La présente invention concerne un procédé de fabrication de solu- ^" ^ tions aqueuses concentrées de nitrate d'ammonium par neutral sation d'acide r~ 5 nitrique par de l'ammoniac.

La présente invention concerne un procédé de fabrication de solu¬ tions concentrées de nitrate d'ammonium caractérisé par le fait que la neu¬ tralisation est effectuée dans un réacteur tubulaire.

Le réacteur tubulaire consiste en une simple section de tube de 10 relativement faible diamètre sans garnissage interne. Ce type de réacteur a été réalisé pour la fabrication de phosphate d'ammonium par neutralisation d'acide phosphorique par l'ammoniac. La réaction se produit quasi instanta¬ nément avec vaporisation de l'eau contenue dans l'acide phosphorique. L'em¬ ploi des réacteurs tubul aires pour la fabrication de phosphates d'ammonium a 15 été décrit par exemple dans le brevets suivants : FR-B 1425746, USA 2618547, USA 2755176, USA 2902342, USA 2977201, USA 3238021, USA 3310371, USA 3362809, USA 3399031, USA 3419378, USA 3464808, USA 3482945, USA 3503706. Le réacteur tubulaire utilisé est horizontal ou faiblement incliné oar rapport à l'horizontale. Les réacteurs tubulaires généralement utilisés ont un dia- 20 mètre compris entre 200 et 10 mm pour une longueur de 1,50 à 10 m. Le rap¬ port longeur diamètre n'est en général pas inférieur à 50.

Selon la présente invention la réaction est faite avec ou sans recyclage de la solution concentrée de nitrate d'ammonium en fonction du débit global de réactifs. En effet lorsque le débit global de réactifs cor- 25 respond à une production inférieure à 150 kg/h/cm2, la réaction conduit à la formation d'un aérosol de gouttelettes ou de microparticules solide: créant un nuage important de fumée duquel il est très difficile, si ce n'est impos¬ sible , de séparer la produit désiré. La demanderesse a découvert que dans- ce cas si l'on injecte l'acide nitrique concentré en présente d'ammoniac 30 et d'un milieu constitué par un courant de recyclage de la solution concen¬ trée de nitrate d'ammonium on obtient, à la sortie de ce réacteur tubulaire, un mélange de vapeur d'eau et de gouttelettes de solutions de nitrate d'am- ^• monium facilement sëparable. L'acide nitrique est injecté en présence d'un volume de solution de nitrate d'ammonium avantageusement compris entre 1 et 35 5 fois le volume de solution de nitrate d'ammonium produit. Le taux de recy¬ clage est d'autant plus élevé que le débit global est plus faible. Il est connu de faire réagir de l'acide nitrique concentré et de l'ammoniac au sein d'un grand volume de solution aqueuse de nitrate d'ammonium. Les réactifs

sont injectés dans un appareil comportant deux enceintes séparées reliées par un ou plusieurs tubes verticaux. Les réactifs sont injectés à la base de l'enceinte inférieure. L'exothermicité de la réaction conduit à la vaporisa¬ tion de l'eau contenu dans l'acide nitrique concentré et l'ébullition du milieu réactionnel a lieu dans la seconde enceinte surmontant la première et communiquant avec la première par des tubes verticaux. Un- phénomène de thermosiphon permet de faire s'élever le produit dans un certain nombre de tube verticaux et de redescendre par d'autres tubes. Dans ce type d'appareil le taux de recyclage (défini comme le rapport en poids de la solution de nitrate d'ammonium recyclé à la solution de nitrate d'ammonium produit est de Tordre de 100/1). Ce type de réacteur conduit à des installations encom¬ brantes qui contiennent un volume important d'un produit relativement dange¬ reux maintenu à une température élevée (140-160°C).

Lorsque le débit global est tel que la production soit supérieure à 150 kg/h/cm2, -π n'est plus nécessaire de recycler du nitrate d'ammonium. Il ne se produit pas de fumées en cours de fonctionnement. Il faut cependant noter qu'il est avantageux d'introduire au moment du démarrage de l'instal¬ lation une certaine quantité dé volution de nitrate d'ammonium. En effet au moment du démarrage de l'installation l'ouverture des vannes n'est pas ins- tantanee et demande plusieurs dizaines de seconde pendant lesquelles des fu¬ mées sont produites en abondance. De plus il est préférable de prévoir un dispositif de recyclage des solutions de nitrate d ammonium pour pouvoir mo¬ difier selon les besoins le débit global des réactifs.

. Le procédé de la présente demande peut être mis en eouvre dans l'installation suivante. Cette dernière est essentiellement caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un réacteur tubulaire muni de ses admis¬ sions de réactifs (HNO3-NH3), au moins une unité pour séparer le produit ré¬ sultant de la réaction (solution aqueuse concentrée de nitrate d'ammonium) et la vapeur d'eau et éventuellement d'un circuit de recyclage du produit vers le réacteur tubulaire, celui-ci étant muni dans ce cas d'une admission correspondante.

D'autres caractéristiques et avantages de -1 ' invention ressorti ront plus clairement de la description qui va suivre faite en regard de la figure schématique annexée. En se référant a cette figure, le réacteur tubulaire (R) comporte à l'une de ses extrémités trois arrivées de réactifs destinées à admettre de préférence selon un régime turbulant NH3, HNO3 et NH4NO3 de recyclage. A l'autre extrémité du réacteur on soutire des solutions concentrées de nitra-

te d'ammonium en mélange avec la vapeur d'eau et on l'introduit dans le séparateur (S). A la base du séparateur (S), on soutire et stocke les solutions concentrées de nitrate d'ammonium obtenues, une partie de ce produit étant éventuellement recyclée, le cas échéant, après neutralisation par addition de NH3 par la conduite (C). Ce bac de stockage (G) peut compor¬ ter en son sein un "moyen de chauffage" (V) dans le but de maintenir le produit à l'état liquide en cas d'arrêt de l'installation. De préférence les solutions de nitrate d'ammonium obtenues sont soutirées à une température comprise entre 120 et 160°C. En tête du séparateur (S) est entraînée la vapeur d'eau suivant la flèche F, l'eau de condensation soutirée en H comme représenté sur le dessin.

Les échangeurs de chaleur (ECHi, ECH2) ont pour but de préchauffer NH3 et HNO3 avant leur admission dans le réacteur (R). La quantité de NH3 qui est ajoutée dans le bac de stockage (G) en vue de la neutralisation correspond au degré d'acidité du produit résultant, degré d'acidité lui-même fonction de la quantité de HNO3 admise au départ. L'excès de HNO3 néces^ire pour maintenir acide le produit sortant du réac¬ teur a pour but d'éviter des pertes excessives .en ammoniac NH3 introduit dans le réacteur (R).

Les avantages résultant du procédé selon l'invention sont, entre autres :

- un faible investi ssemetit pour la réalisation du réacteur en raison de sa simplicité et de son petit diamètre, - une inertie très faible de l'installation en raison du petit volume de so¬ lutions concentrées de - nitrate d'ammonium en circulation dans l'installa- ti on ,

- une réduction des risques dûs à la décomposition du nitrate acide par sui¬ te du faible volume mi s. en jeu. Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif et nullement limitatif de la présente invention. EXEMPLE 1 (comparatif)

Dans un réacteur tubulaire de diamètre 15 mm, on injecte :

- 157 1/h d'acide nitrique à 57,5%, température 20°C, - 33,5 kg/h d'ammoniac gazeux à 25°C.

On obtient un brouillard dense qui oblige à arrêter l'essai au bout de quelques minutes. Les pertes en nitrate d'ammonium, parti en fumées, sont estimées à 40%.

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EXEMPLE 2

Dans une installation telle que reσrêsentée à la figure annexée avec le même réacteur tubulaire on injecte :

- 218,41/h d'acide nitrique à 57,5% à 20°C, - 46 kg/h d'ammoniac gazeux I 60°C,

- 1000 kg/h de solutions concentrées de nitrate d ammonium recycle a 150 C et 92% de concentration.

On produit, selon un débit de 1230 kg/h, une solution de nitrate d'ammonium très légèrement alcaline à une température de 140°C avec une con- centration de 91, 2%. Les pertes totales en azote représentent 5,8% de la quantité totale mise en oeuvre sous sorme d'acide nitrique et ammoniac. EXEMPLE 3

Dans la même installation que celle de l'exemple 2 on introduit :

- 373, 1/h d'acide nitrique à 57,5% à 20°C, - 76,8 kg/h d'ammoniac gazeux à 80 ^β C,

- 700 kg/h de solutions de nitrate d ^J ammonium, recyclées à 150°C et 92% de concentration dans lequel on introduit par la conduite (C) 1,2 kg de NH3.

On introduit selon un débit de 1120- kg/h, une l-iqueur) à 155 ^β C avec une concentration de 92,4%. Les pertes totales en azote représentent 0,15% de la quantité totale mise en oeuvre sous forme d'acide nitrique et d'..ammoniac. EXEMPLE 4

Dans la même installation que celle de l'exemple 2 on introduit :

- 480 1/h d'acide nitrique à 57,5% réchauffé à 45 ^β C - 97,5 kg/h d'ammoniac à 58°C.

On produit, selon un débit de 518 kσ-'h. une solution de nitrate d'ammonium faiblement acide (acidité libre 5 g HNO3 par litre de solution) ayant une concentration de 88,3% et une température de 148 °C.

Les pertes totales en azote représentent 0,6% de la quantité totale mise en oeuvre sous forme d'acide m ^' triαue et d'ammoniac.