Brevet FR2417470A1 — publié le 19790914

La présente invention concerne la préparation de perborate de sodium anhydre par déshydratation des perborates. On sait que, par déshydratation du perborate tetrahydrate, on peut obtenir le perborate monohydrate et le perborate anhydre. Cette déshydratation est mise en oeuvre en utilisant tout moyen de séchage connu tel un appareil x lit fluidisé ou un séchoir rotatif sous pression réduite. Cépendant, sans précaution spéciale et selon la température, on obtient du perborate anhydre b bas titre ou une agglomération du produit pulvérulent initial en une masse alvéolée aspect fondu. Il convient de remarquer que les appellations perborate tetrahydrate, monohydrate et anhydre sont impropres, car il est établi que le perborate tetrahydrate est en réalité un peroxyde répondant å la formule Le produit couramment appelé monohydrate est en réalité le peroxyde de formule I rendu anhydre par élimination des six molécules d'eau. Le produit couramment désigné par perborate anhydre est représenté par la formule brute BONNE (II) ; il est obtenu par transformation de l'anion peroxydique de la formule I et se distingue du perborate en ce qu'il ne contient plus d'oxygène actif. Le perborate anhydre est coloré, possède des propriétés paramagnétiques et dégage de l'oxygène si on lui ajoute de l'eau. Malgré leur impropriété les dénominations usuelles des différents composés sont conservées. Selon la présente invention il a été trouvé un procédé permettant d'obtenir industriellement un perborate anhydre de bonne qualité, c'est-8-dire possédant un titre élevé en oxygène effervescent. On a constaté qu'au cours de la transformation en BO3Na de 1'anion peroxyde répondant a la formule I, il se produit une réaction de carbonatåtion, aux dépens de la formation d'oxygène effervescent. Cette carbonatation ne se produit pas dans la phase de déshydratation du tétrahydrate en monohydrate. Toutes choses étant égales par ailleurs, la transformation de l'oxygène peroxydique en oxygène effervescent s'effectue avec un rendement d'autant plus élevé que les teneurs en H20 et C02 de l'air de séchage sont plus faibles. Selon le nouveau procédé Le perborate de sodium anhydre B03Na est obtenu par déshydratation ménagée des perborates représentés par la formule dans laquelle X est compris entre 0 et 6, en présence d'air sec décarbonaté, avec élévation contrôlée de la température des produits traités. Pour obtenir un perborate anhydre de treks bonne qualité on peut utiliser comme matière première du tétrahydrate ou du monohydrate, mais quelle que soit le produit de départ, il convient de sécher avec de l'air sec et décarbonaté. La déshydratation ménagée est avantageusement conduite en lit fluidisé, dont le gaz de fluidisation est de l'air sec, décarbonaté, chaud. Cette déshydratation peut être conduite en fonctionnement continu ou discontinu. Il a été déterminé que la transformation en perborate anhydre est rendue optimale par une mise en oeuvre en trois stades de température contrôlée. Ce procédé x température contrô lée en trois stades est réalisé dans un séchoir a lit fluidisé fonctionnant en discontinu, En fonctionnement continu, le lit fluidisé est compartimenté de façon telle que le produit soit porté successivement aux températures correspondant aux trois stades. Dans le premier stade la température du lit fluidisé du perborate > déshydrater est élevée de l'ambiante 9 1100 C ; dans le deuxième stade la température du lit fluidisé est portée de 110 a 1300 C ; et dans le stade final la température de la masse réactionnelle est portée rapidement flusqu'a 1700 C. L'élévation de la température du lit peut être obtenue par l'intermédiaire du gaz de fluidisation sous la forme d'un courant d'air sec, décarbonaté, chaud dont la température est supérieure a loeo C, et de préférence comprise entre environ 150 et 2600 C. Dans le premier stade d'élévation controlée de tempéra- ture quand la matière première ffltduperborate tétrahydrate, on opère dans des conditions telles que la quantité d'énergie apportée au solide par le gaz de fluidisation et le débit de celui-ci sont réglés de manière telle que l'évaporation de l'eau soit toujours suffisamment rapide pour éviter la fusion du tétrahydrate et la décomposition de la masse réactionnelle. Dans ce premier stade d'élévation de température,- de l'ambiante A 1100 C, quand la matière de départ est du perborate monohydrate, la température du lit est porté-- 110 C, par tout moyen approprié, tel un courant d'air å 1500 C. Dans le stade de température de 110 a 1300 C, pour obtenir Le meilleur titre en oxygène effervescent la vitesse d'élévation de température est réglée de manière telle que le gradient soit S; 10 C par minute. C'est dans ces conditions que la réaction exothermique de transformation de l'oxygène peroxydique en oxygène dit "pseudo-superoxyde" ou effervescent est le mieux contrôlé. Dans le dernier stade de température de 130 x 1700 C, on a constaté qu'ilya avantage a porter rapidement le solide S 1700 C. On a constaté que la transformation la plus complète de l'oxygène peroxydique en oxygène effervescent exige que la masse réactionnelle soit portée a une température aussi elevée en un temps relativement court. Il est donné ci-après des exemples qui illustrent l'invention a titre non limitatif. EXEMPLE 1 Dans un appareil a lit fluidisé discontinu de laboratoire constitué par un entonnoir Buchner a verre fritté muni d'une double enveloppe et d'un couvercle, on place 100 g de perborate tétrahydrate titrant 10,13 % en oxygène actif. On envoie un courant d'air séché et décarbonaté par passage sous pression (6 bars) dans une tour contenant de la potasse en pastilles.A la sortie de la tour, sa teneur en C02 est de 10 v p m (volume par million) et la pression partielle en vapeur d'eau est de 0,27 mm ; avant d'atteindre le séchoir, l'air passe dans un réchauffeur dans Lequel sa température est portée a 1500 C ; l'élévation de température du lit de 20 à 1100 C dure 25 mn ; ensuite la puis- sance du réchauffeur est augmentée progressivement de façon telle que l'élévation de température de 110 à 1300 C soit effectuée en 25 mn ; ensuite on élève la température de l'air à la sortie du réchauffeur jusqu' & 2600 C et la température du perborate dans le lit atteint 1700 C en 14 mn.Comme il y a un écart important de densité apparente entre le produit de départ et le produit fini, il convient de contrôler le débit de gaz pour éviter un envolement trop important de fines ; ceci est obtenu en opérant à 6,5 m3/h jusqu'a la température de 900 C dans le lit fluidisé, 5,5 m3/H jusqu'à 1300 C, 5 m3/h jusque 1500 C, 4,5 m3/h jusqu'à 1700 C. (Les débits sont mesurés à 200 C sous pression at- mosphérique). Dans ces conditions on obtient un produit répondant a l'analyse suivante Ox effervescent 15,1 X Ox peroxyde 1,45 % C02 7. 0,26 % soit a la composition pondérale suivante NaBO3 77,3 % H4Na2 B2 8 9,1 % NaBO2 13,4 % Le rendement de transformation de l'oxygène actif en oxygène effervescent est de 75 % ; le taux de conservation de l'oxygène est de 82 % ; le rendement en bore de 96 %. EXEMPLE 2 On opère de façon analogue dans le meme appareil et avec de l'air ayant la même composition que dans l'exemple 1, sur 64,9 g de perborate monohydrate titrant 15,8 7. d'oxygène peroxyde on élève la température du lit jusqu' 1100 C en 19 mn, de 110 à 1300 C en 26 mn et 8 1710 C en 10 mn. Les variations de densité apparente étant plus faibles, on peut opérer 9 débit constant (4 m /h) ; on obtient les résultats suivants Ox effervescent 15,3 % Ox peroxyde 1,42 % CO2 7. 0,23 7. soit NaB03- 78,2 % H4Na2 B2 8 8,9 X NiBO2 12,7 % Le rendement de transformation de l'oxygène peroxyde en oxygène effervescent est de 76 Z ; le taux de conservation de l'oxygène est de 83 % ; le rendement en bore est de 96 X. EXEMPLE 3 On opère de la meme façon que dans l'exemple 1 à partir de perborate monohydrate mais en utilisant de l'air non traité, saturé d'eau à 200 C et contenant la proportion normale moyenne de C02 : 0,03 7. en volume. On obtient un produit de qualité inférieure Ox effervescent 13,3 % Ox peroxydique 1,43 % C02 3,9 % soit NaBO3 68 7e H4Na2B208 8,9 % NaB02 19,2 % EXEMPLE 4 On opère comme dans l'exemple 3 mais à partir de monohydrate ; on obtient Ox effervescent 13,8 % Ox peroxyde 1,75 Z C 2 Z 3,7 % REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre BO3Na par déshydratation de perborates répondant b la formule dans laquelle X est compris entre O et 6, caractérisé en ce que la déshydratation ménagée des perborates est conduite en présence d'air sec décarbonaté avec élévation controlée de la température des produits traités. 2. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les perborates soumis b la déshydratation sont les perborates couramment désignés par les dénominations tétrahydrate et monohydrate. 3. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre selon la rewdication 1 ou 2, caractérisé en ce que la déshydratation ménagée des perborates est mise en oeuvre en lit fluidisé dont le gaz de fluidisation est de l'air sec décarbonaté chaud. 4. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre selon une quelconque des revendications 1 X 3, caractérisé en ce que la déshydratation est mise en oeuvre en trois stades de température controlée, en fonctionnement discontinu ou continu. 5. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre selon une quelconque des revendications 1 x 4, caractérisé en ce qu'en fonctionnement continu, le lit fluidisé est compartimenté de façon telle que le produit soit porté successivement aux températures correspondant aux trois stades. 6. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que dans le premier stade la température du lit fluidisé du perborate x déshydrater est élevée de l'ambiante 9 1100 C ; dans le deuxième stade la température du lit fluidisé est portée de 110 x 1300 C ; et dans le stade final la température du produit est portée rapide, ment jusque 1700 C. 7. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'accroissement de la température dans l'intervalle de 110 - 1300 C est régleede façon telle que la vitesse d'élévation de la température du lit fluidisé soit C 1 C par minute. 8. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre selon une quelconque des revendications 1 & 7, caractérisé en ce que la déshydratation est mise en oeuvre par un courant d'air sec, décarbonaté dont la température est supérieure z 1000 C, de préférence comprise entre environ 150 et 2600 C. 9. Procédé de préparation de perborate de sodium anhydre selon une quelconque des revendications 2 a 8, quand le perborate est du tétrahydrate, caractérisé en ce que dans le premier stade la quantité d'énergie apportée au solide par le gaz de fluidisation et le débit de celui-ci sont réglés de manière telle que l'évaporation de l'eau soit toujours suffisamment rapide pour éviter la fusion du tétrahydrate et la décomposition de la masse réactionnelle.