Brevet FR2253002A1 — publié le 19750627

On sait que l'acide sulfurique est utilise en chimie organique, et en particulier dans la chimie des colorants, dans de nombreuses réactions, comme solvant et/ou diluant; c'est le -cas par exemple dans des nitrations, des halogénations, des cyclisations ou des modlfications physiques, par exemple les modifications physiques des colorants auxquelles on procède habituel lenenjavant de mettre ces derniers sous leur forme commerciale. Si le produit de réaction est dissous dans acide sulfurique, il faut, pour l'isoler, le précipiter par dilution de l'acide sulfurique, par exemple par coulee de la solution sulfurique dans l'eau. Si le produit de réaction est en suspension dans de l'acide sulfu- rique dont la eoncentration est supérieure à 30 - 40% en poids, cette concentration est en général trop élevée pour que la suspension ouisse être envoyée directement dans un filtre - presse; il faut la diluer par coulée dans liteau avant d'envoyer au filtrepresse. L'isolement de produits de réaction en solution et/ou en suspension dans de l'acide sulfurique concentré s'effectue en général par coulée de la solution ou suspension sulfurique dans une quantité d'veau représentant de 3 à 6 fois la quantité d'acide sulfurique. En d'autres termes, il faut dispose-r d'une cuve de dilution présentant un volume qui est un multiple- de celui du réacteur dans lequel on a procédé à la réaction dans l'acide sulfurique. La suspension du produit de réaction obtenue après dilution doit être envoyée à l'aide d'air comprimé ou d'une pompe dans Un filtre-presse, et les gâteaux de filtration doivent être lavés à l'eau.Ce type d'isolement est pratiqué par exemple dans la fabrication industrielle de l'anthraquinone, de la 1-cEloro- 2-méthylanthraquinone, de la 2-chloro-anthraquinone, de la 2-méthylanthraquinone de la 2,3-dichloro-anthraquinone, et de l'acide -4- méthyl-3-nitro-benzoyl-benzoïque (cf. H.E. Fiertz-DavidX Farbenchemie, 80 édition, 1952, Fiat Final Report Volume II IV 1.313 et EIOS Final Report 987, plus particulièrement à la page 56). L'appareillage nécessaire à l'opération consiste donc en un réacteur, un appareil de dilution et un filtre-presse. La place nécessaire pour l'appareil de dilution est très importante et en raison de l'agressivité de l'acide sulfurique dilué contenu dans cet appareil, ce dernier doit être revêtu d'un doublage spécial. La présente invention vise à un procédé permettant de diluer à l'eau le mélange réactionnel sulfurique sortant du réacteur en évitant l'utilisation d'un appareil de dilution et de précipiter les produits de réaction dissous, qui sont ensuite séparés de l'acide sulfurique dilué par passage dans un filtrepresse. La demanderesse a trouvé un procédé pour isoler les composés organiques en solution ou en suspension dans l'acide sulfurique et qui sont insolubles ou peu solubles dans l'acide sulfurique dilué, par dilution de la solution ou suspension initiale à l'eau et filtration de la suspension obtenue dans un filtre-presse, le procédé se'caractérisant en ce que l'on dilue en continu la solution ou suspension initiale, dont la teneur en acide sulfurique est supérieure à 3040% en poids, dans un dispositif de mélange et on filtre directement la suspension dans un filtre-presse. D'autres caractéristiques et avantages de l-'in- vention ressortiront de la lecture de la description ci-après, tonnée en référence à la figure unique du dessin annexé qui représente schématiquement un pareillage pour sa mise en oeuvre, appareillage qui consiste en un réacteur, un dispositif de mélange et un- filtre-presse. L'élément critique de l'ensemble est le dispositif de mélange, dans lequel la solution ou suspension initiale est mélangée en conttnu avec de l'eau. En référence à cette figure, le réacteur l continent la solution ou suspension initiale du composé organique à isoler, laquelle est envoyée par le conduit 2 dans le dispositif de mélange 4 ; un conduit 3 sert à envoyer au même dispositif de mélange l'eau de dilution; la la suspesion obtenue est envoyée par le conduit 5 au filtre-presse 6, duquel on extrait le composé organique isolé 7 et l'acide sulfurique résiduaire 8. Le couplage du dispositif de mélange et du filtrepresse suppose que le mélange, à la sortie du dispositif de mélange, est correct même lorsque, le filtre-presse se remplissant de plus en plus, la contre-pression s'accroSt. À cet égard, l'utilisation d1une tuyère de mélange permettant de maintenir constantes pendant toute l'opération les proportions relatives de mélange solution/ eau, et la température, s'est avérée particulièrement avantageuse.Dans ce mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention, on a obtenu des résultats particulièrement satisfaisants avec une tuyère dans laquelle lteau, qui fait fonction de jet, propulseur, est envoyée dans une fente annulaire entourant la tuyère, avec formation d'un jet annulaire dans le centre duquel la solution s'écoule. Dans ce mode de réalisation, la paroi de la tuyère est particulièrement bien protégée contre les incrustations de matières solides précipitant à la dilution de l'acide. Les avantages particuliers du procédé selon 1' invention- résident dans la suppression de l'appareil de dilution motteux et exigeant beaucoup de place, la réalisation continue et bien contre lable, avec un faiblé entretien, une qualité et un rendement cons- tants, comparativement aux procédés connus dans lesquels on travaille avec des appareils de dilution Le procédé selon l'invention peut être appliqué dans tous les cas dans lesqueu on est amené à isoler, due l'acide sulfurique concentré, des produits insolubles ou peu solubles dans l'acide sulfurique dilué.La concentration de l'acide sulfurique (dans la solution ou suspension totale) est- en général supérieure à 3040% et se situe habituellement entre 50 et 100% en poids. Le procédé selon l'invention convient tcut particulièrement pour l'isolement de colorants et produits intermédiaires de la préparation de colorants obtenus en cours de préparation à l'état de solutions ou de suspensions dans l'acide sulfurique concentré et- quton peut séparer sur un filtre-presse après précipita- tion par dilution à l'eau On citera par exemple l'antraquinone ses produits de susbtitution et les dérivés de llåcide benzoylbenzoïque. Un autre domaine dlapplication important réside dans lliso- lement des colorants pigmentaires après le traitement de finissage à l'acide sulfurique. Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois la limiter. Dans ces exe-ples les indications de parties et de % s'entendent en'poids, sauf indication contraire. EXEMPLE 1. On prépare dans un réacteur le l-chloro-2-méthylanthraquinone selon le mode opératoire decrit dans F.I.A.T. Report volume II; N0 1.313-, page 41. On suit exactement le mode opera- toire de la page 42 jusqu'au 20 paragraphe inclus. On' dispose alors d'une solution de la chlorométhylanthraquinone dans l'oléum à 5%; on refcule cette solution du réacteur à l'aide d'air com prime vers la tuyère de mélange du type décrit cidessus. la pression de l'air est réglée en fonction despertes de charge dans les conduits et de la différence de niveau entre le réacteur et la tuyère; elle n'est plus modifiée pendant le reste de l'opération. L'eau faisant fonction de fluide propulseur est l'eau de distribution de la ville, qui est sous une surpression de 3,5 atmosphères effectives. La tuyère provoque entre l'admission de la solution et la sortie de la suspension une augmentation de pression de 0,1 à 0,2 atmosphère. La température de la la suspension en aval de la tuyère est réglée par ia 'quantité d'eau de propulsion à 70 + 30C. La pression manométrique en amont du filtre-presse monte en cours d'opération de 0,5 à 2-atmosphères effectives environ. Pour isoler soe kg de t-choro-2-méttylanthraquinone contenus dans un réacteur de 4 m3 de capacité, il fut de 1h 30 à 2 heures par le mode opératoire décrit dans cet exemple. Le produit précité occupe dans le filtre-presse un volume de 3'm3. EXEMPLE 2. -Pour la modification physique du colorant d'indanthrène Bleu de Cuve n 4, n 69.800-du Colour Index, on introduit 300 parties de ce colorant tel qu'obtenu à la préparation dans 3.000 parties d'acide sulfurique oncentré à température am- biante, dans une cuve. On agite jusqu'àce que le colorait soit entièrement- dissous dans l'acide sulfurique . On refoule la solution de colorant du réacteur à l'aide d'air comprimé, vers la tuyère de mélange décrite ci-dessus La température de précipitation est réglée en aval de la tuyère à 5-0 + -3 C par la quantité d'eau in troduite. La suspension de colorant est refoulée immédiatement dans le filtre-presse.La pression manométrique de la filtration monte de 0,5 à environ 2 atmosphères effectives, La filtration dure environ 1 h à 1h30. On obtient le colorant en particules régulières faciles à mettre sous la forme commerciales. EXEMPLE 3. On dissout 35Q parties du:Bleu de Cuve n 4, n 69.800 du Colour Index dans 8.500 parties d'acide sulfurique à 96% comme décrit ans F.I.A.T. Final Report Volume II, n0 1.313, page 80 et on chlore par injection de chlore gazeux. Après addition de 1.400 parties d'oléum à 24 %, le colorant se dissout complète ment. On refoule la solution de colorant de la cuve vers la tuyère à 11 aide d'air comprimé. T'eau introduite dans la tuyère comme liquide propulseur précipite le colorant; la suspension est envoyée directement au filtre-presse. te colorant chloré est ensuite lavé à l'eau jusqu'à neutralité dans le filtre-presse. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour isoler deA l'eau et filtration de la suspension obtenue dans un filtre-presse, le procédé se caractérisant en ce que l'on dilue en continu dans un dispositif de me lange la- solution ou suspension initiale dont la concentration en acide sulfurique est supérieure à 30-40% en poids et en ce que l'on envoie directement la suspension obtenue dans un filtre-resse. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise comme dispositif de mélange une- tuyère dans laquelle le jet d'eau ést le jet de liquide propulseur. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le jet d'eau est un jet annulaire dans le centre duquel on envoie la solution sulfurique. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la solution ou suspension ini tiale contient due 50 à 100 en poids d'acide sulfurique. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la concentration de l'acide sulfurique dans la solution ou suspension initiale est supérieure à 70 % en poids. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 a 5, caractérisé en ce que les composés organiques isolés sont choisis parmi l'anthraquinone, les-produits de substitution, de l'anthraquinone l'acide benzoylbenzoSque et leurs dérivés. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- cations 1 à 5 , caractérisé en ce que. les composés organique s isolés sont des pigments , après -traitement pour nodification physique, par l'acide sulfurique.