Brevet FR2533204A1 — publié le 19840323

La présente invention est relative à une unité de synthèse d'acide chlo- rhydrique en solution, du type intégrée Pour fabriquer de l'acide chlorhydrique en solution à partir de chlore et d'hydrogène, il faut: brûler l'hydrogène et le chlore dans un four, absorber dans de l'eau le gaz chlorhydrique produit, refroidir la solution car l'absorption est exothermique, traiter les gaz non absorbés. Pour effectuer ces opérations, plusieurs appareillages sont nécessaires un brûileur, un four de réaction, un absorbeur-refroidisseur, une colonne de queue. La demanderesse a déjà regroupé un certain nombre de ces éléments en un seul appareil schématisé par la figure 1. L'unité de synthèse comprend deux parties distinctes. La première regroupe le brûleur 1, l'ensemble four-échangeur-absorbeur 2, le séparateur 3. La deuxième est constituée par la colonne de queue 4. Le brûleur I comporte une entrée pour le chlore et une entrée pour l'hydro- gène. -Le four-échangeur-absorbeur 2 comporte une chambre de combustion 5 Le four 6 comporte également un élément de distribution 7 avec une entrée pour la solution d'absorption. L'échangeur-absorbeur 8 se compose d'un empilement de blocs d'échange à canaux verticaux ou de tubes verticaux. o Le séparateur 3 est un -élément avec deux sorties étagées pour assurer une garde: une pour l'acide;produit, l'autre pour les gaz non absorbés Un disque de sécurité 9, muni d'un panier pare-éclats 10, en constitue le fond Un col- lecteur d'échappement 11, permet d'éviter les projections extérieures d'acide en cas de rupture du disque de sécurité. La colonne de queue 4 est constituée d'un empilement d'éléments Le gaz chlorhydrique non absorbé dans l'absorbeur arrive dans le bas de la colonne de queue 4 L'eau ou une solution d'acide dilué arrive dans le haut de la colonne de queue 4 Les gaz inertes sont rejetés dans l'atmosphère (la teneur en acide chlorhydrique doit être inférieure à 50 ppm). -2- Cette unité semi-intégrée présente certains avantages L'une des principa- les particularités des fours de synthèse est 'la disposition du brûleur Contrai- rement aux autres fours classiques, le brûleur est placé à la partie supérieure de la chambre de combustion dirigeant la flamme vers le bas Cette conception permet de disposer les éléments actifs du procédé les uns en dessous des autres et de constituer un appareil dans lequel sont assurés successivement la synthèse du gaz chlorhydrique, l'introduction de la solution absorbante, l'absorption du gaz chlorhydrique, le refroidissement de la solution concentrée. La solution s'écoule par gravité à l'intérieur de l'appareil Elle ruisselle sur la paroi intérieure de la chambre de combustion puis descend en cascades dans les canaux verticaux des blocs ou dans les tubes tout en s'enrichissant en acide chlorhydrique et en se refroidissant efficacement avant de sortir, concentrée et froide, par l'orifice latéral du séparateur 3, les gaz suivent le même chemin en s'appauvrissant en acide chlorhydrique et sortent de l'unité par un autre orifice latéral du séparateur 3 Cette conception élimine tout risque de débordements et d'éclaboussures sur le brûleur. Le gaz chlorhydrique et la solution sont donc à courants parallèles et de même sens Par contre, l'eau de refroidissement circule à contre-courant Isolé( de l'extérieur par une enveloppe métallique, à l'intérieur de laquelle sont em- pilés les blocs ou les tubes d'échange, l'eau pénètre dans l'unité par la tubu- lure latérale inférieure Par l'intermédiaire de canaux perpendiculaires aux ca- naux absorbeurs, elle remonte de bloc en bloc ou de chicane en chicane dans le cas de tubes vers la chambre de combustion qu'elle refroidit en circulant au- tour de sa surface cylindrique extérieure et à l'intérieur de sa tête dont la paroi est creuse Enfin, l'eau sort de l'unité par la tubulure latérale supé- rieure de l'enveloppe Même en utilisant des gaz chlore et hydrogène très purs, il est recommandé de fonctionner avec un excès d'hydrogène Cet excès constitue un inerte D'autre part, mûme en produisant un acide concentré ( 33 % par exempl E et même si cet acide sort froid, il y a toujours une certaine pression partielle de gaz IC 1 au dessus de la solution très concentrée en H Cl Les gaz sortant du séparateur 3 contiennent donc une certaine quantité de gaz chlorhydrique (faibl E lorsque les conditions sont normales). On ne peut envoyer dans l'atmosphère ce gaz chlorhydrique et c'est pourquoi l'installation est équipée d'une colonne de queue 4 qui reçoit à sa base les gaz à épurer sortant du séparateur 3 et en son sommet la quantité d'eau pure ou d'une solution d'àcide dilué nécessaire à la production de l'acide concentré dé- siré. 3- Il est évident que la colonne de queue 4 à utiliser est plus importante lorsque les gaz chlore et hydrogène contiennent beaucoup d'inertes ou lorsque l'on produit un acide très concentré ( 37 % par exemple). La colonne de queue 4 est placée au dessus de l'ensemble four-échangeur- absorbeur-séparateur pour que la solution enrichie en acide qui en sort et qui constitue la solution d'absorption puisse s'écouler par gravité jusqu'à l'élé- ment de distribution de l'ensemble. Toutefois cette unité présente encore un certain nombre d'inconvénients compacité incomplète, temps de réponse relativement important entre l'absorbeur et la colonne de queue, nécessité de tuyauteries de liaison entre appareil et colonne de queue, etc Le but principal de l'invention est de pallier ces inconvénients Le but est atteint selon l'invention qui consiste en une unité de synthèse d'acide chlorhydrique en solution comprenant un brûleur, un four-échangeur-absorbeur, un séparateur, et une colonne de queue. Les trois premiers éléments étant déjà disposés verticalement l'un au des- sous de l'autre dans un mdme appareil, unité caractérisée en ce que la colonne de queue est-placée au dessous du séparateur dans cet appareil, constituant ainsi une unité totalement intégrée. La figure 2 illustre, à titre indicatif et non limitatif l'invention. L'unité de synthèse intégrée comprend le brûleur 1, l'ensemble fouréchangeur-absorbeur 2, le séparateur 3, la colonne de queue 4. Le br leur I comporte une entrée pour le chlore et une entrée pour l'hy- drogène Le four-échangeur-absorbeur 2 comporte une chambre de combustion 5. Le four 6 comporte également un élément de distribution 7 avec une entrée pour la solution d'absorption L'échangeur-absorbeur 8 se compose d'un empilement de blocs d'échange ou de tubes Le séparateur 3 est constitué d'une enceinte comportant une garde hydraulique et deux sorties t une centrale et axiale pour les gaz non absorbés dirigés dans la colonne de queue située immédiatement en dessous, l'autre latérale collectant la solution d'acide froid La colonne de queue 4 est constituée généralement d'un cylindre en matériau anti-corrosion (de graphite imprégné par exemple) rempli d'un garnissage supporté par'une -4- grille 16 sur lequel ruisselle l'eau ou une solution d'acide dilué préalable- ment répartie sur toute la section du garnissage grâce à un dispositif de ré- partition 15 Les gaz non absorbés sortent du séparateur 3 par le puits infé- rieur central et sont dirigés vers le bas de la colonne de queue 4 par un tube auxiliaire 14 situé au centre et dans l'axe de celle-ci Les gaz butent sur le fond de la colonne et traversent le garnissage mouillé par la solution absor- bante La circulation se fait à contre-courant Les inertes sont ex- traits de la colonne de queue 4 grâce à un ventilateur 13 connecté à une tubulu- re située dans la partie supérieure de la colonne de queue 4 Le fond de la co- lonne de queue 4 est muni d'un disque de sécurité 9 Le disque de sécurité est lui-même muni d'un panier pare-éclats 10 Un collecteur d'échappement 11, per- met d'éviter les projections extérieures d'acide en cas de rupture du disque de sécurité. La solution d'absorption s'enrichit en acide chlorhydrique par recyclage constant assuré par une pompe 12 qui aspire en bas de la colonne de queue 4 et refoule en tête du système absorbeur-refroidisseur 2 Pour ce faire, le débit de l'eau ou de la solution d'acide dilué arrivant en haut de la colonne de queue 4 est égal au débit de l'acide concentré recueilli au bas du séparateur 3. Les principaux avantages d'une telle conception peuvent se résumer ainsi tout l'appareillage peut-être ramené au sol, compacité accrue de l'ensemble amenant des suppressions de tuyauteries de liaison, de brides, de raccords et supports divers, simplification et réduction de la charpente, diminution du temps de réponse entre l'absorbeur et la colonne de queue. En outre, l'invention présente l'avantage de protéger l'unité de synthèse par un seul disque de sécurité, colonne de queue comprise, ce qui n'est pas le cas dans les unités de synthèse connues. t 1 R E V E N D t A T I O N S I Unité de synthèse d'acide chlorhydrique en solution comprenant un brû- leur, un four-échangeur-absorbeur, un séparateur et une colonne de queue, les trois premiers éléments étant déjà disposés verticalement l'un au dessous de l'autre dans un même appareil, unité caractérisée en ce que la colonne de queue est placée en dessous du séparateur dans cet appareil, constituant ainsi une unité totalement intégrée. 2 Unité de synthèse selon la revendication 1 caractérisée en-ce que le séparateur est constitué d'une enceinte comportant une garde hydraulique et deux sorties, une centrale et axiale pour les gaz non absorbés dirigés dans la colonne de queue située immédiatement en dessous, l'autre latérale collectant la solution d'acide froid. 3 Unité de synthèse selon la revendication I ou la revendication 2 carac- térisée en ce qu'elle est constituée d'un cylindre en matériau anticorrosion rempli d'un garnissage supporté par une grille et sur lequel ruisselle l'eau ou une solution d'acide dilué répartie sur toute la section du garnissage grâce à un dispositif de répartition, ledit cylindre étant muni en son centre et dans son axe d'un tube auxiliaire dans lequel sont dirigés les gaz non absorbés pro- venant du séparateur.