Brevet FR2043481A1 — publié le 19710219

La présente invention concerne un procédé amélioré pour la préparation d 'esters lourds utilisables comme plastifiants. On sait que la préparation d'esters lourds, utilisables comme plastifiants, tels que les phtalates dthexyle, dloctyle, d'isooctyle... s'effectue par réaction d'un anhydride ou d'un acide convenablement choisi avec un alcool ou un mélange d'alcools. Une telle estérification est une réaction d'équilibre qui pose un certain nombre de problèmes lorsque l'on désire l'effectuer au stade industriel. En effet, soit pour des raisons d'dquilibre ther- miques soit pour des raisons de diffusion de certains réactifs au sein du mélange réagissant, lequel devient souvent plus visqueux au fur et à mesure que se déroule la réaction, on constate le plus souvent que ladite réaction d'estérificaton nécessite l'emploi, toutes choses égales par ailleurs, de durées beaucoup plus longues. lorsqu'elle est effectuée sur des quantités importantes de réactifs que lorsqu'elle est effectuée sur de faibles quantités. de réctifs, au stade du laboratoire par exemple. La Demanderesse a troussé un moyen physique de diminuer la durde des réactions d'estérification lorsqu'elles sont réalisées sur des quantités industrielles importantes de réactifs. I1 a été trouvé en effet que, pour permettre une diffusion convenable de certains composants au sein du mélange réagissant, il était nécessaire d'opérer la réaction d'estérification dans un dispositif expérimental susceptible de maintenir entre le volume V du mélange réagissant et la surface S dudit mélange, un rapport compris entre 0,01 et 1 et de préférence voisin de 0,1, l'unité de longueur étazt le mètre. Le dispositif selon l'invention utilise pour réaliser une telle condition est caractérisé en ce qu'il comporte un réacteur d'estérification de type classique, éventuellement agité -et un circuit extérieur fermé, parcouru par les produits en réaction, eomportant une pompe de circulation, et un appareil de fractionnement des produits circulant, appareil dans lequel le liquide est fractionné en nappes ou en gouttes Ainsi dans le réacteur d'estérification le mélange réagissant aura un volume V1 et une surface Sp (cette surface étant la surface de séparation du mélange et du ga surmontant ledit mélange); dans l'appareil de fractionnement le liquide aura un volume V2 et une surface S2 (S2 étant toujours la surface de contact entre la phase liquide et la phase gazeuse). Selon l'invention V1, V2, S1 et S2 doivent être tels que et, de préférence V1 + V2 voisin de 0,1 (ce rapport S1 + S2 étant exprimé en mètre ) Un tel dispositif selon l'invention est schmatisé sur la figure unique. Le réacteur d'estérification 1 a par exemple, un volume de l'ordre de 1250 litres et est rempli de 1000 litres, soit 1m3 d'un mélange de réactifs susceptibles -de produire un ester. La surface du mélange, en contact avec le gaz le surmontant, est de 0975 m2. Pour ce réacteur le rapport V1 est donc de 1,33 (en mètres). S1 Par- la pompe de circulation 2, le mélange liquide est amené Jusqu'au dispositif de fractionnement 3. Ce dispositif est par exemple constitué par des plaques metalliques parallbles contenues dans une enceinte fermée. Le mélange liquide est répar ti, par tout dispositif connu, sur ces piaques dont la surface totale est de 900 dm2; l'épaisseur de la couche de liquide sur ces plaques est de ltordre de 0,1 dm. Le volume du liquide dans le dispositif 3 est done d'environ 90 dm3. La surface du liquide contenu dans le dispositif 3 est donc d'environ 900 dm2. A la sortie de 3 le liquide est ramené vers le réacteur 1. Ainsi à chaque instant le volume total de liquide dans ltinstal- lation totale est-il toujours de 1000 litres (chargement de départ) alors que la surface de contact entre ce liquide et le gaz est de 75 dm2 (réacteur) plus 900 dm2 (dispositif 3). Le rapport V a donc été abaissé jusqu'à 1000 = environ 1 dm, soit 0,1 S 975 mètres . On constate que dans ces conditions la durée de la réaction d'estérification est, pour l'obtention d'une réaction qua siment totale, beaucoup plus courte que celle obtenue en utilisant le seul réacteur Ù'estérification classique tel que 1. Selon l'invention, il est possible, en utilisant l'appareillage ci-dessus décrit, de profiter de l'état ispersé du mélange liquide pour apporter à ce mélange les calories nécessaires à la réalisation de la réaction chimique d'estérification; mais cet apport peut également s'effectuer en tout autre point de l'appareillage comme par exemple le long des tuyaux dans lesquels le liquide circule. I1 est également possible, selon l'invention,d'évacuer les substances volatiles produites par la réaction et l'on profite là encore de préférence du dispositif 3. Les conditions de rapport volume/surface indiquées conviennent pour un réacteur homogène. On a trouvé qu'il était suffisant de réaliser cette condition d'homogénéité en faisant circuler sur lui-mEme en circuit fermé le contenu du système. Le débit de circulation doit être tel que la matière contenue dans le système aura circulé au moins deux fois et de préférence trois à cinq fois sur elle-mAme dans.le temps nécessaire à la réaction chimique, ce temps étant déterminé par la cinétique chimique de ladite réaction pour atteindre un rendement prédéterminé. Ainsi, dans le cas où, grâce à des études de cinétique chimique dans lesquelles les problèmes de diffusion des corps réagissant ne Jouent aucun rôle, il aurait été déterminé pour ladite réaction une durée d'une heure, le débit horaire de circulation du liquide dans l'appareil selon l'invention devra être au moins deux fois le volume total du système et, de préférence, trois à cinq fois ce volume REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la réalisation des réactions d'estérification en vue de la préparation d'esters lourds utilisables comme plastifiants, caractérisé en ce que l'on opère dans un appareillage qui permet d'atteindre un rapport V entre le volume S du liquide réagissant et la surface de contact entre ce liquide et l'atmosphère gazeuse compris entre 0,01 et 1 et est de pré férence voisin de 0,1, (le rapport V étant exprimé en mètres). S' 2 - Appareillage pour la réalisation du procédé selon 1 caractérisé en ce qu'il est constitué par un réacteur d'estérification de type classique et un circuit extérieur fermé comportant une pompe de circulation, un appareil de fractionnement physique des produits circulant dans-lequel lesdits produits se trouvent sous une forme dispersde et, éventuellement, des moyens de chauffage ou de refroidissement desdits produits.