Brevet FR2311107A1 — publié le 19761210

La pnése-nte invention concerne un dispositif électro @@imique pouvant convertir avec un haut rendement des effluents aqueux chargés d'acide acétique en solution contenant essentiellement soit de l'aldéhyde acétique soit de l'alcool éthylique en vue d'une séparation ultérieure de ces produits. Lorsqu'une fabrication industrielle de produits chimiques ou autres crée des rejets constitués d'effluents polluants acétiques il est nécessaire de traiter ces derniers afin de récupérer d'une part des produite à forte valeur marchande et d'autre part diminuer notablement la pollution qu'entrainerait l'évacuation de ces effluents acétiques vers des lieux de rejets. On connaissait jusqu'à présent des méthodes chimiques de séparation et de récupération de l'acide acétique. Ces techniques ont un rendement médiocre et de plus leurs applications industrielles sont frénées par un prix de revient les Les moyens classiques de récupération de l'acide acétique par distillation provoquent une élevation importante du prix de revient de traitement de. ces effluents. Il a été envisagé d'utiliser d'autres méthodes de traitement des effluents acétiques afin de les neutraliser ou de les rentabiliser : Citons par exemple : - l'osmose - la fixation sur résines - la séparation à l'aide de charbons actifs - la conversion chimique de 1' acide acétique en acétates insolubles pour reformer de l'acide ultérieurement. Toutes ces méthodes présentent de nombreux inconvénients Q:.i limitent leur industrialisation, et notamment : - une grande difficulté de mise en oeuvre - un prix de revient élevé - un rendement de conversion chimique médiocre - un fonctionnement discontinu - une faible spécificité de séparation. Le dispositif objet du présent brevet permet d'obvier à ces nombreux inconvénients en traitant électrochimiquement en continu ou en discontinu avec une électrode. de type dispersé des effluents acétiques afin de les convertir en composes aldéhyques ou alcooliques. La réaction théorique mise en oeuvre peut s'écrire : OOO + 2H+ = COTIT \ ? dohyde)+ Tg o .2 s QH OH tes effluents acétiques sont traités dans le compartiment cathodique d'une cellule d'électrolyse et subissent l'action réductrice à la cathode. Afin d'augmenter le rendement, le dispositif comporte une cathode constituée d'un collecteur de courant susceptible de permettre à la particule d'échanger avec le circuit extérieur les charges électriques issues de la réaction électrochimique. Cette suspension constituée de particules conductrices (soit de charbon soit de poudre métallique) est dispersée dans l'effluent acétique lui-même en ciruclation et brassée par l'intermédiaire d'une agitation mécanique. Comme on peut le. voir dans la réaction précédente, la réduct ion permet d'atteindre- l1étape de formation de l'aldéhyde acétique ou encore la seconde étape de formation de l'alcool éthylique.Les effluents ainsi traités sont aisément récupérables par séparation d'avec le milieu aqueux (distillation, adsorption, ou électroadsorption) Ce dispositif présente de no@breux avantages et notamment : 1/ traitement d'effluents en une opération unique 2/ possibilité de traitement en continu d'effluents avec un débit préétabli 3/ un rendement électrique élevé de conversion chimique de l'acide en aldéhyde 4/ un faible prix de revient 5/ une valorisation importante des effluents acétiques en composés récupérables 6/ une facilite de mise en oeuvre. Le dispositif objet du présent brevet comporte - une cuve électrolytique à deux compartiments lfun cathodique et l'autre anodique, - un compartiment anodique muni d'une anode immergée dans l'effluent qui est un électrolyte conducteur, - un compartibent cathodique ou chambre de traitement isolé du compartiment anodique par un diaphragme inerte, - un filtre mécanique à l'arrivée de l'effluent acétique remplissant la chambre de traitement, - une agitation mécanique maintenant en suspension l'éléctrode dispersée, - une cathode constituée d'un collecteur de courant et de particules conductrices en suspension de préférence inerte vis à vis de l'effluent, - un jeu de vannes permettant la circulation en continu de l'effluent, - une évacuation des gaz générés @ccasionnellement par électrolyse. Ce dispositif sera mieux compris grace an dessin annexé qui illustre à titre d'exemple un mode de réalisation conforme à la présente invention En se reportant à ;ia figure 1 on trouve :la cuve d'é.lectrolyse constitués de deux compartiments, l'un. anodique (A) de faible volume, l'autre cathodique de grand volume (a). Dans le compartiment cathodique l'effluent acétique est injecté par l'intermédiaire de la vanne (5). Cet effluent subit une filtration mécanique par (7) avant de remplir le compartiment cathodique (C) isolé du compartiment anodique (A) par le diaphragme (4). La cathode est constituée d'un collecteur de courant en titane (3) et de particules solides de carbone (15) mis en suspension par l'agitation mécanique (9 > . La solution acétique ressort du compartiment cathodique (C) nar la vanne (6) après avoir été filtrée mécaniquement par la grille (8) pour être débarassée des particules cathodiques entraînées. Les compartiments cathodique (C) et anodique (A) sont nour- vus d'une évacuation de gaz réalisée par les vannes (12) et (13) et de robinet de vidange de l'électrolyte (10) et (11). L'anode et la cathode sont alimentées sous courant continu basse tension. FONCTIONNEMENT. la solution à traiter arrive psr la vanne (5), subit une filtration par (7) et alimente le réservoir cathodique (C). Pour mieux brasser l'électrolyte et l'électrode dispersée, on a adapté a la chambre de réaction une agitation mécanique (t) et un moyen améliorant la circulation (14). ta cathode (3) alimentée -scus quelques volts (2V) permet de polariser les particules de la suspension (15) lorsque celles-ci viennent en contact avec le collecteur (3) provoquant ainsi la réaction de réduction électrochimique citée précédemment. Lorsque celles-ci ont ré@gi sur @'effluent en produisant un@ réduction électrclytique elles r@@ionnent se recharger à la cathode. L'effluent acétique ainsi traité s'écoule à travers la filtre (8) et la vanne (6) en composé riche en aldéhyde acétique ou (et) en alcool. Un traitement ultérieur de distillation où autre permettra de récupérer ces produits. REVENDICATIONS. 1 - Dispositif électrochimique de traite @ent d'efflu@@ts acétiques destiné à transformer l'acide acétique en composés aldéhyque ou alcoolique caractérisé par le fait qu'il comporte @@@ callule d'électrolyse à deux compartiments l'un anodique @@ l'autre cathodique séparé par un diaphragme et alimenté par du courant continu basse tension par l'intermédiaire d'électrodes le compartiment cathodique constitue la chambre de traitement électrochimique et est muni d'une électrode constituée d'un collecteur de courant et de particules maintenues en suspension par des moyens d'agitation les compartiments cathodique et anodique sont munis de vannes d'évacu@tion de gaz et de liquide. 2 - Disprositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen de réduction utilisé est une cathode constituée d'un collecteur de courant et de particules conductrices en suspension polarisés par une source de courant continu . 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le moyen d'augmenter le rendement de la conversion électrochimique consiste à utiliser une cathode de grande surface par rapport à l'anode. 4 - Dispositif selon la revendication caractérisé par le fait que le moyen de polariser cathodiquement est une électrode de grande surface de type dispersée ou de type frittée. 5 - Dispositif selon les revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que le moyen de brassage et de mise en suspension de l'électrode dispersée est la @irculation de l'électrolyte éventuellement aidée d'une agitation mécanique. 6 - Dispositif selon les revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le moyen de récupération des particules de l'électrode dispersée est un filtre inerte situé à la sortie de la cuve de réaction. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'évacuation des gaz générés électrolytiquement sont des vannes réglables situées à la partie supérieure des compartiments anodique et cathodique. 8-- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'accés de l'effluent acétique à la chambre de réaction cathodique est une vanne réglable fixée sur un filtre mécanique. 9 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen permettant la vidange des compar @iments anodique et cathodique est un jeu de vannes réglables. - - 10 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé ar le le rait que le moyen de polariser anodiquement et catho- diquement est du courant continu basse tension. 11 - Dispositif selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le moyen de séparation du compartiment ano @ique de la chambre cathodique de conversion est un diaphragme inerte.