tification. Dansun appareil de rectification de ce genre, les produits de réaction solides peuvent être précipités du mélange des produits réagissants pendant leur passage dans l'appareil de rectification de sorte qu'il est pos- sible d'effectuer aussi bien un chargement continu du produit réagissant dans l'appareil de précipitation qu' un prélèvement continu de suspension avec les produits de réaction solidesprécipités l'appareil de rectifica- tion peut en outre être réalisé très étroit et en verre, de sorte qu'il est possible qu'il soit à la fois s r en ce qui concerne Les réactiors en chatne sans autre dépenses et d'effectuer un contrôle visuel du déroulement des réac- tions dans l'appareil. Un appareil comportant une colonne à plateaux pe:rforés et un fond de colonne destiné à la distillation fractionnée de constituants multiples, comme par exemple du pétrole brut, est bien connu Cet appareil connu n' est toutefois pas oonçu pour des réactions chimiques de précipitation mais plutôt pour des opérations de sépara- 3 tion purement physiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparattront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel: La figure unique représente un exemple de réa- lisation de l'invention. La Figure représente donc un appareil de pré- cipitation 1 pour la mise en oeuvre du procédé de l'in- vention, avec un tube de verre disposé verticalement comportant une colonne à plateaux perforés la A l'ex- trémité inférieure de la colonne à plateaux la, le tube de verre comporte un fond de colonne 2 tandis qu'à son extrémité supérieure se trouve un condenseur constitué par un serpentin de refroidissement 4 La colonne à plateaux la du tube de verre contient une série de pla- teaux perforés lb disposés les uns au-dessous des autres, prévusavec des trous et dont chacun comporte un déver- soir lc consistant en un tube qui traverse le plateau et qui aboutit au plateau lb qui se trouve au-dessous ou au fond de colonne 2. Au-dessus du plateau perforé supérieur lb, un tube de charge 7 pour une solution de carbonate d'am- monium débouche dans la colonne à plat-eaux la du tube de verre de l'appareil de rectification 1 Entre le pla- teau supérieur lb et celui qui se trouve immédiatement au-dessous débouche un autre tube de charge 6 pour ame- ner une solution de nitrate dturanyle-plutonyle dans l'acide nitrique à l'intérieur de là colonne à plateaux la de l'appareil de rectification 1. Entre le plateau perforé supérieurs lb et le serpentin de refroidissement 4 se trouve dans le tube de verre de l'appareil de rectification 1 un dia- phragme 5 collecteur de condensat qui comporte un ori- fice central de passage A ce diaphragme 5 collecteur de condensat est relié un tube 9 de prélèvement de con- densat qui est prévu avec une soupape d'arrêt et qui est branché sur un tube de dérivation 10 débouchant dans le fond de colonne 2 dé l'appareil de rectification 1. Un tube 12 d'arrivée de gaz comportant une soupape d'arrêt, et destiné à de l'anhydride carboni- que débouche dans le tube de verre de L'appareil de rec- tification 1 entre le plateau perforé inférieur lb de la colonne à plateaux la et le fond de colonne 2 Le tube de verre comporte en outre, entre le plateau perforé in- férieur lb et le fond de colonne 2 un dispositif 3 de ré- glage de niveau pour le fond de colonne 2. Le fond de colonne 2 de l'appareil de rectifi- cation 1 comporte une branche en dérivation 20 dans la- quelle est disposé un dispositif 21 de chauffage électri- que. Au-dessous de la branche en dérivation 20, dans le fond de tcolonne 2 du tube de verre de l'appareil de rectification 1 aboutissent encore un tube d'arrivée 14 pour le gaz 7 ammoniac et un tube de prélèvement 13 pour la suspension Au-dessus du serpentin de refroidissement 4, l'extrémité supérieure extérieure du tube de verre de l'appareil de rectification 1 est reliée à un tube 11 de sortie de gaz - 23 Te tube 13 de prélèvement de suspension, prévu avec une pompe 18, est relié par une soupape d'arrêt à un tube d'arrivée 15 aboutissant à la branche de dériva- tion 20 De plus, le tube 13 de prélèvement de suspension est relié par l'intermédiaire d'un échangeur thermique 17 avec le tube de charge 7 pour la solution de carbonate d'ammonium Le tube 13 de prélèvement de suspension est en outre relié à un tube de prélèvement de suspension pré- vu avec une soupape d'arrêt Letube de charge 7 introduit une solution liquide de carbonate d'ammonium et le tube de charge 6 introduit une solution de nitrate d'uranyle- plutonyle dans l'acide nitrique, dans la colonne à plateaux la de l'appareil de rectification 1 De plus, de l'anhydri- de carbonique est introduit dans l'appareil deleetifica- tion 1 par le tube d'arrivée de gaz 12, et du gaz ammo- niac par la conduite d'arrivée 14. En fonctionnement permanent, la solution de car- bonate d'ammonium amenée par le tube de charge 7 et la solution de nitrate d'uranyle-plutonyle dans l'acide ni- trique provenant du tube de charge 6 circulent sous l'effet de Leur propre poids, en un flux permanent par les plateaux individuels lb, par les déversoirs le reliant les plateaux, pour aboutir au fond de co- lonne 2. Du gaz carbonique provenant de la conduite d'arrivée de gaz 12 et du gaz ammoniac provenant de la conduite d'arrivée de gaz 14 circulent à contre- courant, à partir du bas dans la colonne à plateaux perforés la de l'appareil de rectification 1, vers la partie supérieure du tube de verre oh se trouve le serpentin de refroidissement 4 Pendant la durée de sé- jour de ces corps réagissants dans la cascade de pla- teaux perforés, du carbonate d' ammonium-uranyle-pluto- 13 ny Le est précipité en tant que produit de réaction so- lide et il arrive fina Lement sous forme d'une suspen- sion dans le fond de colonne 2. Dans Le fond de colonne 2, la suspension est chauffée au moyen d'un dispositif de chauffage 21 De plus, de la suspension est pompée à l'aide de la pompe 18 par la conduite 13 de prélèvement de suspension et elle est ramenée aussi bien dans la branche de dériva- tion 21 par le tube de charge 15 que dans la colonne à plateaux 1 par le tube de charge 7 Il se produit ainsi 23 une usure de cristaux de carbonate d'ammonium-uranyle- plutonyle pour en améliorer la structure cristalline. Ta suspension de carbonate d'ammonium-uranyle- plutonyle peut finalement être soutirée par le tube de sortie 16 et, par filtration, du carbonate d'ammonium- uranyle-plutonyle solide est disponible pour un traite- ment ultérieur. De l'eau qu L tombe sous forme d'un condensat dans le diaphragme collecteur 5 peut au moins en partie tre ramenée par le tube de dérivation 10 dans le bas de colonne 2 Le temps de séjour des corps réagissants dans la colonne à plateaux 1 peut être réglé par le débit d'eau dans le tube de dérivation 10 L'excédant d'eau est éli- iné par le tube de prélè vement du condensat. Avec Le procédé selon L'invention, l'appareil de rectification 1 peut recevoir à l'heure 20 litres de solution de nitrate d'uranyle-plutonyle dans l'acide nitrique et 20 Litres de solution de carbonate d'amnmonium. De plus, un mètre cube de gaz carbonique et un mètre cube de raz d'amironiac siont introduits à J 'heure dans Hlappa - reil de rectification 1 Au moyen du réglage effectué par le dispositif 3 de rélage de niveau de remplissage sur le bas de cotonne 2 de l'appareil de rectification 1, litres à i'heure de suspension de carbonate d'ammonium- uranyloe-plutonyle peuvent atre prélevés de façon conti- tinue. REVENDICATIONS I Procédé de précipitation d'un produit de réaction solide à partir de corps réagissants liquides ou gazeux, notamment pour la précipitation de (Ei 4)4 (u/pu)202 (Co 3)3) par réaction chimique d'une solution de nitrate d'uranyle-p Lutonyle dans l'acide nitrique avec une solution de carbonate d'ammonium dans un appa- reil de précipitation, procédé caractérisé en ce que l'appareil de précipitation consiste en un appareil de rectification ( 1) avec une colonne à plateaux perforés (la) et un fond de colonne ( 2) à l'extrémité inférieure de la colonne A p Lateaux (la), que les corps réagissants liquides sont introduits dans la colonne à plateaux (la) et circulent en un flux continu par la colonne à plateaux (la) jusqu'au fond de colonne ( 2) tandis que des corps réagissants gazeux circulent à contre-courant des corps réagissants liquides, à partir du fond de colonne ( 2) par la colonne à plateaux (la), et que le produit de réaction solide est prélevé sous forme d'une suspension dans le fond de colonne ( 2) de l'appareil de rectifi- cation ( 1). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un courant de circulation est produit dans la suspension, dans le fond de colonne ( 2). 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension est chauffée dans le fond de co- lonne ( 2). 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de la suspension est ramenée du fond de colonne ( 2) dans la colonne à plateau (la). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz sortant à l'extrémité supérieure de la colonne à plateaux la passe par un condenseur ( 4) et que le condensat -est prélevé. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le condensat provenant du condenseur ( 4) est ramené dans la colonne à plateaux (la) de l'appareil de rectification ( 1). 7 -Procédé selon la revendication 5, caracté- risé en ce que le condensat provenant du condenseur ( 4) est ramené dans Le fond de colonne ( 2) de l'appareil de rectification ( 1). R Appareil de dissolution, notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, appareil caractérisé en ce qu'un fond de co Lonne ( 2) disposé à l'extrémité inférieure de la colonne à plateaux (la) comporte un dispositif de chauffage ( 21). 9 Appareil selon la revendications, carac- térisé en ce que le dispositif de chauffage ( 21) se trouve dans une branche à dérivation ( 20) sur le fond de colonne ( 2).