Brevet FR2564138A1 — publié le 19851115

La présente invention se rapporte à des procé- dés et des moyens de production d'énergie et de réfrigéra- tion lors de la fabrication de l'ammoniac et les produits qui en dérivent, comme le carbonate d'ammonium et le sul- fate d'ammonium. On fabrique l'ammoniac et les composés qui en dérivent, depuis le début du vingtième siècle, selon un procédé mis au point par HABER et autres. Le procédé initial, pratiquement non-modifié jusqu'à présent, part d'une source de combustible, comme le coke provenant du zharbon bitumineux ou de la lignite. On brûle ce combustible à l'incandescence et l'on fait passer de la vapeur d'eau par le lit de combustible, en obtenant en fin de compte un mélange d'anhydride carbonique (dioxyde de carbone) et d'hydrogène. Il faut séparer l'anhydride carbonique de l'hy- drogène, avant de pouvoir effectuer la synthèse de l'ammo- niac. On le fait en envoyant le mélange gazeux dans une boucle (ou système cyclique) carbonate de potassium/bicar- bonate de potassium. Il faut maintenir cette boucle constamment en fonctionnement, même lorsque l'on arrête le reste de l'ins- tallation de production d'ammoniac. Dans la boucle, le mé- lange gazeux d'hydrogène et d'anhydride carbonique entre en contact avec une solution aqueuse froide de carbonate de potassium. Cela aboutit à la production d'une solution aqueuse de bicarbonate de potassium. L'hydrogène libre est séparé, et l'on chauffe alors la solution de bicarbonate de potassium à environ 130 C pour régénérer le carbonate de potassium avec dégagement d'anhydride carbonique et de vapeur d'eau. L'anhydride carbonique et la vapeur d'eau s'échappent dans l'atmosphère. On refroidit la solution chaude de carbonate de potassium au moyen d'un échangeur de chaleur, et l'on recycle la solution refroidie. On com- bine l'hydrogène avec une source d'azote appropriée, de façon que la proportion d'hydrogène/azote soit d'environ 3:1. L'hydrogène et l'azote entrent dans une boucle de syn- thèse o ils passent sur un catalyseur, dans un convertis- seur d'ammoniac à haute pression o l'ammoniac est formé. Des composés additionnels utiles peuvent aussi être produits à partir de l'ammoniac. Par exemple on peut produire du sulfate d'ammonium par traitement de l'ammoniac par de l'acide sulfurique. S'il faut arrêter la boucle de carbonate de potassium lors du processus de fabrication de l'ammoniac en raison d'ennuis en amont ou en aval de la boucle, ou par suite de manque de combustible ou d'une autre matière, on dépense beaucoup de temps et d'argent pour rétablir le fonctionnement normal du cycle (de la boucle) du carbonate de potassium. Par ailleurs, bien que l'ammoniac et ses dérivés chimiques soient des composés chimiques très utiles, il faut dépenser beaucoup d'énergie pour les fabriquer. Il serait, par suite, désirable de disposer d'une technique permettant de réduire l'énergie nécessaire pour fabriquer une quantité donnée d'ammoniac, ainsi que de réduire au minimum la quantité d'énergie gazpillée en faisant fonction- ner la boucle de carbonate de potassium, alors que le reste de l'installation est arrêté. De façon générale, l'originalité du procédé selon l'invention consiste en ce qu'au lieu de s'appuyer sur la contraction normale qui a lieu lorsqu'on refroidit un gaz pour le condenser, la présente invention s'appuie sur la cinétique des réactions chimiques pour obtenir un produit final appliquant une dépression aux courants qui lui donnent naissance. Ainsi, l'invention s'applique non seulement à des réactions dans lesquelles la température du produit final est plus basse que celle des réactifs, ce qui serait le cas dans un changement de phase avec con- densation, mais également dans des situations o le produit final est à une température égale ou même supérieure à celle 2564 138 des réactifs. Ce principe constitue un aspect important de l'invention que l'on va décrire en regard du dessin an- nexé. Bien que la figure unique se rapporte à un schéma de fabrication d'ammoniac et de sulfate d'ammonium complet, le procédé et appareil selon l'invention englobent plusieurs aspects distincts que l'on examinera séparément plus loin. Selon un premier aspect de l'invention, on forme du sulfate d'ammonium en faisant d'abord réagir de l'ammo- niac sur de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau dans un réacteur pour former une solution de carbonate d'am- monium (la vapeur d'eau étant fournie en excès par rapport à la proportion stoechiométrique, de façon à garantir que la solution de carbonate d'ammonium obtenue soit une bouillie (suspension épaisse) s'écoulant librement, et en faisant ensuite réagir la solution de carbonate d'ammonium sur de l'acide sulfurique pour former du sulfate d'ammonium. Bien qu'il fût classique de faire réagir directement l'ammoniac sur de l'acide sulfurique pour former du sulfate d'ammonium dans l'art antérieur, il s'est avéré à présent qu'en formant l'intermédiaire que représente le carbonate d'ammonium, on peut agir sur le processus de fabrication de l'ammoniac de façon à extraire de l'énergie du système. Ainsi, si l'on fait passer l'un au moins des réactifs qui forment le carbonate d'ammonium par un moteur thermique en amont du réacteur, avant qu'il s'échappe dans un réacteur fermé, la formation du carbonate d'ammonium solide (en solution) dans le réacteur engendre dans le réac- teur une dépression résultant de la diminution de volume entre les réactifs et les produits, ce qui entraine une chute de pression de part et d'autre du moteur thermique. Ainsi, la chambre de réaction joue de rôle d'un condenseur pour les gaz d'échappement du moteur thermique que l'on peut utiliser pour engendrer de l'énergie électrique, par exemple. L'appareil correspondant destiné à la fabrica- tion du sulfate d'ammonium comprend des sources d'ammoniac, d'anhydride carbonique et de vapeur d'eau, ainsi que des moyens pour envoyer l'ammoniac, l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau dans une chambre de réaction o le carbonate d'ammonium se forme finalement. Une source d'acide sulfurique est en plus présente et l'appareil comprend des moyens pour faire réagir le carbonate d'ammonium sur l'acide sulfurique pour former le sulfate d'ammonium. De nouveau, dans l'appareil selon l'invention, un moteur thermique est monté entre l'une au moins des sources de réactifs et la chambre de réaction, de façon à profiter de la chute de pression qui se produit dans la chambre de réaction, en raison de la formation du cabonate d'ammonium. Selon un autre aspect de l'invention, la boucle carbonate de potassium/bicarbonate de potassium que l'on utilise classiquement pour extraire l'hydrogène utile des gaz d'échappement du four (ou gaz de carneau) dans la fa- brication de l'ammoniac est modifié de telle façon que l'anhy- dride carbonique et la vapeur d'eau séparés, qui pourraient sinon être évacués dans l'atmosphère, sont utilisés pour former du carbonate d'ammonium. L'avantage de cette technique consiste en ce qu'en économisant et en utilisant l'anhydride carbonique dans le système, on peut récupérer, au moins partiellement, l'énergie thermique de l'anhydride carbonique, qui est absorbée pendant le chauffage du bicarbonate de potassium, en faisant passer l'anhydride carbonique par un moteur thermique avant de l'envoyer dans la chambre de réaction. Grâce à cette technique, la chute de pression qui se produit dans la chambre de pression en raison de la formation du carbonate d'ammonium aboutit à une chute de pression de part et d'autre du moteur thermique, qui peut entraîner le moteur pour récupérer de l'énergie. On peut alors faire réagir le carbonate d'ammonium qui est formé sur de l'acide sulfurique pour former du-sulfate d'am- monium. Bien entendu, on peut placer un second moteur ther- mique dans la conduite d'amenée (d'alimentation) d'ammoniac pour profiter également de la pression réduite régnant dans la chambre de réaction. Selon un autre aspect de l'invention, on utilise les produits de réaction d'un procédé de fabrication d'ammo- niac et ses sous-produits comme fluides de travail dans la production d'énergie. Selon encore un autre aspect de l'invention, lorsqu'on n'a pas besoin de sulfate d'ammonium, par exemple lorsque la matière est surabondante ou que la quantité d'am- moniac disponible dépasse celle nécessaire pour la fabri- cation du sulfate d'ammonium, on peut faire réagir la char- ge d'ammoniac disponible sur un mélange gazeux de vapeur d'eau et d'anhydride carbonique pour accumuler l'ammoniac sous la forme de carbonate d'ammonium, que l'on peut lui- même stocker. De nouveau, on peut produire de l'énergie en faisant passer chacun des courants par des moteurs ther- miques. En variante, on peut liquéfier sous pression chacun des courants gazeux et les stocker dans des réci- pients à la température ambiante. Lorsqu'on désire utiliser les liquides condensés, on peut en même temps détendre les liquides dans une chambre de réaction de carbonate d'ammo- nium, en les faisant passer par des moteurs thermiques. Dans le procédé de gazéification, on refroidit les réci- pients de stockage, et on peut les utiliser pour refroidir un agent de réfrigération passant par un système d'échange de chaleur en contact physique avec les parois des réci- pients. On peut conduire le processus de gazéification de façon qu'il soit isothermique. L'énergie de détente peut ainsi être considérée comme la différence d'énergie libre. entre les énergies libres des réactifs(c'est-à-dire la vapeur d'eau, l'anhydride carbonique et l'ammoniac) et celle du produit, le carbonate d'ammonium. Selon encore un autre aspect de l'invention, la Demanderesse a mis au point une technique pour faire fonctionner en continu la boucle carbonate/bicarbonate de potassium et, plus spécifiquement, le réchauffeur à cornue utilisé pour chauffer la solution de bicarbonate de potas- sium en continu, même dans le cas d'arrêt en amont ou en aval de la boucle. Cela est important, du fait qu'en cas de perturbation de l'installation, par exemple dans le cas o les réchauffeurs et les chambres de contact de la boucle sont arrêtés, le démarrage est très coûteux et prend beau- coup de temps. Ainsi, la Demanderesse a trouvé une techni- que dans laquelle, pendant un dérangement, on fait fonction- ner la boucle en continu en recyclant l'anhydride carboni- que et la vapeur d'eau, qui se seraient normalement échappés en quittant le réchauffeur de la solution de bicarbonate de potassium, et en récupérant l'énergie thermique dans ce courant recyclé, ce qui réduit le coût de fonctionnement de la boucle pendant cet état d'attente. Ainsi, selon l'in- vention, on met d'abord l'anhydride carbonique, l'hydrogène et la vapeur d'eau en contact avec une solution de carbonate de potassium pour former une solution de bicarbonate de potassium. On sépare l'hydrogène libre de la solution de bicarbonate de potassium et l'on chauffe la solution de bicarbonate de potassium pour régénérer la solution de car- bonate de potassium, tout en libérant l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau. On refroidit la solution de carbonate de potassium, en préparation à sa réutilisation, et l'on refroidit l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau en fai- sant passer l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau par un moteur thermique. La vapeur d'eau est fournie en excès par rapport à la proportion stoechiométrique requise dans la réaction, de sorte qu'il se forme une bouillie s'écou- lant librement et les ailettes du moteur thermique ne s'en- tartrent pas avec de la matière. On met alors l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau refroidis en contact avec la solution de carbonate de potassium refroidi, et l'on peut poursuivre le processus aussi longtemps qu'on le désire, tout en récupérant néanmoins de l'énergie qui, sinon, serait perdue, si le courant d'anhydride carbonique s'échappait dans l'atmosphère. Selon l'un de ses aspects plus larges, l'inven- tion peut être caractérisée comme proposant un procédé de formation d'un produit dans une chambre de réaction à par- tir de deux réactifs ou plus, le produit présentant dans la chambre de réaction une pression plus faible que la pres- sion de chacun des réactifs dans les conduites d'amenée de réactifs. Cela provient de la réduction de volume des produits de la réaction par rapport aux réactifs. Ainsi, en pénétrant dans la chambre de réaction, les réactifs réa- gissent et une dépression est engendrée dans la chambre de réaction, ce qui entraîne une chute de pression de part et d'autre de l'un au moins des moteurs thermiques qui est positionné dans l'une au moins des conduites de réactifs. Il y a lieu de noter que, selon les réactifs utilisés et les conditions de réaction, il est possible de faire passer tous les réactifs par une seule conduite, par exemple lors- que la réaction nécessite un catalyseur, ou pour séparer les réactifs, les moteurs thermiques étant positionnés dans certaines des conduites de réactifs séparés ou dans toutes celles-ci. La chambre de réaction peut être refroidie par un échangeur de chaleur (non représenté), pour évacuer la chaleur qui se dégage dans des réactions exothermiques se produisant dans la chambre de réaction. Selon cet aspect large de l'invention, les réac- tifs peuvent être des gaz, les produits de réaction étant gazeux, solides, liquides, ou des mélanges de ces états. Conformément à la description, notamment sur le dessin, les réactifs sont l'ammoniac, la vapeur d'eau et l'anhydri- de carbonique, le produit de réaction étant du carbonate d'ammonium en solution. On peut envisager au moins quatre types de réac- tions pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, en liaison avec la production d'énergie au moyen d'une réac- tion chimique, comme moyen pour engendrer et/ou augmenter la chute de pression d'un système: (1) Des réactions mettant- en jeu un gaz et un liquide provenant de sources séparées, par exemple: 2NH3 ++ H2SO4- >(NH4)2SO4 (2) Des réactions mettant en jeu des gaz diffé- rents, qui proviennent de la même source (système en bou- cle fermée), par exemple: H20 + C02 + K2C03 -_ 2KHCO3 (3) Des réactions qui mettent en jeu des gaz différents provenant de sources différentes, c'est-à-dire une boucle ouverte, par exemple: 2NH3 + C02 + H20- (NH4)2CO3 (4) Des réactions qui mettent en jeu un gaz et un solide, par exemple: C02 = 2NaOH Na2CO3 + H20 - A titre d'exemple, on peut utiliser la techni- que de l'invention pour engendrer une dépression qui peut être elle-même utilisée pour entraîner une turbine en liai- son avec les réactions suivantes dans des cycles en boucle fermée: 1) 2NH3(g) + H20(g) + S03(g)ez-r(NH4)2SO4 haute pression à 100 C à 200 C, basse pression 2) H20(1) + CaO(s)l.Ca(OH)2(1) 3) NH3 + H20 + C02 (NH4) H C03 4) 2NH3 = H2S--===-7(NH4) HCO3 5) 2NH2CH3 + H20 + CO24=>(NH3CH3) 2C03 6) 2NH(CH3)2 + H20 + CO2(NH2)CH3)2)CO3 7) 2NH(CH3)3 + C02 + H20O(NH(CH3)3)2CO3 On chauffe les différents composés, jusqu'à vaporisation et décomposition en leurs constituants, que l'on détend alors à travers une turbine, et que l'on fait réagir dans une chambre de réaction de façon à reformer le composé initial. REMARQUES: 1) (NH4)2 S04 est un solide Si H2S04 est en solution dans l'eau, le produit esten solution. 2) K2CO3; KHCO3 sont tous des sels solides. Si H20 est en excès, ils sont en solution, par exemple liquide. 3) (NH4)2 C03 est solide. De l'eau en excès produit une solution. 4) NaOH est solide. Na2CO3 est solide. L'invention englobe l'appareil pour la mettre en oeuvre, qui est utilisé pour former un produit dans une chambre de réaction à partir d'au moins deux réactifs, le produit présentant une pression dans la chambre de réaction plus faible que la pression d'entrée de chacun des réactifs. Dans ce mode d'exécution, une conduite au moins relie une source de chacun des réactifs à la chambre de réaction et un moteur thermique au moins est placé dans l'une au moins des conduites, de sorte que, lorsque les réactifs réagissent dans la chambre de réaction, il se produit une chute de pression de part et d'autre du moteur thermique, en raison de la pression réduite régnant dans la chambre de réaction. Du fait que le produit est formé dans la chambre de réaction, avec l'abaissement de pression qui en résulte, les réactifs se détendent à travers les conduites d'alimen- ation dans la chambre. Cette détente peut avoir lieu dans des conditions isothermes ou non-isothermes. L'une quelcon- que des trois situations suivantes peut se présenter: ]) Tin = T chambre de réaction; 2) Tin T chambre de réaction; 3) Tin T chambre de réacticn, o Tin est la température d'entrée des vapeurs (avant dé- tente) et Tchambre de réaction est la température du réac- teur. 6 4 138 ' Bien que l'on se réfère constamment à l'expres- sion "moteur thermique" dans toute la présente demande, il doit être clair que cette expression est utilisée dans un sens englobant tous types de dispositifs pouvant être utilisés pour extraire de l'énergie des réactifs qui cir- culent et peuvent, par exemple, constituer une turbine re- liée à un générateur électrique. On va décrire à présent un exemple d'exécution non limitatif de l'invention, -en regard d'un schéma de fonc- tionnement du procédé de fabrication de l'ammoniac et des composés qui en dérivent. En se référant à présent à la figure unique du dessin annexé, on a représenté en tirets les stades opé- ratoires classiques, tandis qu'on a représenté en trait plein les stades de l'invention. La référence numérique désigne une source de- combustion, par exemple un four à coke, fournissant un courant de gaz d'échappement (de carneau) 12 d'hydrogène gazeux et d'anhydride 'carbonique. Ce courant entre en contact avec un courant de solution aqueuse de carbonate de potassium 13 à une température d'en- viron 30 C dans une colonne de contact gaz-liquide 14. La solution de carbonate de potassium réagit sur l'anhydride carbonique du courant en formant du bicarbonate de potassium. La solution de bicarbonate de potassium 16 est alors en- voyée dans une cornue 18, o elle est chauffée à environ C, ce qui régénère la solution de carbonate de potassium 19 qui est alors refroidie dans un refroidisseur 21 à une température d'environ 30 C. Après son refroidissement, la solution de carbonate de potassium est renvoyée au sommet de la colonne de contact 14, o elle retire l'anhydride carbonique du courant d'échappement d'entrée. En même temps que la régénération de la solution de carbonate de potassium dans la cornue 18, un courant gazeux 23 de vapeur d'eau et d'anhydride carbonique se forme à une température d'environ 130 C. Ce courant est dirigé ll vers une valve 25 qui peut laisser les gaz s'échapper dans l'atmosphère (comme dans les techniques classiques) par un évent 27, ou diriger l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau à travers une conduite 29, pour entraîner un moteur thermique comprenant une turbine 31 reliée au générateur 33. On utilise de la vapeur d'eau en excès par rapport à la proportion stoechiométrique nécessaire dans la réaction, de sorte qu'il se forme une bouillie et que les ailettes de la turbine ne s'entartrent pas avec de la matière. Le courant sortant d'anhydride carbonique et de vapeur d'eau , qui a été refroidi en raison du travail effectué, peut être renvoyé au sommet de la colonne de contact 14 pour réagir sur la solution de carbonate de potassium. En raison de cette configuration, un courant d'anhydride carbonique peut circuler continuellement dans le système, par réglage de la valve 25 pour détourner l'anhy- dride carbonique sortant par le moteur thermique 31. Grâce à cette technique, la cornue 18 peut fonctionner, même lors- que l'anhydride carbonique produit n'est pas utilisé ou que le courant de gaz de carneau d'entrée 12 a été interrom- pu. Néanmoins, l'un des avantages de l'invention consiste en ce que la chaleur apportée au courant d'anhydride carbo- nique dans la cornue est au moins partiellement récupérée sous la forme d'énergie engendrée par le moteur thermique 31. L'hydrogène libre 37 qui quitte la colonne de contact 14 passe dans le réacteur 39 qui reçoit également un courant d'azote 41, de façon que la proportion hydrogène/ azote dans le réacteur 39, soit d'environ 3: 1, de l'ammo- niac gazeux 43 se Jormant. On peut utiliser un réacteur à ammoniac classique et le faire fonctionner classiquement dans ce but. L'ammoniac qui quitte le réacteur 39 est dirigé par une valve 45 suivant l'un ou chacun de deux courants différents. Ainsi, l'ammoniac formé peut être utilisé direc- tement, ou bien on peut le faire réagir, comme dans des techniques classiques, sur de l'acide sulfurique pour former du sulfate d'ammonium. On connait cette réaction, et on l'a représentée en tirets. Cependant, selon l'invention, au lieu qu'on fasse réagir directement l'ammoniac sur l'acide sulfurique, la valve 45 dirige d'abord l'ammoniac à travers la turbine 47 et dans la chambre à réaction 49. Dans ce mode d'exécution, l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau qui auraient pu sinon être évacués dans l'atmosphère par le courant d'éva- cuation 27 sont détournés à travers la turbine 51 et dans la chambre à réaction 49, o l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau réagissent sur l'ammoniac en formant du carbo- nate d'ammonium aqueux. C'est le courant de solution de carbonate d'ammonium 53 qui- est alors envoyé dans la cham- bre de contact 55, o il entre en contact avec l'acide sul- furique 57 en formant le courant de sulfate d'ammonium 59. En formant d'abord du carbonate d'ammonium, comme intermédiaire de réaction, avant de former le courant de sulfate d'ammonium final, que l'on désire, on peut obte- nir une économie d'énergie très souhaitable. Du fait que les deux gaz qui réagissent dans la chambre 49 forment un solide (en solution) présentant un volume spécifique consi- dérablement réduit par rapport aux deux gaz de réaction, une pression réduite ou dépression est exercée par la cham- bre de réaction par rapport aux pressions dans les conduites des réactifs, ce qui entraîne une chute de pression sur les deux turbines 47 et 51. Cette chute de pression entraîne chacune des turbines, qui engendrent de l'énergie utile. Bien évidemment, il n'est pas obligatoire d'utiliser deux turbines et il est possible, par exemple, d'utiliser une seule turbine placée dans une seule conduite. La chambre 49 doit être fermée à l'atmosphère de façon que la dépression exercée sur la chambre des réac- tifs produise une- clte de pression sur les moteurs ther- miques. On peut retirer la solution ou bouillie formée dans la chambre de réaction par n'importe quels moyens classiques 2564 138 du courant 61, tout en maintenant la pression réduite dans la chambre de réaction. On utilise suffisamment de vapeur d'eau (excès par rapport à la proportion stoechiométrique) pour garantir la formation d'une bouillie s'écoulant libre- ment. On peut aussi traiter la solution ou bouillie formée dans la chambre de réaction par des moyens connus des spécialistes pour régénérer NH3, CO2 et la vapeur d'eau, que l'on peut alors recycler à travers la chambre 49 pour entraîner les turbines et former du carbonate d'ammonium. Selon encore un autre aspect de l'invention, on peut modifier l'installation de façon à permettre le stockage des gaz qui entrainent les turbines 47 et 51. Pour ce faire, des récipients 42 et 50 sont prévus pour stocker les gaz à la température ambiante, sous des pressions suf- fisantes pour liquéfier les gaz. Des moyens de pressurisa- tion et des conduites sont associés à chacun des récipients à cet effet. Les valves nécessaires pour détourner les cou- rants dans les récipients sont représentées schématiquement. Le stockage des gaz peut devenir nécessaire, par exemple lorsqu'il apparaît une surcharge des produits. Lorsqu'on doit refaire passer les gaz liquéfiés à l'état gazeux, on ouvre les valves, et les récipients sont dépressurisés, ce qui permet la gazéification des liquides. Selon un mode d'exécution préféré, les récipients peuvent comporter des * moyens d'échange de chaleur associés aux parois des réci- pients. Les moyens d'échange de chaleur peuvent contenir un fluide d'échange de chaleur, par exemple un liquide, susceptible de fournir au moins une partie de la chaleur nécessaire pour la gazéification. Le fluide est ainsi re- froidi et peut être utilisé comme fluide de réfrigération. Le principe de l'invention peut, de même s'ap- pliquer, à la production d'une solution de carbonate d'am- monium 61, comme produit final désiré. On peut stocker et utiliser le carbonate d'ammonium, ou le transformer ensuite en sulfate d'ammonium par le procédé selon l'invention, ou par n'importe quelle autre technique. Il est donc clair que le système de l'invention présente un certain nombre d'avantages importants par rap- port aux procédés de production d'ammoniac antérieurs, du fait qu'on peut faire fonctionner la boucle carbonate de potassium/bicarbonate de potassium en continu, ce qui évite d'arrêter la cornue en cas de défaillance de l'installa- tion. En outre, on peut faire fonctionner cette boucle en continu, sans gaspiller l'énergie thermique apportée à la cornue, du fait que l'anhydride carbonique libéré entraîne une turbine qui refroidit l'anhydride carbonique et récupère de l'énergie utile. En outre, l'installation de l'invention améliore le rendement de production de sulfate d'ammonium en formant d'abord un intermédiaire de réaction qui produit une chute de pression peuvant être utilisée pour entraîner au moins une turbine et engendrer de l'énergie utile. On utilise ainsi les produits de réaction du processus de production d'ammoniac comme fluides de travail pour produire de l'éner- gie. Pour des raisons de simplicité, on a décrit le procédé selon l'invention en se référant à un système complet, en commençant par les réactifs initiaux et en termi- nant par les produits finaux désirés (ammoniac, carbonate d'ammonium ou sulfate d'ammonium). Il est cependant clair que l'invention ne se limite pas à ce procédé dans sa globali- té, et qu'elle englobe ses différents aspects individuels, lorsqu'on les met en oeuvre séparément. En outre, bien qu'on les ait décrit en se réf é- rant à un schéma de production particulier, il est clair que les stades opératoires de l'invention S'appliquent en liaison avec d'autres schémas de déroulement en fournissant une variété de composés étendue. Dans la mesure o les prin- cipes de l'invention s'appliquent à d'autres procédés, l'ap- plication de ces principes entre dans le cadre de l'inven- tion, dans la mesure o ces principes entrent dans le champ des revendications. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1 - Appareil destiné à produire de l'énergie en formant un produit dans une chambre de réaction à partir d'au moins deux réactifs, ledit produit présentant une pres- sion dans ladite chambre de réaction inférieure à la pres- sion de chacun des réactifs, caractérisé en ce qu'il com- prend: a) au moins une conduite reliant une source de chacun des réactifs à la chambre de réaction (49); et b) au moins un moteur thermique (47,51) placé dans l'une au moins des conduites dont les produits d'échap- pement passent dans la chambre de réaction (49), de sorte que, lorsque les réactifs réagissent dans ladite chambre, il se produit une chute de pression de part et d'autre de l'un au moins des moteurs thermiques (47, 51), en raison de la pression réduite régnant dans la chambre de réaction (49). 2 - Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le moteur thermique comprend une turbine (47,51). 3 - Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend deux conduites reliées chacune à des sources de réactifs gazeux. 4 - Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comprend deux conduites reliées chacune à des sources de réactifs gazeux, deux turbines dont chacune est placée dans l'une des conduites, et une chambre de réac- tion jouant le rôle de condenseur pour chaque turbine. - Appareil selon la revendication 4, caracté- risé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens pour régé- nérer les réactifs à partir du produit et les recycler pour entrainer l'une au moins des turbines. 6 - Appareil selon la revendication 5, caracté- risé en ce que l]'ammoniac constitue le premier réactif, et un mélange d'anhydride carbonique et de vapeur d'eau le second réactif. 7 - Procédé pour produire de l'énergie caracté- risé en ce que l'on combine de l'ammoniac obtenu par combi- naison d'hydrogène avec de l'azote, avec de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau, pour produire du carbonate d'ammonium. 8 - Procédé selon la revendication 7, caracté- risé en ce qu'en outre, on ajoute de l'acide sulfurique au carbonate d'ammonium ainsi produit pour produire du sul- fate d'ammonium. 9 - Procédé de préparation de sulfate d'ammo- nium, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: a) On fait réagir de l'ammoniac sur de l'anhy- dride carbonique et de la vapeur d'eau dans un réacteur pour former une solution de carbonate d'ammonium; et b) On fait réagir la solution de carbonate d'am- monium sur de l'acide sulfurique pour former du sulfate d'ammonium. - Procédé selon la revendication 9, caracté- risé en ce qu'on fait passer l'un au moins des réactifs du stade a) par un moteur thermique en amont dudit réacteur, et l'on fait passer les gaz d'échappement dudit moteur ther- mique dans le réacteur, de sorte que la réaction dans le réacteur produit une chute de pression de part et d'autre dudit moteur thermique. 11 - Appareil destiné à la production de sulfate d'ammonium, caractérisé en ce qu'il comprend: a) une source d'ammonium, b) une source d'anhydride carbonique, c) une source de vapeur d'eau, d) des moyens pour envoyer l'ammoniac, l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau dans une chambre à réaction o il se forme du carbonate d'ammonium, e) une source d'acide sulfurique, et f) des moyens pour faire réagir le carbonate d'ammonium sur l'acide sulfurique, pour former du sulfate d'ammonium. 12 - Appareil selon la revendication 11, caracté- risé en ce qu'il comprend, en outre, un moteur thermique monté entre l'une des sources des stades a) à c) et la cham- bre de réaction. 13 - Procédé de production de carbonate d'ammo- nium, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: a) on fait passer un courant de réactifs compre- nant du gaz ammoniac par une conduite d'amenée (d'alimenta- tion) pour l'amener dans une chambre de réaction; b) on fait passer un courant de réactifs compre- nant de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau par ue conduite d'alimentation pour l'amener dans la chambre de réaction, l'une au moins de ces conduites d'alimentation comportant un moteur thermique qui y est monté; et c) on fait réagir les gaz et la vapeur d'eau dans la chambre de réaction pour former une solution de carbonate d'ammonium qui exerce dans la chambre de réaction une pression inférieure à la pression d'entrée des deux courants de réactifs, ce qui produit une chute de pression de part et d'autre du moteur thermique (il en a au moins un), qui entraîne ledit moteur thermique. 14 - Procédé selon la revendication 13, carac- térisé en ce que l'on fait réagir le carbonate d'ammonium sur l'acide sulfurique pour former du sulfate d'ammonium. 15 - Procédé selon la revendication 13, carac- térisé en ce qu'on liquéfie l'un au moins des réactifs dans un récipient, puis l'on détend ce réactif liquéfié (il y en a au moins un) pour former au moins l'un des courants de réactifs, et l'on fait passer ledit courant de réactifs détendu par ledit moteur thermique. 16 - Procédé selon la revendication 15, carac- térisé en ce qu'en outre, on refroidit un liquide d'échange de chaleur en mettant ce liquide d'échange de chaleur en contact avec une paroi dudit récipient pour refroidir ledit liquide d'échange de chaleur. 17 - Procédé de production d'ammoniac et de produits qui en dérivent, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: a) on amène un gaz d'échappement de four (gaz de carneau) comprenant de l'hydrogène et de l'anhydride carbonique au contact d'une solution de carbonate de potas- sium refroidie pour former une solution de bicarbonate de potassium et de l'hydrogène libre; b) on sépare et l'on fait réagir ledit hydro- gène libre sur de l'azote pour former de l'ammoniac; c) on chauffe la solution de bicarbonate de potassium pour régénérer la solution de carbonate de po- tassium, tout en libérant l'anhydride carbonique chauffé et la vapeur d'eau; d) on recycle et l'on refroidit la solution de carbonate de potassium du stade c) pour utiliser selon le stade a); et e) onfait réagir l'ammoniac du stade b) et l'anhy- dride carbonique et la vapeur d'eau du stade c) pour former du carbonate d'ammonium. 18 - Procédé selon la revendication 17, carac- térisé en ce qu'on fait en outre passer au moins une partie de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau du stade c), et de l'ammoniac du stade b), par un moteur thermique avant la réaction du stade e), de sorte qu'il se produit une chute de pression de part et d'autre du moteur thermique, en raison de ladite réaction. 19 - Procédé selon la revendication 17, carac- térisé en ce qu'on fait réagir le carbonate d'ammonium sur l'acide sulfurique pour former du sulfate d'ammonium. - Procédé de refroidissement d'un fluide d'échange de chaleur au cours de la préparation d'ammoniac et de composés qui en dérivent, caractérisé en ce qu'il omprend les stades suivants: a) on liquéfie de l'ammoniac gazeux, de l'anhy- dride carbonique et de la vapeur d'eau obtenus par ledit procédé dans un récipient; b) on détend ces matières liquéfiées pour for- mer de l'ammoniac gazeux, de l'anhydride carbonique, et de la vapeur d'eau, ce qui refroidit la paroi dudit réci- pient; et c) on met un fluide d'échange de chaleur en contact avec les parois du récipient pour refroidir ce flui- de d'échange de chaleur. 21 - Appareil de refroidissement d'un fluide d'échange de chaleur au cours de la préparation d'ammoniac et de composés qui en dérivent, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un récipient d'ammoniac pour liquéfier l'am- moniac gazeux; b) une conduite reliant le récipient d'ammoniac à une source d'ammoniac, et une seconde conduite reliant le récipient d'ammoniac à une chambre de réaction; c) un récipient de vapeur d'eau et d'anhydride carbonique pour liquéfier l'anhydride carbonique gazeux et la vapeur d'eau; d) une conduite reliant le récipient de vapeur d'eau et d'anhydride carbonique à une source de vapeur d'eau et d'anhydride carbonique, et une seconde conduite reliant le récipient de vapeur d'eau et d'anhydride carbonique à la chambre de réaction; e) des moyens de pressurisation pour liquéfier l'ammoniac gazeux, l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau; et f) des moyens d'échange de chaleur associés à chacun des récipients, de telle façon que le fluide d'échan- ge de chaleur est refroidi lors de la gazéification de l'anhy- dride carbonique, de la vapeur d'eau et de l'ammoniac liquéfiés. 22 Procédé pour séparer de l'hydrogène gazeux d'anhydride carbonique gazeux, caractérisé en ce qu'il com- prend les stades suivants: a) on met l'anhydride carbonique gazeux, l'hydrogène gazeux et la vapeur d'eau en contact avec une solution de carbonate de potassium pour former une solution de bicarbonate de potassium; b) on sépare l'hydrogène gazeux de la solution de bicarbonate de potassium; c) on chauffe la solution de bicarbonate de potassium pour régénérer la solution de carbonate de potas- sium, tout en libérant de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau; d) on refroidit la solution de carbonate de potassium du stade c); et e) on refroidit l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau libérés en faisant passer l'anhydride carboni- que et la vapeur d'eau par un moteur thermique. 23 - Procédé selon la revendication 22, carac- térisé en ce que le moteur thermique comprend une turbine. 24 - Procédé selon la revendication 22, carac- térisé en ce que l'hydrogène et l'anhydride carbonique ga- zeux sont des gaz de carneau de four à coke. - Procédé selon la revendication 22, carac- térisé en ce qu'en outre, on fait réagir l'hydrogène ga- zeux séparé sur de l'azote pour former de l'ammoniac. 26 - Procédé pour faire fonctionner une boucle carbonate de potassium/bicarbonate de potassium pendant un fonctionnement d'attente, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: a) on met l'anhydride carbonique gazeux et la vapeur d'eau en contact avec une solution de carbonate de potassium pour former une solution de bicarbonate de potas- sium; b) on chauffe cette solution de bicarbonate de potassium pour régénérer la solution de carbonate de potassium, tout en libérant l'anhydride carbonique chauffé et la vapeur d'eau; c) on refroidit la solution de carbonate de potassium du stade b); d) on recycle au moins une partie de l'anhydri- de carbonique et d(le la vapeur d'eau du stade b) et on les met en contact avec la solution de carbonate de potassium produite par le stade c) selon le stade a); et e) on refroidit l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau recyclés avant de les mettre en contact avec la solution de carbonate de potassium produite par le stade c) en faisant passer l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau par un moteur thermique pour récupérer au moins une partie de la chaleur qui y est contenue. 27 - Procédé selon la revendication 26, carac- térisé en ce que l'on recycle la totalité de l'anhydride carbonique chauffé et de la vapeur d'eau libérés au cours du stade b). 28 - Procédé selon la revendication 26, carac- térisé en ce que ledit moteur thermique comprend une tur- bine. 29 - Système boucle (en boucle) carbonate de potassium/bicarbonate de potassium, caractérisé en ce qu'il comprend: a) des moyens de contact pour mettre de l'anhy- dride carbonique gazeux et de la vapeur d'eau en contact avec une solution de carbonate de potassium pour former une solution de bicarbonate de potassium; b) des moyens de chauffage pour chauffer cette solution de bicarbonate de potassium pour régénérer la so- lution de carbonate de potassium, tout en libérant de l'anhy- dride carbonique chauffé et de la vapeur d'eau; c) des moyerns de refroidissement pour refroidir la solution de carbonate de potassium; d) des moyens de recyclage pour recycler et mettre au moins une nartie de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau du stade b) en contact avec la solution de carbonate de potassium du stade a); et e) des moyens de refroidissement comprenant un moteur thermique positionné pour récupérer de l'énergie de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau recyclés du stade d). - Procédé de formation d'un produit dans une chambre de réaction à partir de deux réactifs ou plus, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: a) on fait passer au moins un premier réactif par une conduite; b) on fait passer au moins un second réactif par une conduite; c) on positionne au moins un moteur thermique dans l'une au moins de ces conduites; et d) on fait réagir chacun desdits réactifs pour former ledit produit dans ladite chambre de réaction montée en aval dudit moteur thermique (il y en a au moins un), la pression régnant dans ladite chambre étant inférieure à la pression de chacun des réactifs, ce qui provoque une chute de pression de part et d'autre du moteur thermique, entraînant ledit moteur thermique. 31 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que l'un des réactifs est un gaz. 32 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que l'un des réactifs est un solide. 33 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que chacun des réactifs est un gaz. 34 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que ledit produit est un gaz. - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que ledit produit est un solide. 36 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que ledit produit est un liquide. 37 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que ledit moteur thermique comprend une tur- bine. 38 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que le premier réactif et le second réactif comprennent de l'ammoniac, de la vapeur d'eau et du gaz carbonique, et en ce que ledit produit est du carbonate d'ammonium. 39 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce qu'on fait passer tous les réactifs par une seule conduite. - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que la chambre est une chambre fermée. 41 - Procédé selon la revendication 30, carac- térisé en ce que la réaction ayant lieu dans ladite chambre de réaction est exothermique. 42 - Procédé pour produire de l'énergie en for- mant un produit dans une chambre de réaction à partir de deux réactifs ou plus, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: a) on fait passer au moins un premier réactif par une conduite; b) on fait passer au moins un second réactif par une conduite; c) on positionne au moins un moteur thermique dans l'une au moins des conduites; d) on fait réagir chacun des réactifs pour for- mer ledit produit dans ladite chambre de réaction montée en aval dudit moteur thermique (il y en a au moins un), la pression régnant dans ladite chambre étant inférieure à la pression de chacun des réactifs, ce qui provoque une chute de pression de part et d'autre du moteur thermique, entraînant ledit moteur thermique; e) on décompose ledit produit en le premier réactif et en le second réactif; et f) on répète les stades a) à e). 43 - Procédé selon la revendication 42, carac- térisé en ce que les conduites des stades a) et b) sont une seule et même conduite. 44 - Procédé selon la revendication 42, carac- térisé en ce que l'on décompose le produit en lesdits réactifs par chauffage. 24' - Appareil destiné à former un produit dans une chambre de réaction à partir d'au moins deux réactifs, ledit produit présentant dans la chambre de réaction une pression inférieure à la pression de chacun des réactifs, caractérisé en ce qu'il comprend: a) au moins une conduite reliant une source de chacun des réactifs à la chambre de réaction; et b) au moins un moteur thermique positionné dans l'une au moins des conduites, dont les gaz d'échappement passent dans ladite chambre de réaction, de sorte que, lors de la réaction des réactifs dans ladite chambre, il se pro- duit une chute de pression de part et d'autre dudit moteur thermique (il y en a au moins un), en raison de la pression réduite régnant dans la chambre de réaction. 46 - Appareil selon la revendication 45, carac- térisé en ce que le moteur thermique comprend une turbine. 47 - Appareil selon la revendication 45, carac- térisé en ce qu'il comprend deux conduites reliées chacune à des sources de réactifs gazeux. 48 - Procédé de production de sulfate d'ammo- nium, caractérisé en ce qu'il comprend les stades suivants: a) on engendre un gaz de carneau contenant de l'hydrogène et de l'anhydride carbonique; b) on met ce gaz de carneau en contact avec du carbonate de potassium dans une colonne de contact pour former du bicarbonate de potassium et de l!hydrogène libre; c) on chauffe ladite solution de bicarbonate de potassium pour libérer de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau, tout en régénérant du carbonate de potas- sium; d) on refroidit la solution du carbonate de potassium du stade c); e) on recycle le carbonate de potassium refroi- di du stade d) pour mettre ledit gaz de carneau en contact avec lui, comme dans le stade b); f) on fait réagir l'hydrogène libre sur l'azote dans un réacteur d'ammoniac pour former de l'ammoniac ga- zeux; g) on envoie l'ammoniac dans une chambre de réaction fermée, en le faisant passer par un premier moteur thermique; h) on envoie l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau libérés dans la chambre de réaction fermée en les faisant passer par un second moteur thermique; i) on fait réagir l'ammoniac, la vapeur d'eau et l'anhydride carbonique dans la chambre de réaction fermée pour former du carbonate d'ammonium; j) on met le carbonate d'ammonium en contact avec de l'acide sulfurique pour former ledit sulfate d'am- monium.