Brevet FR2002813A1 — publié le 19691031

La présente invention est relative à la séparation de combinaisons organiques, telles que des polymères ou des copolymères, dissoutes dans un solvant organicue où l'on met la solution en contact avec de l'eau ayant une telle température proche 5 du point d'ébuïlition du solvant, à la pression envisagée, que le solvant s'évapore, l'eau étant amenée à subir un mouvement tournant. Un certain nombre de combinaisons organiques, parmi lesquelles des polymères ou des copolymères, tels que les poly-10 mères de dioléfines, comme le polybutadiène et le polyisoprène, et les copolymères d'éthylène ayant au moins un autre alcène et/ ou au moins une combinaison à plusieurs insaturations tend à s'agglutiner et à coller sérieusement à l'appareil, dès que la totalité ou line partie du solvant est retirée. En vue du trai-15 tement ultérieur de ces polymères ou de ces copolymères, on essaye de leur donner la forme de petites particules pouvant être évacuées aisément. Selon un procédé connu on peut atteindre cet objectif en amenant le polymère dissous dans de l'eau chaude, sans que les particules collantes n'entraînent trop de difficul-20 tés. le solvant est éaporé hors des particules solides qui se sont formées, ces particules étant maintenues en suspension dans de l'eau chaude par des agitateurs pourvus éventuellement de couteaux. Ce procédé présente 1'inconvénient qu'une quantité importante de vapeur d'eau est retirée avec la vapeur du solvant. 2 5 En effet, le solvant est évacué sous forme de bulles, par l'intermédiaire de la phase aqueuse, la pression de vapeur dans les bulles comprenant les psessions de vapeur partielles du solvant et de l'eau. La conséquence directe en est qu'il faut ajouter davantage d'eau chaude, en tant que vapeur, que pour l'évapora-50 tion du solvant seul. Ainsi, la chaleur, qu'on peut économiser par ce procédé connu, ne se fait pas avantageusement. De plus, il est nécessaire d,utiliser un dispositif relativement grand et il faut beaucoup d'énergie pour agiter intensivement la suspension. En outre, on doit ajouter des additifs pour maintenir les 35 particules solides en suspension et/ou aider le travail des agitateurs. On peut éviter 1'inconvénient de L'agglutination et de l'effet collant à l'appareil des miettes de polymère en mettant en application le procédé selon le brevet néerlandais 40 n° 107.263* Selon ce procédé on comprime l'eau à travers une. COPV 05264 2 2002813 chambre de rotation sous une pression telle que cette eau y est amenée à subir un mouvement tournant et on introduit la solution organique dans la chambre de rotation, dans ou près de l'axe du courant tournant. De cette manière, on met la solution organique en contact avec l'eau chaude à la surface qui délimite la phase aqueuse et le creux du courant tournant et l'eau se trouve entre la phase organique et la paroi de la chambre ; ce qui empêche ainsi l'effet collant. La transmission de chaleur de l'eau chaude à la solution organique est insuffisante à la surface limite, de sorte que dans la chambre de rotation le solvant ne peut être séparé totalement du polymère. Un dispositif suivant pour l'élimination ultérieure du solvant est de ce fait indispensable. On observe également cet inconvénient dans le dispositif selon le brevet belge n° 558.227 (figure 6). Dans ce procédé, la phase organique est mise en contact avec la surface de l'eau par une conduite d'amenée centrale, l'eau, amenée à subir un mouvement tournant, mouillant la paroi du dispositif. Selon la présente invention la phase organique, dont le poids spécifique est inférieur à celui de l'eau, est dispersée dans la phase aqueuse, hors d'atteinte de la surface limite du liquide au côté du creux du courant tournant. La phase organique est donc dispersée d'abord dans l'eau chaude et séparée ensuite de nouveau de celle-ci dans la chambre de rotation sous l'influence de la force centrifuge. Grâce à la dispersion, on obtient une rapide et bonne transmission de chaleur de l'eau au solvant à évaporer, de sorte que celui-ci peut s'échapper aisémait hors de la phase organique légère qui se trouve autour du creux tournant et être évacué par l'intermédiaire de ce creux. Comme le solvant se dirige exclusivement, vers le creux par l'intermédiaire de la phase organique, il n'y a que fort peu d'eau qui s'échappe en tant que vapeur pendant 1'évaporation du solvant, car dans les bulles de vapeur qui se sont formées il n'y a que la pression de vapeur du solvant. Par conséquent, les pertes de chaleur sont faibles : l'eau chaude ne donne que la chaleur nécessaire à 1'évaporation quasi complète du solvant dans la chambre de rotation. Une différence fondamentale qui existe par rapport aux procédés connus est l'amenée non centrale dans le procédé selon la présente invention de la phase organique par rapport au courant de rotation. PAO ORIGINAL 69 05264 3 2002813 Si la différence en poids spécifique entre la phase aqueuse et la phase organique est petite, on petit ajouter à l'eau des produits augmentant le poids spécifique, tels que des sels solubles ou des matières en suspension. 5 Parmi les exemples de matières auxquelles on peut met tre en application le procédé selon la présente invention, on peut citer des polymères de dioléfines, en autres les polybuta-diène et polyisoprène, ainsi que des copolymères d'éthylène ayant au moins un autre alcène et/ou au moins une combinaison 10 à plusieurs insaturations. Ceux-ci comprennent aussi bien des copolymères saturés qui contiennent, en plus de l'éthylène, un ou plusieurs autres alcènes, par exemple les prolpylène, butène -1, pentène-1, hexène-1, 4-méthylpentène-1, isobutène, styrène ou a-méthylstyrène, que des copolymères insaturés qui sont cons-15 titués par de l'éthylène, un autre ëilcène, de préférence le propylène, et une combinaison à plusieurs insaturations, par exemple les butac'iène, isopropylène, pentadiène-1,4-hexadiène-1,4 monovinylcyclohexène, cyclopentadiène, dicyclopentadiène, cyclo-octa^ène, 5-alcényl-2-norbornènes , 5-alkylidène, 2-norbornènes, 20 2-alkyl, 2,5-*iorbornadiènes, 4,7,8,9-tétrahydroindene et bicyclo 4,2,0-octadiène-3,7. Comme solvants qu'on peut utiliser, on peut citer, entre autres, les haxane, heptane, benzine, kérosine, benzène et des matières analogues. La présente invention convient particulièrement bien 2 5 pour isoler des terpolymères éthylène-propylène-dicyclopentadièœ ou des polymères analogues d'un solvant organique, tel que 1' hexane. En général, on peut appliquer également le procédé selon l'invention dans les cas où l'on peut utiliser avantageusement la bonne transmission de chaleur entre les deux phases liquides, 30 par 1'évaporation de solvants organiques. On peut appliquer, par exemple, le procédé pour évaporer du benzène hors d'une solution de caprolactame dans du benzène, cette solution provenant d'un processus de lavage pour le caprolactame. Dans ce cas, on sature l'eau chaude remise en circulation avec du caprolactame 35 et ajoute, de préférence, à l'eau un sel, tel que le sulfate d'ammonium, de sorte que le poids spécifique de la phase aqueuse augmente quand la solubilité du caprolactame diminue. Une autre application du procédé selon la présente invention est relative à l'évacuation de matières volatiles hors de produits goudron-40 neux fort collants. CAD original 69 05264 4 2002813 La présente invention sera expliquée davantage à l'aide des deux exemples suivants : Exemple 1 On propose de dissoudre dans de 1'exane un terpolymère 5 éthylène-propylène-dicyclopentadiène selon un rapport de 1kg de terpolymère pour 14 kg d'hexane. On élimine lhexane à une température de 81°C. A cette température, la pression de vapeur de p saturation de l'eau est de 0,51 kg/cm , de sorte qu'à une près- 2 sien totale de 1 kg/cm , la pression de vapeur de l'hexane dans les bulles est de 0,49 kg/cm2. Le poids spécifique de la vapeur d'eau est alors de 0,52 kg/m et celui de l'hexane de 1,45 kg/m . 0 32 Par kg d'hexane, 1 = 0,22 kg d'eau s'échappe dans les bulles formées ; ce qui si§iîifie une perte de chaleur de 120 kcal par kg d'hexane évaporé. 1 5 Pendant la mise en application du procédé selon la présente invention, réalisé à 11, même température d'eau et à la même pression atmosphérique, il apparaît, à partir d'une balance expérimentale thermique et de matière, que la consommation en chaleur est de 85 kcal par kg d'hexane. Comme la chaleur 20 d'évaporation dè l'hexane est de 80 kcal par kg. La perte en chaleur n'est que de 5 kcal par kg d'hexane, ce qui représente 115 kcal par kg d'hexane de moins que par le procédé connu. Exemple 2 Si on réalise le procédé à une température de 92°C, la 25 différence par rapport aux procédés connus est plus grande encore. La perte calculée dans un récipient d'agitation est de 0,63 kg d'eau par kg d'hexane ou 350 kcal par kg d'hexane. La perte en chaleur déterminée par voie expérimentale pendant la mise en application du procédé selon la présente invention est de 95 kcal 30 Par kg d'hexane à la température précitée ; ce qui signifie une perte de chaleur moMre de 225 kcal par kg d'hexane par rapport au procédé connu. Le procédé selon la présente invention est réalisé, de préférence, dans un récipient avec amenée tangentielle de l'eau. 3~ La vitesse et la, quantité d'eau admise doivent être suffisament grandes pour réaliser dans le récipient de tourbillonnement le courant tournant requis, dénommé ci-après "vortex", avec formation d'un creux. Ainsi, il petit s'avérer nécessaire de remettre en circulation la totalité ou une partie dè l'eau, évidemment 40 après séparation partielle ou totale des particules en suspension. 69 05264 5 2002813 A l'eau on peut ajouter de plusieurs façons différentes la solution organique. On peut obtenir le résultat recherché en ajoutant la. solution à la phase aqueuse directement avant son admission dans le récipient ou en ajoutant la solution à 5 l'eau dans le récipient d'une manière axiale ou radiale, mais non centrale. L'invention sera expliquée davantage à l'aide d'un dessin qui représente un dispositif permettant la réalisatioi^du procédé selon la présente invention. Dans ce dessin, 10 - la figure 1 est une vue schématique du dispositif, et - les figures 2, 3,4 et 5 représentent un certain nombre de variantes de ce dispositif. Selon la figure 1 on introduit tangentiellement de l'eau chaude, dans un récipient de tourbillonement 1, représenté 15 dans l'exemple en tant que cyclone, par l'intermédiaire d'une conduite d'amenée 2. Juste avant l'entrée de l'eau dans le cyclone, on met la solution, d'où l'on doit isoler, par exemple, un polymère ou un copolymère, en contact, avec l'eau en ajoutant la solution à l'eau, par l'intermédiaire d'une conduite 3 ; 20 après quoi, on obtient des particules solides de la matière envisagée. L'eau et les matières organiques forment dans le récipient 1 un "vortex" constitué par une couche d'eau extérieure 4 et une couche organique, le solvant 5 se trouvant autour d'un creux 6. Le solvant qui s'évapore hors de la couche organique 25 quitte le dispositif par le creux 6 et par l'intermédiaire d'une conduite 7, tandis que l'eau comprenant des particules solides en suspension quitte le cyclone par l'intermédiaire d'une ouverture 8 ; après quoi, elle est recueillie dans un récipient collecteur 9. Par l'intermédiaire d'une conduite 10, l'eau et 30 les particules solides sont évacuées hors de ce dernier récipient. On remet en circulation une partie de l'eau, dans laquelle des particules solides peuvent être présentes, par l'intermédiaire d'une conduite 1' comprenant une pompe 12. L'alimentation du récipient de tourbillonnement 1 est ainsi suffisamment élevée 3 5 que pour permettre la forsiation du "vortex" requis, sans pour cela consommer une trop grande quantité d'eau. Pour maintenir les particules solides, en suspension dans le récipient 9, on prévoit éventuellement un organe d'agitation représenté schéma-tiquement par la notation de référence 13» Dans le dessin, la 40 notation de référence 14 désigne un dispositif de chauffage qui BADOHJOINAL 69 05264 2002813 donne la température voulue à l'eau remise en circulation. les figures 2, 3 et 4 représentent plusieurs possibilités permettant l'amenée en 3 des solutions polymères et l'évacuation en 7 de la vapeur du solvant. Dans ces figures, les nota-5 tions de référence correspondent à celles de la figure 1. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, la solution polymère est ajoutée à l'eau justè avant son introduction dans le récipient 1 ; l'évacuation de la vapeur se fait par l'intermédiaire de l'ouverture 8. Dans la forme de réalisation représen-10 tée à la figure 3, l'amenée de la solution se fait directement dans le récipient et axialement à l'endroit de la phase aqueuse, tandis que dans celle représentée à la figure 4» elle se fait de façon radiale par rapport au récipient, l'évacuation de la vapeur du solvant peut aussi "bien se faire au côté inférieur 15 qu'au côté supérieur du récipient, ceci étant représenté aux . figures 2, 3 et 4. la figure 5 représente une autre variante où la conduite d'amenée 2 est prévue dans la partie inférieure du récipient 1. Dans la phase aqueuse 4 on obtient un tourbillon violent indiqué par des flèches, la conduite d'amenée 3 du sol-20 vant est prévue près de la surface de contact entre la phase aqueuse 4 et la phase organique 5» hors d'atteinte de la face de/pTïase liquide au côté du creux tournant, la solution organique, amenée par l'intermédiaire de la conduite 3» est d'abord dispersée dans la phase aqueuse sous l'action du tourbillon dans 25 cette phase et séparée ensuite de celle-ci. BÂO ORIQJNAL 69 05264 7 2002813 - EEVENDICATIONS - 1. Procédé pour séparer des combinaisons organiques, telles que des polymères ou des copolymères, dissoutes dans un solvant organique, en mettant la solution en contact avec de l'eau ayant une telle température proche du point d'ébul- 5 lition du solvant, à la pression envisagée, que le solvant s'évapore, l'eau étant amenée à subir un mouvement tournant, caractérisé en ce que la solution organique, dont le poids spécifique est inférieur à celui de l'eau, est dispersée dans la phase aqueuse, hors d'atteinte de la surface limite 10 du liquide au côté du creux du courant tournant. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajoute à la phase aqueuse des produits qui font augmenter le poids spécifique et qui se présentent sous la forme de sels dissous ou de matières en suspension. 15 3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on ajoute à l'eau la solution organique directement avant son introduction dans le récipient. 4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la solution organique est admise 20 axialement dans le récipient à l'endroit de la phase aqueuse. 5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la solution organique est amenée radialement par rapport au récipient. 6. Combinaisons organiques, telles que des polymères ou 25 des copolymères, qu'on sépare d'un solvant organique par la mise en application du procédé selon l'une ou l'autre des revendications précédentes. propylène- 7. Terpolymère éthylène-rdicyclopentadiène ou polymères analogues qu'on sépare d'un solvant organique par la mise en 30 application du procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 5.