Brevet FR2534571A1 — publié le 19840420

Ia production de sulfites de sodium s'effectue généralement sur la base de procédés connus et évidents consistant à faire réagir une solution saturée ou sursaturée de carbonate de sodium avec du dioxyde de soufre gazeux. La composition des produits de la réaction est déterminée par la concentration des composants de la reaction, et ainsi on peut produire par une modification de la concentration le sulfite de sodium, le bisulfite de sodium et le pyrosulfite de sodium selon les équations réactionnelles suivantes 2Na2CO2+SO2+H,O = 2NaHCO3+Na2SO3 2NaHC03+S02 = Na2sO3+H20+2cOz Na2SO3+SO2+H2O = 2NaHSO 3 Na2SO 3+502 = Na2S2 5 I1 s'agit de réactions consécutives.Le bisulfite de sodium formé peut être transformé en pyrosulfite de sodium par addition de carbonate de sodium et de dioxyde de soufre 2NaHSO3+Na2CO3+2502 = 2Na 2S205+H20+C02 Il est possible de produire l'un quelconque des sulfites seul, et il est également possible de produire l'ensemble des trois sulfites, séparés l'un de l'autre, dans le même procédée On peut produire les sulfites de potassium de la marne manière à partir de carbonate de potassium et d'hydroxyde de potassium, respectivement. Autrefois, on effectuait la réaction hétérogène de la phase liquide-gazeuse dans des équipements de barbotage conçus pour un fonctionnement discontinu. Le faible rendement et les inconténien*s des équipements à fonctionnement discontinu sont bien connus. On a récemment utilise un procede à colonne de mousse. Cependant l'application de ces colonnes de mousse continues et intenses modernes1 dans la production de sulfites comporte plusieurs inconvanients. La solubilite de l'intermédiaire bicarbonate de sodium et sulfite de sodium est faible à la température de travail. Pour un fonctionnement optimal, pour obtenir la concentration elevée correspondante, il serait souhaitable de procéder à l'addition simultanée de la quantité requise de carbonate de sodium. Cependant, de cette manière, à un certain moment de la réaction s'amorce une précipitation importante qui provoquerait un encrassage complet de la colonne de mousse. Pour éviter ceci, on ajoute continuellement au système de saturation la quantité requise de carbonate de sodium. Un autre inconvénient substantiel de ce procédé est que la condition la plus importante d'un fonctionnement sans problème de la colonne de mousse est le maintien de la vitesse et de la pression de gaz requises, respectivement, ainsi que d'une circulation ininterrompue de liquide pour la formation de la phase mousseuse. Toute perturbation de équilibre gaz-liquide avec la grande quantité de phase solide présente mène facilement à un encrassement. Lors des interruptions1 la pollution de l'environnement par le dioxyde de soufre est pratiquement inevitabl-e. Le but du procédé de l'invention est de perfectionner les procedés connus et de mettre au point un procédé et un équipement fonctionnant de manière continue, éliminant le danger d'encrassement fréquent et de pollution de l'environnement causé par le procédé à colonne de mousse prétendu moderne. Le volume, le coût de l'investissement et les coûts de fonctionnement de lwequipement selon l'invention sont considérablement plus faibles que ceux des équipements connus. L'invention concerne un procédé de production continue de sulfites de sodium et de potassium dans lequel on amène une solution saturée ou sursaturée de carbonate de sodium, de carbonate de potassium ou d'hydroxyde de potassium, respectivement, en contact avec du dioxyde de soufre gazeux dans un équipement de traitement thermique permettant un mélange intense, puis où l'on mélange le mélange réactionnel selon les besoins, avec du carbonate de sodium ou du carbonate de potassium pour obtenir la réaction désiree, on disperse le mélange, on le porte à température constante et on homogénéise. Le point principal du procédé de l'invention est que l'on amène une solution saturée ou sursaturée du produit de départ en contact intensif avec du dioxyde de soufre et qu'on ajoute des additifs selon les besoins en quantité adéquate dans un réacteur formant unite de mélange statique de manière telle que la matière qui y pénètre, se déplaçant en continu dans une direction axiale, est separée en flux partiels à l'aide d'éléments de mélangez que l'on modifie de façon continue et inversée la vitesse et la direction de chaque flux partiel, puis qubn amène les flux partiels de vitesse et de direction différentes en contact l'un avec l'autre avec certaines parties du réacteur aux fins de mélange intense, puis qu'on forme périodiquement de nouveaux flux partiels et espaces de contact jusqu'a formation du produit final désiré. L'équipement dans lequel le procédé selon l'invention est conduit se compose de récipients pour le produit de départ, et d'un ou plusieurs réacteurs formant unités de mélange statiques qui conviennent pour la transmission de la chaleur, d'un appareil d'alimentation et d'un appareil pour l'écoulement forcé. Les principales caractéristiques de 1'équipement de 1tinvention sont que sous une enveloppe sont disposées en parallèle une ou plusieurs unités de mélange statiques convenant pour différentes transmissions de chaleur à différents endroits, que l'on trouve des éléments de mélange statiques le long de l'axe et des tubes bordés par la paroi du réacteur et faisant tourner la matière qui s'écoule alternativement vers la droite et vers la gauche, et qui sont formés avec un diamètre qui va en s'élargissant et en se contractant, qu'en outre le réacteur est equipé d'une entrée appro priée pour charger le produit de départ, d'une ou plusieurs entrées pour introduire un additif et/ou un gaz et d'une ou plusieurs sorties pour enlever les produits. L'avantage du procédé selon l'invention est que ledit procédé peut être utilisé en fonctionnement continu ou discontinu, qu'en conséquence des avantages connus des éléments de mélange appliqués dans le réacteur il ne se forme pas de dépôt-, que la probabilité d'encrassement est réduite au minimum et que le dioxyde de soufre gazeux est complétement absorbé et qu'on ne peut ainsi avoir de pollution de l'environnement. Un autre avantage du procédé de l'invention, contrairement à d'autres procédés et equipements antérieurs, est qu'il est insensible à la vitesse et à la concentration du dioxyde de soufre gazeux et que, dans certains cas, on peut également utiliser du dioxyde de soufre gazeux pur.L'introduction de dioxyde de soufre gazeux dans le réacteur peut s'effectuer par injection sous pression ou injection déclenchée par ltécoulement du mélange réactionnel. L'équipement peut également fonctionner comme équipement fermé sous pression, si necessaire. Un autre avantage du procédé selon l'invention est que la possibilité de porter indépendamment à température constante différentes parties du réacteur rend possible la modification de l'équilibre de la réaction dans le réacteur. Le procédé de l'invention pour un fonction nement discontinu est présenté dans 1exemple 1, pour un fonctionnement continu dans l'exemple 2, à l'aide des figures 1 et 2, respectivement. Exemple 1. Pour produire du bisulfite de sodium on verse une solution saturée de 1000 g de carbonate de sodium dans la cuve de départ (1), puis on la comprime à travers l'unité de mélange statique (3) portée à une température de 400 40 C avec la pompe de transport (2) à raison de 6oo litres/h, tandis qu'on introduit à partir du cylindre à dioxyde de soufre (4) du dioxyde de soufre gazeux à 20 % dans l'unité de mélange (3) a raison de 50 litres/h. Le diamètre intérieur de l'unité de mélange en forme de tube (3) est de 22mm, sa longueur est de 1000 mm, et il y a 22 pièces d'éléments de mélange statique de 20 mm de diamètre et 40 mm de longueur dans lXunité (3).La moitié des éléments du tube qui se contractent d'un côté et se dilatent de l'autre côté tournent vers la droite1 et vautre moitié vers la gauche. En passant à travers le réacteur sous un mélange intense le dioxyde de soufre gazeux est completement absorbé. La bouillie cristalline de melange carbonate de sodium-sulfite de sodium ayant partielliement réagi parvient à la cuve (1) d'où elle recircule vers le réacteur (3). Le produit de départ recyclé en l h de cette manière est complètement transformé en sulfite de sodium tandis que le dioxyde de soufre gazeux ne quitte pas du tout l'appareil. Exemple 2. Pour la production de sulfite de sodium, de bisulfite de sodium et de pyrosulfite de sodium on presse une solution saturée de carbonate de sodium de la cuve (l) dans le réacteur (3) composé d'unités de mélange statiques à l'aide de la pompe (2) à raison de 600 1/h, tandis qu'à raison de 50 l/h du dioxyde de soufre gazeux à 20 % est introduit dans le réacteur (3) aux entrées de gaz ( 4,5). Le réacteur (3) maintenu -a une température constante de 400C et disposé en serpentin à 50 m de longueur et 20 mm de diamètre et il est rempli d'éléments de mélange statiques qui tournent vers la gauche et vers la droite et une extrémité se contracte et l'autre se dilate. Dans l'entrée (5) qui est à 24 m de la partie antérieure du réacteur, on ajoute du carbonate de sodium solide à partir du récipient d'alimentation (6) pour la formation de pyrosulfite. les produits réactionnels formés sont enlevés dans l'ordre suivant : de la sortie (7) qui est à 9 mètres de la partie antérieure du réacteur on retire du sulfite de sodium, de la sortie (8) qui est a 18 mètres de la partie antérieure on retire du bisulfite de sodium, et de la sortie (9) qui est à I'extrémité du serpentin on retire du pyrosulfite de sodium. REVENDICATIONS. I. Procédé de production de sulfites de sodium ou de potassium a partir d'une solution saturée ou sursaturée de carbonate de sodium, de carbonate de potassium et d'hydroxyde de potassium, respectivement, où l'on amène le mélange réactionnel au contact de dioxyde de soufre gazeux dans un équipement de traitement thermique permettant un mélange intense, puis où l'on disperse le mélange réactionnel par addition de carbonate de sodium et de carbonate de potassium, respectivement, en une quantité suffisante pour conduire la réaction désirée, et où l'on porte à température constanté et on homogénéise le mélange réactionnel, caractérisé en ce qu'on met de façon intensive une solution saturée ou sursaturée du produit de départ au contact de dioxyde de soufre et d'un additif ajouté le cas échéant en une quantité adéquate dans un réacteur formant une unité de mélange statique de-manière telle que la matière qui pénètre en se déplaçant de façon continue en direction axiale soit séparée en flux partiels a l'aide d'éléments de melange, en ce que la vitesse et la direction de chaque flux partiel sont modifiées de façon continue et inversée, puis en ce que les flux partiels de vitesse et de direction différentes sont mis en contact les uns avec les autres dans certaines parties du réacteur aux fins de mélange intense, puis en ce que de nouveaux flux partiels et espaces de contact se forment périodiquement jusqu'à absorption complète du dioxyde de soufre et formation des produits finals désirés, respectivement, en ce que les produits apparaissent dans l'ordre sulfite, bisulfite et pyrosulfite aux sorties espacées de façon appropriée le long de l'axe du réacteur. 2.Equipement pour la production de sulfites de sodium ou de potassium contenant un ou plusieurs réacteurs formant une unité de mélange statique et approprié au traitement thermique, des cuves contenant les produits de départ, des appareils de charge et un appareil pour l'écoulement forcé, caracterisé en ce que dans la ou les unité(s) de mélange statique(s) munie(s) d'une enveloppe, appropriée(s) à différentes transmission de chaleur en différents endroits, se trouvent des éléments de mélange statiques le long de l'axe, et des tubes bordés par la paroi du réacteur faisant tourner la matière qui s'écoule alternativement vers la droite et vers la gauche et qui sont formés avec un diamètre qui va en s'élargissant et en se contractant, et en outre en ce que le réacteur est équipé d'une entrée appropriée pour introduire le produit de départ, d'une ou plusieurs entrées pour introduire un additif et/ou un gaz et d'une ou plusieurs sorties pour enlever les produits.