Définition de l'acide concentré
L’acide sulfurique concentré dont la concentration oscille entre 96 et 98 % est un liquide incolore ou légèrement jaune à l’état pur. Il est très hygroscopique à l’état pur et très visqueux. Il est généralement produit par la combustion du soufre et livré aux utilisateurs à ce niveau de concentration. Il convient dès lors de diluer cet acide concentré pour pouvoir l’utiliser à la concentration requise. Cette dilution ne peut pas s’envisager en connectant simplement une tuyauterie d’eau à une tuyauterie d’acide car en travaillant ainsi le risque de rupture et d’accident est certain.
La dilution en continu
La réaction de dilution d’acide sulfurique est fortement exothermique. Le graphique ci-dessous illustre l’élévation de température en fonction du taux de dilution.
Le niveau de dilution défini l’élévation en température. La température résultant de cette réaction va nous amener à définir les matériaux à mettre en œuvre, les contraintes, le design de l’installation et l’automation.
Matériaux
Les matériaux devront résister à l’acide concentré mais aussi à l’acide dilué et ce aux températures correspondantes. Le PVDF garantit la tenue de l’installation sur l’acide dilué et concentré. De plus, le PVDF a une excellent tenue à des températures élevées.
Contraintes
L’élévation de température va induire des élongations du tuyau. Les forces induites vont définir les bras de flexion, efforts aux points fixes et les supports (Coulissants et fixes). Il convient de calculer les efforts induits par l’élévation de température.
Design
Le design de l’installation doit éviter toute stratification de l’acide dans les lignes. La dilution doit être continue et homogène (rôle du venturi et du mixeur).
Matériel requis
Composition de la ligne de dilution :
- Pour la ligne acide : Mesure de débit et vanne de régulation (vanne de sécurité ON/OFF requise et clapet anti-retour)
- Pour la ligne eau : Mesure de débit et vanne de régulation (vanne de sécurité ON/OFF requise et clapet anti-retour)
- On peut également envisager de placer des sondes de température en amont et en aval de l’injection d’acide mesure de sécurité afin de vérifier que la température est constante. Toute variation de température est le signe d’une dilution discontinue.
- Un injecteur venturi pour l’acide concentré
- Un mixeur en aval de l’injecteur
- Au besoin, un échangeur pour refroidir l’acide dilué
Gestion
Le processus de dilution doit entièrement géré via un panneau de commande PLC sans intervention manuelle. En cas de disfonctionnement, il est obligatoire d’arrêter immédiatement le processus de dilution.
