Brevet FR2008008A1 — publié le 19700116

x 2008008 Cette invention concerne un procédé nouveau et perfectionné pour récupérer des alcools aliphatiques solubles dans l'eau, sous une forme très concentrée et purifiée, de mélanges contenant des alcools bruts. Plus particulièrement, l'invention concerne un nou-5 veau procédé de distillation multi-étagée pour récupérer des alcools aliphatiques saturés n'ayant pas plus de 3 atomes de carbone, à savoir le méthanol, l'éthanol, le propanol normal, et 1'isopropanol. Les alcools aliphatiques saturés solubles dans l'eau s'obtiennent principalement par trois méthodes : (1) carbonisation ou distil-10 lation destructrice du bois pour obtenir le méthanol ; (2) fermentation de matières appropriées pour obtenir l'éthanol ou le propanol normal ; et (3) diverses réactions de synthèse pour obtenir le méthanol, l'éthanol, le propanol normal, ou 1'isopropanol. Le produit brut obtenu par 1'une quelconque de ces méthodes contient de 15 nombreux sous-produits organiques ou impuretés en plus du constituant alcool désiré. Beaucoup de méthodes différentes ont été essayées et employées pour récupérer l'alcool désiré, sous une forme concentrée et purifiée, du mélange contenant l'alcool brut. La séparation voulue s'effectue d'habitude par distillation ou 20 par une certaine combinaison de méthodes de distillation, d'extraction et d'cdsorption. Dans le cas de la récupération de l'éthanol, on emploie conventionnellement le procédé Barbet mais il a des inconvénients bien connus. On a donc nettement besoin d'un système de récupération simple de l'éthanol et des autres alcools aliphati-25 ques saturés solubles dans l'eau, qui fournisse un alcool très pur avec une perte minimale de ce produit et pour un coût d'exploi- i tation réduit par rapport aux méthodes connues. perfectionné La présente invention fournit un procédé / pour purifier des mélanges contenant un alcool brut, qui comprend : l'introduc-30 tion dans la partie moyenne d'une première tour de distillation, comprenant une zone de distillation par extraction, d'un courant d'alimentation contenant un alcool aliphatique saturé n'ayant pas plus de 3 atomes de carbone et associé à des impuretés à point d'ébullition inférieur ou à point d'ébullition supérieur ; 1'intro-35 duetion d'eau dans la partie supérieure de ladite première tour de distillation ; le recueil#de ladite première tour de distillation, d'un courant de tête contenant la quasi totalité desdites impuretés; le retrait au bas de ladite première tour de distillation d'un courant aqueux dilué contenant ledit alcool à une concentration d'envi-40 ron 5% en poids à environ 10% en poids et contenant aussi des 69 01543 2 2008008 proportions mineures desdites impuretés à point d'ébullition inférieur ou à point d'ébullition supérieur ; l'introduction dudit courant aqueux dilué, retiré au bas de ladite première tour de distillation, dans une seconde tour de distillation comprenant une zone 5 de rectification ou de concentration d'alcool ; le retrait et la récupération, à la partie supérieure de ladite seconde tour de distillation, d'un courant d'alcool produit contenant ledit alcool sous une forme très concentrée et purifiée ; le retrait de ladite seconde tour de distillation d'un courant de purge de tête contenant 10 lesdites impuretés à point d'ébullition inférieur ; le retrait d'une partie intermédiaire de ladite seconde tour de distillation, d'au moins un courant de purge contenant lesdites impuretés à point d'ébullition supérieur ; l'introduction dans une troisième tour de distillation, comprenant une zone de concentration des impuretés, 15 desdits courants de purge de ladite seconde tour de distillation et dudit courant de tête de ladite première tour de distillation ; le retrait de ladite troisième tour de distillation desdites impuretés à point d'ébullition inférieur et à point d'ébullition supérieur ; et le retrait de ladite troisième tour de distillation 20 d'un courant contenant l'alcool, et le recyclage de ce dernier à ladite première tour de distillation en combinaison avec ledit courant d'alimentation. En conséquence, un but essentiel de cette invention est de fournir un procédé nouveau et perfectionné de récupération d'alcools 25 qui présente des avantages substantiels sur les méthodes connues, notamment en ce qui concerne la concentration et la pureté de l'alcool produit récupéré et le coût de l'opération. Un but plus spécifique de l'invention est de fournir un procédé nouveau et perfectionné pour récupérer d'un mélange contenant un 30 alcool brut un bon rendement d'un alcool aliphatique saturé soluble dans l'eau, comme produit de première qualité, avec une teneur en impuretés plus faible que celle que l'on obtenait jusqu'à présent. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé nouveau 35 et perfectionné, du type précité, utilisant un système de distillation multi-êtagée relativement simple comportant un nombre minimum de tour de distillation et un minimum d'équipement auxiliaire. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé nouveau et perfectionné de, distillation multi-étagéei, du tyçe préqédent. 40 qui est caractérisé en outre par des besoins d'énergie réduits 69 01543 3 2008008 sous la forme de vapeur d'eau ou autre source d'énergie thermique. Un autre but encore de l'invention est de fournir un procédé nouveau et perfectionné pour récupérer l'éthanol de mélanges contenant de l'éthanol brut. 5 D'autres buts et avantages de l'invention se feront jour à la lecture de la description détaillée suivante, prise conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels : La Figure 1 est un schéma de fonctionnement illustrant un mode de réalisation spécifique de l'invention utilisé pour récupé-10 rer l'éthanol ; et La Figure 2 est un schéma technologique représentant une modification du système représenté sur la Figure 1. Décrite brièvement, la présente invention utilise un système de distillation à trois tours ou à trois colonnes comprenant une 15 tour de distillation par extraction, une tour de rectification ou de concentration d'alcool, et une tour de concentration d*impuretés, ces trois tours ayant les rôles suivants : (1) L'alimentation d'alcool brut est chargée au milieu de la tour de distillation par extraction et l'eau est chargée en haut 20 de cette tour. Cette tour travaille de façon à éliminer le gros des impuretés dans un courant de vapeur de tête. Un courant dilué d'eau et d'alcool ayant une concentration en alcool d'environ 5 à environ 10% en poids et ne contenant que des proportions mineures ou des traces d'impuretés, est recueilli au bas de cette tour. 25 (2) Le courant de queue de la tour de distillation par extrac tion est chargé à la tour de rectification qui travaille pour extraire l'alcool produit désiré de l'eau. Un alcool produit concentré et purifié est recueilli à la partie supérieure de la tour de rectification, et l'eau est recueillie au bas de cette tour et peut être 30 jetée ou recyclée à la tour de distillation par extraction. Un courant de purge contenant les impuretés à bas point d'ébullition est recueilli en tête de la tour de rectification, èt un ou plusieurs courants de purge contenant les impuretés à point d'ébullition supérieur sont recueillis d'une partie intermédiaire de la tour de 35 rectification. (3) Le produit de tête de la tour de distillation par extraction et les différents courants de purge de la tour de rectification sont chargés à la tour de concentration des impuretés qui travaille de façon à libérer d'une partie supérieure de la tour un 40 courant d'alcool qui est recyclé et réuni à l'alimentation brute 69 01543 4 2008008 de la tour de distillation par extraction. Les impuretés à bas point d'ébullition sont récupérées comme produit de tête, et les impuretés à haut point d'ébullition sont récupérées d'une partie inférieure de la tour de concentration des impuretés. L'eau épurée est aussi 5 recueillie au bas de la tour de concentration des impuretés pour être jetée ou recyclée à la tour de distillation par extraction. Bien que l'invention soit décrite ci-après avec référence spécifique à un système de récupération d'éthanol, on doit comprendre que les principes de l'invention peuvent aussi s'appliquer à 10 la récupération de méthanol, de propanol normal, ou d'isopropanol. Si l'on se réfère maintenant à la Figure 1 des dessins, la première tour de distillation, ou tour de distillation par extraction, est désignée par 10. Une alimentation brute contenant de l'éthanol, par exemple l'alcool brut obtenu par fermentation ou 15 synthèse, est chargée par une conduite 11 dans la partie moyenne de la tour 10. Dans le cas de l'éthanol obtenu par fermentation, on comprendra que le mélange de fermentation doit d'abord être chargé dans une tour préliminaire ou appareil de distillation de bière conventionnelï(non représenté) qui extrait l'alcool et 20 les impuretés volatiles associées du grain ou de la mélasse solide, des cellules de levure, et des autres. ingrédients de l'alimentation de bière. Le produit de tête condensé d© la tour préliminaire ou appareil de distillation de fcière est ensuite utilisé comme alimentation d'alcool brut, qui est chargée dans la tour 10 par la condui-25 te 11. L'eau d'extraction est chargée en haut de la tour 10 par une conduite 12, l'eau d'extraction contenant principalement un courant recyclé obtenu de la manière décrite ci-dessous. De la chaleur est fournie à la base de la tour 10 pss im échangeur de chaleur ou 30 rebouilleur 16, à une partie du courant de queue qui circule dans les conduites 14 et 15 en retournant à la base de la tour 10. De la vapeur d'eau est fournie à 1'échangeur de chaleur 16 par une conduits 1? en liaison d'échange de chaleur indirect avec le courant de queue recyclé, mais on comprendra que les besoins thermiques de la 35 tour 10 peuvent aussi être satisfaits par introduction directe de vspsïïsr d'eau à la" base de la tour 10» La quantité d'eau â*esfcraefeion introduite par 1® conduite 12 en îieafc âe la tour 10» et Itaâiâsaisa de dha&sar « la base de la tous? 10 doivent être suffisantes pouz- eps© la cpsasi totalité des impuretés, 40 quelles aient un point d'ébullitioa iafêffieùs? un point d'ébuîli» 69 01543 5 2008008 tion supérieur, soient libérées en tête de la tour 10 par une conduite 18. Comme le savent bien les hommes de l'art, la présence de l'eau dans le système modifie les volatilités normales des divers constituants, de sorte que les impuretés ayant des points d'ébullition 5 supérieurs à celui de l'éthanol sont distillées en tête en compagnie des impuretés à point d'ébullition inférieur. Afin d'obtenir en tête l'élimination voulue du gros des impuretés du courant d'alimentation, les quantités relatives d'eau d'alimentation et d'extraction et 1* admission de chaleur à la base de la tour 10 sont réglées de 10 façon que le courant de queue recueilli par la conduite 14 comprenne un courant d'alcool aqueux dilué ne contenant que des proportions mineures ou des traces d'impuretés et ayant une teneur en alcool comprise entre environ 5% en poids et environ 10% en poids, laquelle est compatible avec une récupération de l'éthanol finalement 15 produit à la concentration spécifiée requise dans un stade ultérieur du procédé. La partie non recyclée du courant d'alcool dilué recueilli à la base de la tour 10 est injectée de la conduite 14, au moyen d'une pompe 13 et d'une conduite 21, sur un plateau ou une section 20 inférieure d'une tour 22 de rectification ou de concentration d'alcool. De la vapeur d'eau est injectée directement à la base de la tour 22 par une conduite 23 afin d'extraire le produit éthanol désiré de l'eau contenue dans l'alimentation qui est introduite dans la tour 22. Bien que le dessin représente une injection de 25 vapeur directe, on comprendra que des moyens de chauffage indirects peuvent aussi être prévus à la base de la tour 22 pour réaliser l'effet d'extraction voulu . L'éthanol extrait est ensuite concentré dans la tour 22 au niveau de concentration élevée voulu (approchant la composition de l'azéotrope éthanol-eau), et un produit éthanol 30 concentré très pur est recueilli et récupéré par une conduite 24 près du haut de la tour 22, en tant que produit éthanol final du procédé. Dans la tour 22, une section de "pasteurisation" ou de concen-traction de la fraction volatile, située au-dessus du point de re-35 cueil du produit éthanol par la conduite 24, permet l'accumulation et l'élimination, à de faibles niveaux de concentration, des impuretés les plus volatiles à point d'ébullition inférieur ou "têtes" en haut de la tour 22 par une conduite 26. Les vapeurs recueillies par la conduite 26 çont condensées dans un premier condenseur 27 40 qui est alimenté en eau de réfrigération par une conduite 28. Le 69 01543 6 2008008 condensât du condenseur 27 est renvoyé» en tant que reflux, par une conduite 29, en haut de la tour 22. Des impuretés volatiles non condensées sont recueillies par une conduite 38 du condenseur 27 et sont alimentées dans un condenseur 32 à évent qui est refroidi areau agent 5 par une conduite 30 à l'aide/de réfrigération ou d'un/réfrigérant, suivant l'intérêt de la récupération des impuretés les plus volatiles telles que le diéthyl éther et l'acétaldéhyde (ou autres impuretés telles que le diméthyl éther, le formaldéhyde, l'acétone, et les produits de ce genre, dans le cas d'autres systèmes de récupération 10 d'alcool). Le condensât du condenseur 32 à évent peut être xfenvoyé en partie, en tant que reflux, à la tour 22, par une conduite 33 qui communique avec la conduite 29, mais le reste est recueilli comme courant de purge, par une conduite 34, en vue d'un traitement ultérieur comme décrit ci-dessous. Dans certains cas le condenseur 15 32 à évent peut être supprimé, auquel cas une partie du courant de condensât de la conduite 29 est recueillie comme courant de purge. En recueillant le courant de purge continuellement et de préférence à une vitesse constante, les impuretés volatiles ou à point d'ébullition inférieur n'ont pas le temps de s'accumuler à un degré appré-20 ciable en ce point de la tour 22 où le courant 24 de produit éthanol est recueilli, et le produit éthanol désiré est récupéré par la conduite 24 à un niveau de concentration très bas en impuretés volatiles, représentant quelques parties par million. L'eau épurée est recueillie au bas de la tour' 22 par une condui-25 te 19 et est recyclée par une pompe 20, à travers la conduite 12, en haut de la tour 10 comme déjà indiqué. Une partie de l'eau recueillie est envoyée au rebut par une conduite 25. Outre le courant de purge de tête recueilli par la conduite 34 de la tour de rectification 22, un ou plusieurs courants de 30 purge intermédiaires contenant des impuretés à point d'ébullition supérieur sont aussi recueillis d'une section intermédiaire de la tour 22 entre la conduite d'alimentation 21 et la conduite 24 de recueil de l'éthanol produit. Les plateaux ou les points appropriés de recueil des courants de purge des impuretés à point d'ébul-35 lition supérieur peuvent être choisis d'une manière bien connue en calculant la composition des plateaux pour déterminer les points d'accumulation dans la tour 22 des impuretés à point d'ébullition supérieur, y compris des azéotropes avec l'eau de ces impuretés à point d'ébullition supérieur. Sont typiques de ces impuretés à 40 point d'ébullition supérieur les alcools supérieurs, tels que les 69 01543 7 2008008 alcools butylique et amylique, ainsi que divers aldéhydes, cétones, esters, et hydrocarbures. Puisque les différentes impuretés à point d'ébullition supérieur peuvent se concentrer à plusieurs niveaux intermédiaires dans la tour 22, le soutirage de courants de purge 5 multiples est préférable pour permettre l'élimination continue de ces impuretés, et de préférence à des vitesses constantes, ce qui évite leur accumulation. Sur la Figure 1, le recueil des courants de purge des impuretés à point d'ébullition supérieur, en deux niveaux différents de la 10 tour 22, est indiqué par la conduite 36 et par la conduite 37 qui rejoint la conduite 36. En empêchant ainsi l'accumulation des impuretés à point d'ébullition supérieur dans la tour 22, la quantité de ces impuretés qui est entraînée dans la tour 22 dans la région de la conduite 24 de recueil de l'éthanol produit, est maintenue 15 à un minimum, et l'alcool produit recueilli par la conduite 24 a une très faible teneur en impuretés à point d'ébullition supérieur ( désignées conventionnellement par le nom ele "huiles de fusel"), par exemple moins de 30 parties par million, et dans bien des cas pas plus de 10 parties par million. 20 De préférence, la quantité de chaque courant de purge recueilli par les conduites 34 et 36 doit représenter d'environ 0,1 à environ 5% en poids du courant d'éthanol produit récupéré par la conduite 24. Le courant d'impuretés de tête comprenant les impuretés à point 25 d'ébullition inférieur et les impuretés à point d'ébullition supérieur et recueilli par la conduite 18 en haut de la tour 10 de distillation par extraction, est condensé dans un condenseur 38 alimenté en eau de réfrigération par une conduite 39, et le condensât obtenu traverse une conduite 41 et est chargé dans la section inférieu-30 re d'une tour 42 de concentration d'impuretés. De même,, les multiples courants de purge des impuretés à point d'ébullition supérieur sont chargés, depuis la tour 22 et par la conduite 36, à la section inférieure de la tour 42. De plus, le courant de purge de tête comprenant des irapuretês à point d'ébullition inférieur» recueilli de 35 la tour 22 sst introduit par la conduite 34 dans la section supérieure de la +>our 42. La vapeur d'extraction est introduite direc-tsment à le; base de la tour 42 par une conduite 43, mais on comprendra que l'on psut utiliser aussi des méthodes de chauffage indirect-» à la base do ,'.a tour 42, exactement soamie dans le cas des tours 10 40 et 22.. Le ôs la tous' 42 est sëgîê de façon à extraire 69 01543 e 2008008 l'éthanol et les impuretés de l'eau qui est contenue dans les diverses alimentations de la tour, pour que de l'eau pratiquement débaras-sée d'alcool puisse être recueillie à la base de la tour 42 par une conduite 44 , avant d'être jetée. Si on le désire, tout ou partie 5 de cette eau recueillie peut être renvoyée, comme l'indique la conduite 45 en pointillés, à la conduite 12 et être ainsi recyclée à la tour 10. Dans la tour 42 les impuretés les plus volatiles ou à point d'ébullition inférieur sont concentrées, en tant que "têtes", près 10 du haut de la tour, et sont recueillies en tête par une conduite 46 et sont transférées dans un condenseur 47 qui est alimenté en eau de réfrigération par une conduite 48» Le condensât résultant est renvoyé, en tant que reflux, par une conduite 49, en haut de la tour 42. Las constituants non condensés du courant de tête de la 15 tour 42 sont recueillis du condenseur 47 par une conduite 51 qui va dans un condenseur 52 à évent, lequel est alimenté par une conduite 53 en eau de réfrigération ou en agent de réfrigération approprié, suivant que l'on veut ou non récupérer les impuretés les plus volatiles,comme mentionné plus haut au sujet du traitement 20 du produit de tête de la tour 22. Le condensât du condenseur 52 à évent est recueilli par une conduite 54 et peut être réuni en partie, si on le désire, au reflux de la conduite 49 qui est introduit en haut de la colonne 42. Le reste de ce condensât est récupéré par «ne conduite 56, en tant que sous-produit "têtes". Dans 25 cette tour aussi le condenseur 52 à évent peut être supprimé dans certains cas, auxquels cas uns partie du condensât de la conduite 49 peut être recueillie en tant que sous-produit "têteS. L'éthanol contenu dans les différents courants d'alimentation d'impuretés de la tour 42 se concentre dans la partie supérieure 30 de la tour 42 et est recueilli par une conduite 57. Ce courant est recyclé par une pompe 50 et une conduite 55 à la conduite 11 d'alimentation et est ainsi réuni â l'alimentation d'alcool brut et renvoyé à la tour 10 de distillation par extraction en vue de la récupération de sa teneur en alcool et de la reséparation des im-35 puretés de cet alcool. De préférence, le courant d'alcool recyclé par les conduites 57 et 55 doit contenir d'environ 60% en poids â environ 90% en poids d'éthanol et il doit constituer au moins environ 80% en poids de l'éthaiiol contenu dans la totalité des courants contenant de l'éthanol qui sont chargés à la tour 42. 40 Dans la tour 42 les impuretés â peissfe d'ébullition supérieur 69 01543 9 2008008 se concentrent dans une section intermédiaire de la tour entre le point d*alimentation du principal courant d'impuretés introduit par la conduite 41 et le point de recueil du courant d'éthanol recyclé par la conduite 57. Ces impuretés sont recueillies de pré-5 férence à plusieurs niveaux, par exemple par la conduite 58 et la conduite 59 qui rejoint la conduite 58. La concentration des impuretés à point d'ébullition supérieur dans le courant combiné recueilli par la conduite 58, est assez forte pour que le courant de purge combiné puisse être transféré dans un laveur (non représen-10 té)et y être mis en contact avec un excès d'eau ou de solution saline aqueuse. Les impuretés à point d'ébullition supérieur comprenant des alcools, des esters, des aldéhydes, des cétones et des hydrocarbures, qui sont insolubles dans l'eau ou la solution saline de lavage, se séparent sous la forme d'une couche huileuse 15 qui peut être décantée en vue de sa mise au rebut ou de son traitement ultérieur pour récupérer les sous-produits. La couche aqueuse de l'étape de décantation est renvoyée à la tour 10 de distillation par extraction en vue de la récupération de sa teneur en alcool et de la reséparation de toute impureté dissoute. 20 Comme on l'a déjà décrit, soit l'eau épurée qui est recueillie par la conduite 19 au bas de la tour 22 de rectification, soit l'eau épurée recueillie par la conduite 44 au bas de la tour 42 de concentration des impuretés, soit encore les deux courants, peuvent être recyclés à la conduite 12 et de là en haut de la tour 10 de distil-25 lation par extraction. La température de ces courants d'eau recyclée peut être ajustée, par des moyens de refroidissement ou de chauffage appropriés non représentés, afin d'obtenir l'effet d'extraction maximal dans la tour 10 avec un effet de rectification minimal résultant de la condensation interne par contact direct. 30 Par exemple, Veau recyclée peut être ajustée,si nécessaire, à une température qui est inférieure d'environ 3°C à environ 28°C à la température de saturation de la vapeur d'eau sous la pression qui règne en haut de la tour 10 de distillation par extraction, et de préférence inférieure à ce niveau d' une valeur comprise entre 35 environ 5°C et environ 17°C. Au moyen du système de distillation multi-étagée décrit ci-dessus, on a constaté qu'il était possible de récupérer par la conduite 24 un éthanol produit ayant une teneur en impuretés plus faible que celle qui était possible jusqu'à présent en employant 40 des systèmes connus de distillation d'alcool et de raffinage .tels 69 01543 10 2008008 que le procédé Barbet. En outre, ces résultats sont atteints avec une consommation de vapeur d'eau sensiblement plus faible qu'il n'était possible avec les systèmes conventionnels. Les principes décrits ci-dessus peuvent aussi s'appliquer au traitement d'autres 5 matières premières d'alimentation pour récupérer d'autres alcools aliphatiques saturés solubles dans l'eau, à savoir le méthanol et les propanols. La Figure 2 représente un mode de réalisation modifié de l'invention, qui utilise le même schéma de fabrication général décrit 10 au sujet de la Figure 1, mais les diverses tours travaillent à des niveaux de pression différents dë sorte que l'énergie thermique d'une ou de plusieurs tours, qui est normalement perdue dans les condenseurs de tête réfrigérés à l'eau, peut être utilisée pour constituer la source de chaleur d'une ou de plusieurs des autres 15 tours. Les parties du système de la Figure 2 qui sont les mêmes que sur la Figure 1 sont identifiées par les mêmes nombres de référence et seules les caractéristiques du système de la Figure 2 qui diffèrent de celles de la Figure 1 seront décrites en détail. Sur la Figure 1, chacune des tours 10, 22 et 42 travaille 20 sous une pression sensiblement atmosphérique, mais dans le mode de réalisation de la Figure 2 la tour 10 de distillation par extraction et la tour 42 de concentration des impuretés travaillent sous une pression effective élevée, d'environ 1,75 à environ 7 kilogrammes par centimètre carré, et la tour 22 de rectification travaille 25 sensiblement sous la pression atmosphérique. Par suite de cette différence entre les pressions de travail, les vapeurs de tête des tours de distillation par extraction et de concentration des impuretés peuvent être condensées dans des rebouilleurs à la base de la tour de rectification, qui demande normalement 30 la plus grande admission de chaleur et qui est donc responsable de la plus grande consommation de vapeur d'eau dans le cas du système de la Figure 1. Si l'on se réfère à la Figure 2, on verra que le courant d'impuretés de tête de la tour 10 est recueilli par une conduite 70 35 et traverse un rebouilleur ou échangeur de chaleur 71 adjacent à la base de la tour 22 de rectification, en relation d'échange de chaleur indirect avec une partie du courant de queue recueilli à la base de la tour 22 par la conduite 19, cette partie étant recyclée de la conduite 19 par une conduite 72 et le rebouilleur 71, et 40 de là renvoyée dans la section inférieure de la tour 22. L'enthalpie 69-01543 ii 2008008 du courant d'impuretés de tête sous haute pression dans la conduite 70 provoque le chauffage du courant de queue recyclé par la conduite 72, et le courant résultant d'impuretés condensé est transféré du rebouilleur 71, par une pompe 75 et à travers une conduite 73, 5 dans la section inférieure de la tour 42 de concentration d'impuretés. De la même façon, le courant de tête d'impuretés à bas point d'ébullition sortant de la tour 42 est recueilli sous haute pression par une conduite 74 et est transféré dans un autre rebouilleur 10 76 à la base de la tour 22, en relation d'échange de chaleur indirect avec une autre partie du soutirage de queue de la tour 22, ce dernier étant recyclé de la conduite 19 par une conduite 77 et le rebouilleur 76, et de là à la base de la tour 22. Ainsi, l'enthalpie des courants de tête sous haute pression sortant des tours 10 et 42 15 est utilisée comme source d'énergie thermique pour la tour de rectification 22, à la place d'une source de vapeur d'eau distincte pour la tour 22 comme dans le mode de réalisation de la Figure 1. Le courant de tête condensé est transféré du rebouilleur 16, par une pompe 80 et à travers une conduite 78, et il est ainsi renvoyé en 20 partie, en tant que reflux, en haut de la tour 42, le reste de ce courant étant récupéré par une conduite 79 en tant que sous-produit "têtes". Outre l'opération particulière à plusieurs niveaux de pression décrite au sujet de la Figure 2, on peut aussi employer d'autres 25 variantes. Par exemple, la tour 10 de distillation par extraction et la tour 42 de concentration des impuretés peuvent travailler sensiblement sous la pression atmosphérique, tandis que la tour 22 de rectification travaille sous vide. Bien entendu, les tours 10 et 42 peuvent aussi travailler sous une pression supérieure à la près-30 sion atmosphérique tandis que la tour 22 est sous vide. Autrement, la tour 22 de rectification peut travailler sous haute pression tandis que les tours 10 et 42 travaillent sous la pression atmosphérique ou sous une pression inférieure, de sorte que l'enthalpie du courant de tête de la tour de rectification peut être utilisée 35 comme source de chaleur dans les rebouilleurs prévus à la base des tours 10 et 42. Dans une autre solution de rechange, les trois tours peuvent travailler à des niveaux de pression successivement différents, allant d'une pression super-atmosphérique à la pression atmosphérique, â une pression sub-atmosphérique ou au vide, de sorte 40 que les vapeurs de tête de la tour où règne la plus haute pression 69 01543 12 2008008 peuvent être utilisées pour fournir de la chaleur au rebouilleur de la tour où règne la pression immédiatement inférieure, et que les vapeurs de tête de cette dernière peuvent être utilisées pour fournir de la chaleur au rebouilleur de la troisième tour. Cepen-5 dant, on constatera habituellement que la tour 42 de concentration des impuretés demande la plus petite admission de chaleur, tandis que la tour 22 de rectification demande la plus grande admission de chaleur. Ainsi, l'équilibre normal des besoins de chaleur dans le système à trois tours imposera d'ordinaire l'emploi du 10 système à deux niveaux de pression décrit au sujet de la Figure 2, dans lequel les besoins de chaleur de la tour 22 de rectification sont à peu près équilibrés par les besoins de chaleur totaux des tours 10 et 42 de distillation par extraction et de concentration des impuretés. 15 Que ce soit dans le mode de réalisation de la Figure 1 ou dans celui de la Figure 2 ou de ses variantes, on peut réaliser un degré supplémentaire de souplesse et de réglage en modifiant ou en faisant varier l'alimentation de liquide en haut de la tour 10 de distillation par extraction.Par exemple, comme représenté en traits pleins 20 sur la Figure 1, la tour 10 peut travailler avec la seule eau d'extraction chargée par la conduite 12 en haut de la tour. Dans ce cas, les vapeurs de tête recueillies par la conduite 18 contiennent la quasi totalité des impuretés et une quantité substantielle de l'alcool de l'alimentation initiale, et ses vapeurs sont condensées 25 à une faible concentration, exprimée en teneur d'alcool et d'impuretés du condensât aqueux. Ceci impose alors une charge substantielle sur la tour 42 de concentration des impuretés. Dans une opération de rechange, il peut être souhaitable dans certains cas de renvoyer une partie du condensât dfe tête du condenseur 38, par exemple 30 au moyen de la conduite 81 en pointillés, en tant que reflux, en haut de la tour 10 en compagnie de l'eau d'extraction introduite par la conduite 12. Cependant, la concentration d'eau obtenue en haut de la tour 10 doit être telle que les impuretés à éliminer aient une volatilité relative plus grande que l'éthanol ou 1'autre 35 alcool produit désiré. Le résultat est que les vapeurs condensées dans le condenseur 38 de tête fournissent, un condensât plus concentré en alcool et en impuretés, de sorte qu'un courant de taille réduite peut être chargé par/Conduite 41 dans la tour 42 de concentration des impuretés, cë qui permet de réduire la taille et l'admis-40 sion de chaleur requises par la tour 22. Ceci est cependant contre 69 01543 13 2008008 balancé par le fait que les besoins thermiques de la tour 10 de distillation par extraction peuvent être accrus à cause de l'augmentation des besoins d'extraction due à l'effet de reflux. Le choix optimal entre les opérations sans reflux et avec reflux de la 5 tour 10 de distillation par extraction sera déterminé par un équilibre économique entre les besoins en matériel et la consommation de vapeur d'eau. Dans la description précédente, on comprendra que les tours 10, 22 et 42 peuvent comprendre des colonnes conventionnelles de 10 distillation fractionnée du type à plateaux, mais qu'on peut aussi utiliser des colonnes à remplissage ou des colonnes de ce genre. On se rendra compte aussi que, bien que seules certaines des pompes les plus importantes aient été illustrées dans les schémas technologiques des Figures 1 et 2, il faudra d'autres pompes ou dispositifs 15 de manipulation de fluides dans le système, comme le percevront facilement les hommes de l'art. Les exemples spécifiques suivants c'a l'invention, concernant la récupération de l'éthanol, sont présentés en guise d'explication plus poussée de l'invention, mais ils ne doivent pas être considérés 20 comme des exemples limitatifs. Exemple I Dans la production de l'éthanol ou alcool éthylique à partir de grain, on emploie le système de distillation de la Figure 1. Le courant aqueux d'alcool impur provenant d'une tour préliminaire 25 d'extraction de bière ayant uns teneur en éthanol d'à peu près 75% en poids, est chargé sur un plateau intermédiaire de la tour 10 de distillation par extraction, à une vitesse d'à peu près 68,1 litres par minute. L'eau d'extraction provenant de la base de la tour 22 de rectification est chargée par la conduite 12, à une température 30 réglée à peu près^84°C, sur le plateau supérieur de la tour 10 de distillation par extraction, à une vitesse suffisante pour permettre le recueil, par la conduite 14, d'un courant de queue d'alcool aqueux contenant environ 8% en poids d'alcool. Pour les faibles concentrations en alcool se trouvant dans la tour 10, les volatilités 35 relatives des impuretés dans le courant d'alimentation, par rapport à Ieeau, dépassent celles de l'éthanol, de sorte que ces impuretés sont entraînées en haut de la tour 10 et sont recueillies sous la forme d'une solution d'alcool aqueux condensé dans la conduite 41, ayant une teneur en alcool d'à peu près 18% en poids. 40 La solution aqueuse d'alcool qui sort du bas de la tour 10 69 01543 14 2008008 de distillation par extraction, et qui est pratiquement débarrassée d'impuretés, est chargée par la conduite 21 sur un plateau interrtté-ciaira de la tour 22 de rectification où la fraction éthanol est rectifiée à 192° proof (93,85 % en poids) et est recueillie par la 5 conduite 24, en tant qu'éthanol produit, six plateaux au-dessous du plateau supérieur de la tour 22. La tour 22 travaille sensiblement à reflux total (90/1) au-dessus de ce point de soutirage. Toute impureté à bas point d'ébullition qui a pu s'échapper de la base de la tour 10 de distillation par extraction tend à se concentrer 10 dans les plateaux supérieurs de la tour 22 de rectification et est purgée du système à l'aide d'un soutirage de *têtes" par la conduite 34, représentant environ 2,27 litres par minute. Des traces d'impuretés à point d'ébullition supérieur, qui peuvent aussi s'être échappées du bas de la tour 10 de distillation par extraction 15 (par exemple des alcools supérieurs) tendent à se concentrer,à cause de leur caractère non idéal , près et au-dessus de la zone d'alimentation de la tour 22, et elles sont recueillies du système en solution alcoolique aqueuse de multiples points de soutirage, par les conduites 36 et 37 par exemple, le total de ces soutirages 20 représentant à peu près 5,68 1 par minute de solution contenant à peu près 62% en poids d*alcool. De l'eau contenant moins d'environ 0,02 % en poids d'alcool est déchargée à la base de la tour 22 et est renvoyée par les conduites 19 et 12 sur le plateau supérieur de la tour 10. 25 Les soutirages d'impuretés â haut point d'ébullition par les conduites 36 et 37 sont transférés au point d'alimentation intermédiaire de la tour 42 de concentration des impuretés. Le condensât de tête de la tour 10 de distillation par extraction, contenant le gros des impuretés qui se trouvaient dans le courant d'alimentation 30 de départ, est aussi chargé par la conduite 41 sur un plateau intermédiaire de la tour 42 de concentration des impuretés. Le courant de soutirage de têtes de la tour 22 de rectification est aussi chargé dans la tour 42 par la conduite 34, mais il est introduit dans la tour sur un plateau supérieur à cause de sa plus forte 35 teneur en alcool. Travaillant à un rapport de reflux d'à peu près 50/1, la tour 42 concentre les impuretés à bas point d'ébullition, par exemple le diéthyl éther ou l'acétaldéhyde, dans sa section supérieure, et ces impuretés sont recueillies du système dans un soutirage de "têtes" par la conduite 56, représentant à peu près 40 0,38 litre par minute et contenant à peu près 91% en poids d'alcool. 69 01543 15 2008008 A part les pertes inévitables mais mineures de la tour 22 de rectification et de la tour 42 de concentration des impuretés, ce courant 56 de soutirage de "têtes" représente la seule perte importante d'alcool dans le système. Le reste de l'alcool chargé dans la tour 5 42 est recueilli sous la forme d'une solution à 85% en poids dans l'eau (largement débarassée d'impuretés) et est recyclé par la conduite 57 à la tour 10 de distillation par extraction en vue d'une épuration plus poussée. La quantité nette d'eau restant dans le système est envoyée au rebut depuis la base de la tour 42 par 10 la conduite 44 et elle ne contient pas plus d'environ 0,02 % en poids d'alcool. A cause de leursgrandes volatilités par rapport à l'eau et de leurs faibles volatilités par rapport aux solutions d'éthanol concentrées, les impuretés à point d'ébullition supérieur, par exemple 15 les alcools butylique et amylique , tendent à se concentrer dans la région de la tour 42 située légèrement au-dessus du point d'alimentation primaire, c'est-à-dire de la conduite 41. Ces impuretés sont recueillies continuellement de la tour 42 par les raccords multiples 58 et 59 de soutirage latéral, en solution alcoolique 20 aqueuse. L'emplacement et le nombre des soutirages sont tous deux ajustés de façon que, par dilution à l'eau dans un laveur d'huile, le mélange se sépare en deux phases liquides. La phase supérieure constitue la "fabrication" d'impuretés et est recueillie du système sous la forme d'une huile ne contenant pas plus d'environ 8% en 25 poids d'alcool. La phase inférieure, contenant le reste de l'alcool en solution aqueuse diluée, ainsi que la fraction soluble des impuretés du courant d'alimentation, est renvoyée à la tour 10 de distillation par extraction pour être épurée. On emploie le chauffage direct à la vapeur d'eau dans les 30 trois tours qui travaillent sensiblement sous la pression atmosphérique. Dans ces conditions le système donne une récupération d'alcool de 98,5 %, comme alcool de première qualité, pour une consommation de vapeur d'environ 5,5 kg par litre d'alcool 192° proof (93,85% en poids). 35 Exemple II Dans la production d'alcool éthylique à partir de mélasse de canne à sucre, on emploie de nouveau le système de distillation de la Figure 1. Le système travaille dans des conditions sensiblement équivalentes à celles de l'Exemple ï, excepté que le courant d'ali-40 mentation de ïe tour 10 de distillation par extraction représente 69 01543 16 2008008 à peu près 9,46 litres par minute, tous les autres débits, à l'exception de celui de la vapeur, étant réduits en conséquence. L'alcool produit recueilli par la conduite 24 de la tour 22 contient à peu près 94,58% en poids d'éthanol. Le système donne une récupé-5 ration d'alcool de 96,5% comme alcool de première qualité, pour une consommation de vapeur d'envion 6,2 kilogrammes par litre d'alcool à 192° proof (93,85% en poids). Exemple III Dans la synthèse de l'alcool éthylique à partir de lîéthylène, 10 on obtient un courant d'alcool brut contenant à peu près 12% en poids d'éthanol, ainsi que des traces d'impuretés. On emploie le système de distillation de la Figure 2. Le courant aqueux d'alcool impur provenant du système de synthèse est chargé sur un plateau intermédiaire de la tour 10 de dis-15 tillation par extraction, à une vitesse d'à peu près 950 1 à la minute. L'eau d'extraction provenant de la base de la tour 22 de rectification est chargée sur le plateau supérieur de la tour 10, à une vitesse suffisante pour permettre le recueil, par la conduite 14, d'un courant de queue d'alcool aqueux contenant environ 8% en 20 poids d'alcool. Le fonctionnement de cette tour est analogue à celui de sa contrepartie des Exemples I et II, excepté que la pression effective de travail est maintenue aux environs de 5,25 kg 2 par cm . La vapeur de tête, contenant la quasi totalité des impuretés, est recueillie par la conduite 70 et est condensée à cette 25 pression dans le rebouilleur 71 à la base de la tour 22 de rectification, en satisfaisant ainsi partiellement les besoins thermiques de cette tour, avant que le condensât soit chargé dans la tour 42 de concentration des impuretés par la conduite 73. La tour 42 de concentration des impuretés travaille sous une 2 30 pression effective d'à peu près 7 kg par cm , et ses vapeurs de tête sont recueillies par la conduite 74 et condensées dans le rebouilleur 76 de la tour 22 de rectifications en fournissant ainsi sensiblement le solde des besoins thermiques de cette tour. La tour 22 de rectification travaille sensiblement à la pression atmosphé-35 rique, et excepté les moyens de chauffage indirect (rebouilleurs) à la base, son fonctionnement est identique à celui de sa contrepartie des Exemples I et II. L'alcool produit recueilli par la conduite 24 de la tour 22 contient environ 94,58 % en poids d'éthanol. A cause de la concentration extrêmement faible des impuretés 40 dans le courant d'alimentation, le système donne une récupération 69 01543 17 2008008 d'alcool avoisinant 9956 sous forme d1alcool de première qualité et fonctionne avec une consommation de vapeur d'environ 3 kg par litre d'alcool à 192° proof (93,85 % en poids),Ifemélioration de la consommation de vapeur par rapport aux Exemples ï et 11 étant le 5 résultat de l'opération sous plusieurs pressions. Dans le Tableau 1 ci-dessous la concentration et la pureté de l'éthanol récupéré dans les Exemples I, II, et III, sont comparées aux résultats typiques d*un système conventionnel de raffinage Barbet. Le Tableau II ci-dessous présente une comparaison analogue 10 de la récupération d'alcool et de la consommation de vapeur. Tableau I Conventionnel Exemple I Exemple Exemple Il III % Pond, d'alcool (L6°C/l6°C) 93,85 93,85 94,58 94,58 15 Acidité, en acide acétique*- 1,2 0,82 0,93 0,5 Esters, en acétate d'éthylë*- 1,6 0,27 0,48 0,3 Aldéhydes, en acétaldéhydë 0,8 0,09 0,45 0,1 Huile de Fusel,en alcool isoamylique 4,0 2,9 4,13 0J «» o 20 Matières non volatiles* 2,0 1,0 Temps de Permanganate (min.) 30 53 44 50 -h- grammes/100 litres (max) 69 01543 18 2008008 Tableau II Conven- Exemple Exemple Exemple tionnel I II III % de Récupération d'alcool 5 comme Produit devlère qualité 90 98,5 96,5 99 Consommation de vapeur(en kilogrammes, par litre d'alcool à 192° proof) 7,2 5,52 6,24 3,0 Grâce aux comparaisons précédentes, on percevra facilement les 10 avantages de l'invention. 69 01543 19 2008008 REVEHDICRTIONS 1. Un procédé perfectionné pour purifier des mélanges contenant un alcool brut, qui comprend : l'introduction, dans la section moyenne d'une première tour de distillation comprenant une zone de distil- 5 lation par extraction, d'un courant d'alimentation contenant un alcool aliphatique saturé n'ayant pas plus de 3 atomes de carbone st contenant des impuretés associées à point d'ébullition inférieur et à point d'ébullition supérieur? l'introduction d'eau dans la section supérieure de ladite première tour de distillation ; le 10 recueil»de ladite première tour de distillation,d'un courant de tête contenant la quasi totalité desdites impuretés ; le recueil du bas de ladite première tour de distillation, d'un courant aqueux dilué contenant ledit alcool à une concentration d'environ 5% en poids à environ 10% en poids et contenant aussi des propor-15 tions mineures desdites impuretés à point d'ébullition inférieur et desdites impuretés à point d'ébullition supérieur ; l'introduction dudit courant aqueux dilué recueilli au bas de ladite première tour de distillation,dans une seconde tour de distillation comprenant une zone de rectification ou de concentration d"alcool ; le 20 recueil et la récupération, de la section supérieure de ladite seconde tour de distillation, d'un courant d'alcool produit contenant ledit alcool sous une forme très concentrée et purifiée ; le recueil, de ladite seconde tour de distillation, dTun courant de purge de tête contenant lesdites impuretés à point d'ébullition 25 inférieur ; le recueil, d'une section intermédiaire de ladite seconde tour de distillation, d'au moins un courant de purge contenant lesdites impuretés à point d'ébullition supérieur ; 1'introduction, dans une troisième tour de distillation comprenant une zone de concentration des impuretés, desdits courants de purge de ladite 30 seconde tour de distillation et dudit courant de tête de ladite première tour de distillation ; le recueil,de ladite troisième tour de distillation, desdites impuretés à point d'ébullition inférieur et dssdites impuretés à point d'ébullition supérieur ; et le recueil, de ladite troisième tour de distillation, d'un courant con-35 tenant 1:alcool, et le recyclage de ce dernier à ladite première tous de distillation en combinaison avec ledit courant d'alimentation. 2. I«e procédé de la revendication 1, dans lequel l'alcool contenu dans ledit courant d'alimentation comprend l'éthanol . 3. Le procédé de la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdites 40 impuretés à point d'ébullition inférieur sont récupérées d'un 69 01543 20 2008008 courant de tête recueilli de ladite troisième tour de distillation, et lesdites impuretés à point d'ébullition supérieur sont récupérées d'au moins un courant recueilli d'une section intermédiaire de ladite troisième tour de distillation. 4. Le procédé &e la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel un courant d3 eau épurée est recueilli au bas de ladite seconde et/ou de ladite troisième tour de distillation et est recyclé à la section supérieure de ladite première tour de distillation. 5. Le procédé de la revendication 1, 2, 3 ou 4, dans lequel ,0 chacun desdits courants de purge est recueilli de ladite seconde tour de distillation en quantité représentant entre environ 0,1 et environ 5% en poids dudit courant d'alcool produit récupéré. 6. Le procédé de n'importe laquelle des revendications précédentes, dans lequel ledit courant contenant l'alcool qui est re- 15 cueilli de ladite troisième tour de distillation et recyclé à ladite première tour de distillation, contient d'environ 60% en poids à environ 90% en poids dudit alcool et comprend au moins environ 80% en poids de 1'alcool contenu dans les courants contenant dè lsalcool qui sont introduits dans ladite troisième tour de dis-20 tillation. 7. La procédé de n'importe laquelle des revendications précédentes, dans lequel chacune desdites tours de distillation travaille sensiblement à la pression atmosphérique et est chauffée par de la vapeur d'eau. 25 8. Le procédé de n'importe laquelle des revendications précé dantes 1 à 6} dans lequel au moins une desdites tours travaille à une pression plus haute qu'une autre desditès tours* et de la chaleur est fournie â la tour sous pression plus basse au moyen d'un rebouilleur qui utilise comme source de chaleur les vapeurs de 30 tête de la tour sous pression plus haute. 9. Le procédé de n'importe laquelle des revendications précédentes 1 à 6( dans lequel lesdites première et troisième tours de distillation travaillent sous une pression relativement haute, et ladite seconde tour de distillation travaille sous une pression 25 relativement basse, et de la chaleur est fournie à ladite seconde tour au moyen de deux rebouilleurs qui utilisent comme source de eliaieur les vapeurs de tête respectives desditea première et troisième tours.