Brevet FR2458559A1 — publié le 19810102

L'invention se rapporte à un procédé perfectionné d'élimination de substances volatiles d'un latex aqueux. Il est bien connu dans cette technique d'éliminer une substance volatile, par exemple du styrène ou de l'acry- nolitrile, d'un latex aqueux par une opération telle qu'une extraction à la vapeur d'eau dans laquelle le latex aqueux descend dans une colonne fonctionnant sous une pression inférieure à celle de l'atmosphère et contenant une série de plateaux et la vapeur d'eau est dirigée vers le haut à contre-courant dans la colonne de manière qu'elle passe par les trous des plateaux puis à travers le latex aqueux se trouvant sur chaque plateau et la substance volatile est éliminée avec la vapeur d'eau au sommet de la colonne. Il est bien connu que ces colonnes d'extraction consomment une grande quantité de vapeur d'eau permettant d'obtenir ies faibles niveaux de résidus en monomère qui sont néces- saires dans le latex et que ces colonnes ont une forte tendance à se souiller ou à se colmater et nécessitent en conséquence un nettoyage soigneux et donc des périodes de mise hors service. L'invention a pour objet un procédé perfectionné d'élimination de substances volatiles d'un latex aqueux, ce procédé consistant essentiellement à faire descendre ce latex dans une colonne et à faire monter de la vapeur d'eau dans cette dernière, cette colonne étant équipée de plateaux comportant des perforations ainsi qu'une canali- sation de descente fixée à chaque plateau, ce latex pas- sant ainsi à travers chaque plateau et descendant d'un plateau sur le plateau inférieur suivant par ladite cana- lisation de descente, la vapeur d'eau passant à travers le plateau et le latex se trouvant sur ce dernier en s'infiltrant par lesdites perforations; selon une parti- cularité essentielle de l'invention, au moins les plateaux du quart supérieur de la colonne sont équipés de barrages ayant une hauteur d'au moins 15 cm et les canalisations de descente d'au moins le plateau supérieur sur le second plateau et de ce second plateau sur le troisième aboutissent à au moins 5 cm au-dessus de la surface du plateau sur lequel ils déversent le latex. L'invention a aussi pour objet un procédé perfec- tionné d'élimination de substances volatiles d'un latex aqueux, ce procédé consistant essentiellement à faire des- cendre ce latex dans une colonne et à faire monter de la vapeur d'eau dans cette dernière, cette colonne étant équipée de huit à quatorze plateaux comportant des perfo- rations et une canalisation de descente étant fixée à chacun de ces plateaux, le latex s'écoulant à travers chaque plateau et d'un plateau sur le suivant situé au- dessous en passant par ladite canalisation de descente, tandis que la vapeur d'eau passe par les perforations des plateaux et à travers le latex se trouvant sur ceux-ci, ladite colonne fonctionnant à une pression qui, à l'ex- trémité supérieure, est d'environ 0,065 à environ 0>26 bars; selon une particularité essentielle du procédé de l'invention, au moins les plateaux du quart supérieur de la colonne sont équipés de barrages ayant au moins 15 cm de hauteur et ayant une hauteur pouvant atteindre 25 cm et les canalisations de descente au moins du plateau su- périeur sur le second plateau et du second plateau sur le troisième aboutissent à un point qui est au moins de 5 cm mais qui n'est pas de plus de 15 cm au-dessus de la surfa- ce du plateau sur lequel ils déversent le latex de manière que la distance entre le point le plus bas de ladite cana- lisation de descente et le point supérieur du barrage du plateau alimenté par ladite canalisation de descente soit d'au moins 7,5 mais ne soit pas supérieure à 15 cm. Les latex aqueux utilisables dans l'invention sont préparés par polymérisation1en émulsion en présence de ra- dicaux libres, de dioléfines conjuguées en C4-C6 et de monomères hydrocarbonés vinyle ou vinylidène aroma- tiques ou de monom,ères contenant un groupe vinyle ou vinyle-nitrile. Les monomères hydrocarbonés vinyle ou vinylidène aromatiques qui conviennent compren- nent'le styrène, l'alpha-méthylstyrène, le vinyltoluène et le divinylbenzène. Les monomères contenant un groupe vinyle ou vinyle-nitrile qui conviennent comprennent l'acryloni- trile, le méthacrylonitrile et l'éthacrylonitrile. Les polymères de ces latex sont des matières normalement caoutchouteuses à poids moléculaire élevé et qui sont à l'état solide. A la suite de la polymérisation dans un réacteur, le latex aqueux contenant des monomères qui n'ont pas réagi est déversé éventuellement dans un réser- voir d'emmagasinage puis ensuite dans une ou plusieurs cu- ves à évaporation brusque qui fonctionnent a pression ré- duite et servent à évaporer rapidement la dioléfine vola- tile conjuguée en C4 à C6 qui n'a pas réagi, par exemple le butadiène ou l'isoprène. Le latex est ensuite envoyé dans une colonne d'élimination des dernières traces de la dioléfine conjuguée volatile et d'élimination du vinyle ou du vinylidène qui n'a pas réagi, en particulier d'élimina- tion du styrène et de l'acrynolitrile qui n'ont pas réagi et d'une petite quantité résiduelle de butadiène. Cette colonne de séparation fonctionnant à une température assez élevée, le latex a tendance à se coaguler et à se déposer sur les surfaces se trouvant à l'intérieur de la colonne en l'encrassant. Lorsque l'encrassement a atteint un point tel que le débit du latex ou que l'efficacité de la sépara- tion est trop faible, il faut mettre la colonne hors servi- ce pour la nettoyer. La colonne qui forme une enveloppe tubulaire verti- cale contient huit à quatorze, de préférence dix à douze plateaux sensiblement horizontaux qui sont placés vertica- lement à distance les uns des autres et chaque plateau est équipé d'un barrage et d'une canalisation de descente. Le latex est déversé sur le plateau supérieur au moyen d'un système convenable de distribution et le latex séparé est éliminé du plateau du fond pour être envoyé ensuite sur une installation de coagulation ou des installations d'emmaga- sinage du latex. Chaque plateau comprend plusieurs perfora- tions d'environ 0,4 à 1,3 cm de diamètre sur une profondeur triangulaire de 1,5 à 4 cm. Le barrage est placé sur un côté du plateau et la canalisation de descente de ce plateau sur le plateau suivant est fixée à ce plateau en un point situé au-dessous du barrage. La canalisation de descente du plateau supérieur suivant dirige le flux du latex sur le plateau inférieur en un point diamétralement opposé à celui sur lequel se trouve le barrage de ce dernier. Chaque plateau est équipé de préférence d'un barrage ayant une hauteur de 15 à 25 cm. L'invention va être décrite plus en détail en re- gard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: - la figure 1 est une coupe transversale schémati- que d'un plateau, du barrage et de la canalisation de l'invention selon un mode de réalisation de l'art antérieur - la figure 2 est une coupe transversale schémati- que d'un plateau, du barrage et de la canalisation de l'invention suivant un mode de réalisation perfectionné de l'art antérieur; et - la figure 3 est une coupe transversale schémati- que d'un plateau, du barrage et de la canalisation de l'invention selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un plateau 1 dont les perfo- rations ne sont pas montrées'. Un barrage 2 règle le niveau du liquide se trouvant sur le plateau. Une canalisation de descente 3 débouchant sur le plateau inférieur suivant est fixée au plateau en un point situé audessous du barrage ou déversoir. Une chicane 4 empêche qu'une quantité exces- sive de mousse provenant du plateau supérieur suivant soit refoulée dans la canalisation de descente 5 et contribue à distribuer uniformément l'écoulement du latex sur le pla- teau. Un puisard 6 forme un petit réservoir du latex des- cendant de la canalisation du plateau supérieur suivant. L'enveloppe de la colonne porte la référence générale 9. Le barrage ou déversoir 1 a en général 2 à 8 cm de hauteur. La chicane de retenue de la mousse a environ 5 à 8 cm de hauteur verticalement au-dessus du plateau, bien qu'elle soit inclinée d'un angle d'environ 20 sur la verticale. La profondeur du puisard 6 est indiquée en 7 et elle est en général d'environ 20 à 25 cm. La distance comprise entre le bas de la colonne de descente 5 et le fond du puisard 6 est indiquée en 8 et elle est d'environ 15 à environ 17 cm. La canalisation de descente aboutit à un point d'environ 3 à environ 10 cm au-dessous du niveau du plateau. La figure 2 représente un mode de réalisation per- fectionné d'un plateau portant la référence générale 21 et équipé d'un barrage ou déversoir 22 ainsi que d'une canali- sation de descente 23 qui est fixée à ce plateau au-dessous du barrage. La canalisation de descente provenant du plateau supérieur suivant 24 permet au latex de s'écouler dans le puisard 25. La colonne porte la référence générale 28. Le barrage ou déversoir 22 a au moins 15 cm de hauteur et peut atteindre une hauteur de 25 cm, de sorte qu'il augmente l'épaisseur de latex se trouvant sur le plateau. La profon- deur du puisard 25 est indiquée en 26 et elle est générale- ment d'environ 20 à environ 25 cm. La distance comprise entre le bas de la canalisation de descente 24 et le fond du puisard 25 est indiquée en 27 et elle est d'environ 15 à environ 17 cm. La canalisation de descente aboutit à un point situé à environ 3 à environ 10 cm au-dessous du niveau du plateau. La figure 3 illustre un mode de réalisation conforme à. l'invention; le plateau 41 est équipé d'un barrage ou déversoir 42 qui est combiné avec une canalisation de des- cente 43. La canalisation de descente 44 du plateau supé- rieur suivant assure l'écoulement du latex sur le plateau inférieur. Le puisard 45 est le même que celui de l'art antérieur. L'enveloppe de la colonne porte la référence générale 48. La profondeur du puisard est indiquée en 46 et elle est généralement d'environ 20 à environ 25 cm. Le barrage ou déversoir 42 a une hauteur d'au moins 15 cm et cette hauteur peut atteindre 25 cm. La distance comprise entre le bas de la canalisation de descente 44 et le fond du puisard 25 est indiquée en 47 et elle est d'environ 30 à environ 35 cm et la distance comprise entre le bas de la canalisation 44 et le sommet du barrage ou déversoir 42 (le sommet du barrage 42 étant situé au-dessus du bas de la canalisation de descente 44) est d'environ 7,5 à environ cm. Le procédé de l'invention est utilisable pour l'é- limination d'une série de substances volatiles d'un latex aqueux. Pour expliquer le mode de fonctionnement du procé- dé de l'invention, on va décrire l'élimination du styrène et du butadiène d'un polymère de styrène et de butadiène d'un latex aqueux. Cette description n'est pas destinée à limiter la portée de l'invention maisn'est destinée qu "à bien faire comprendre cette dernière. Un polymère de styrène et de butadiène a été pré- paré par un procédé classique de polymérisation en émul- sion avec initiateur à radicaux libres. La polymérisation a été interrompue pour permettre d'effectuer un contrôle de qualité à un instant auquel la conversion totale de mo- nomère était d'environ 65 à 67 %. Le latex prélevé sur le réacteur contenait donc une grande quantité de butadiène et de styrène n'ayant pas réagi. Le latex a été envoyé dans la première de deux cuves d'évaporation brusque mon- tées en série et dans lesquelles la pression finale a été abaissée à environ 0,26 bars, la majeure partie du buta- diène subissant ainsi la vaporisation dans cette cuve et étant éliminée. Le latex dont la majeure partie du butadiène n'ayant pas réagi a été éliminée a été ensuite déversé au sommet d'une colonne de séparation du styrène. La colonne de séparation ou d'extraction consistait en une enveloppe verticale tubulaire contenant douze plateaux sensiblement horizontaux, placés verticalement à distance les uns des autres, chaque plateau comportant de multiples trous. Chaque plateau était équipé d'un barrage ou déversoir et d'une canalisation de descente communiquant avec ce déver- soir afin que le latex aqueux puisse descendre d'un plateau sur le plateau inférieur suivant. La canalisation de descen- te était dirigée sur et était en contact avec le latex aqueux se trouvant sur le plateau inférieur suivant afin que l'écoulement ascendant de la vapeur d'eau ne passe pas par la canalisation de descente. Cette canalisation était placée de manière excentrée par rapport au plateau auquel elle était fixée et la canalisation de descente d'un pla- teau était placée de manière à être pratiquement opposée diamétralement à l'emplacement de la canalisation de des- cente aussi bien du plateau supérieur suivant que du pla- teau inférieur suivant. Le plateau de la tête de la colon- ne était équipé d'une canalisation de descente dirigée sur le second plateau et provenant du sommet. La structure gé- nérale du plateau était pratiquement celle représentée sur la figure 3, la canalisation de descente 44 provenant du plateau du sommet étant dirigée sur le second plateau, cet- te canalisation partant du fond 41 du plateau supérieur et aboutissant à 10 cm au-dessous du sommet du barrage ou dé- versoir 42 qui avait 15 cm de hauteur. Le puisard 45 avait cm de profondeur, la canalisation de descente aboutis- sant à 30 cm au-dessus du fond du puisard et donc à 5 cm au-dessus du niveau du plateau 41. Le second plateau situé au-dessous du fond 41 du premier était équipé de la manière semblable d'une canalisation de descente dirigée sur le troisième plateau et partant du fond du second, cette cana- lisation de descente aboutissant de 5 cm au-dessus du ni- veau de ce troisième plateau. Le barrage ou déversoir ainsi que le puisard du troisième plateau avait les mêmes dimen- sions que celles du second plateau à partir du sommet. Les autres plateaux de la colonne étaient tels que ceux repré- sentés sur la-figure 2, le barrage ou déversoir 22 ayant cm de hauteur, le puisard 25 ayant 25 cm de profondeur et la canalisation de descente 24 aboutissant à 16,5 cm au-dessus du fond du puisard et donc au-dessous du niveau du plateau. Le fluide de séparation ou d'extraction qui était utilisé était de la vapeur d'eau désurchauffée sous une pression manométrique d'environ 1 bar, envoyée dans le fond de la colonne et montant dans cette dernière de manière qu'elle passe par les trous des plateaux et donc qu'elle sépare ou extrait le styrène, le butadiène résiduel et toute autre impureté hydrocarbonée volatile du latex en écoulement sur les plateaux. La vapeur d'eau et les hydro- carbures séparés ont été enlevés du sommet de la colonne et le latex épuré a été enlevé du fond de la colonne. La pression régnant dans la colonne était d'environ 0,26 à environ 0,52 bars à l'extrémité inférieure et d'environ 0,065 à environ 0,26 bars, de préférence d'environ 0,1 à environ 0,2 bars à l'extrémité supérieure de la colonne. Il a été observé que la quantité de styrène résiduel que contenait encore le latex épuré et enlevé du fond de la colonne était d'environ 0,03 à environ 0,07 % en poids par rapport au poids du latex. Il a été observé qu'en conduisant le processus de cette manière, la colonne pouvait être utilisée pendant des périodes d'une longueur de 30 à 50 % plus longue qu'a- vec les procédés de l'art antérieur, sans avoir à être mise hors service par suite d'encrassement. Lorsque le procédé de la présente invention a été mis en oeuvre, il a été observé que, lorsque les colonnes s'encrassent, il s'agissait de boulettes de polymère agglo- méré qui se rassemblaient principalement sur les plateaux et dans le puisard. Lors de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, l'encrassement des plateaux devient finale- ment suffisant pour empêcher le passage de la vapeur d'eau par les trpus des plateaux et donc il faut procéder au net- toyage de la colonne. Il a été observé que le temps néces- saire à la création de cet état de souillure est beaucoup plus long que lorsque le processus est conduit conformément à l'art antérieur. L'accumulation de la matière d'encrasse- ment dans le puisard ne semble pas avoir une importance suffisante pour provoquer le blocage de l'écoulement du latex dans ce puisard. L'accumulation de matière provoquant l'encrassement dans le puisard lors de la mise en oeuvre des procédés de l'art antérieur était la cause d'environ % des interruptions de service de la colonne nécessitées pour le nettoyage et l'accumulation de matière provoquant l'encrassement des plateaux était dans 50 % des cas la rai- son de l'interruption de service de la colonne pour les travaux de nettoyage. La colonne de séparation ou d'extraction peut être utilisée de la manière semblable lorsque trois à tous les douze plateaux sont équipés de la manière décrite et le procédé meut être mis en oeuvre à l'aide d'une telle colon- ne afin d'allonger davantage encore la période de service avant qu'il soit nécessaire d'interrompre les opérations par suite de l'encrassement. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé perfectionné d'élimination de substan- ces volatiles d'un latex aqueux, consistant essentiellement à faire descendre ce latex dans une colonne et à faire mon- ter de la vapeur d'eau dans cette dernière, ladite colonne étant équipée de huit à quatorze plateaux comportant des perforations et une canalisation de descente étant fixée à chaque plateau de manière que le latex coule sur chaque plateau et d'un plateau sur le plateau inférieur suivant par ladite canalisation de descente et que ladite vapeur d'eau passe par les perforations des plateaux et à travers le latex se trouvant sur ces derniers, ladite colonne fonctionnant à l'extrémité supérieure à des pressions d'en- viron 0,065 à environ 0,26 bars, procédé caractérisé en ce qu'au moins les plateaux du quart supérieur de ladite co- lonne (48) sont équipés de barrages ou déversoirs (42) ayant au moins 15 cm et pouvant.atteindre 25cm de hauteur et les canalisations de descente (44) d'au moins le plateau supérieur sur le second plateau et (43) du second plateau sur le troisième aboutissent en un point situé à au moins cm, mais pas à plus de 15 cm au-dessus de la surface (41) du plateau sur lequel elles déversent le latex, de manière que la distance séparant le point inférieur de la- dite canalisation de descente (44) et le point supérieur du barrage ou déversoir (42) du plateau alimenté par cette canalisation de descente (44) soit d'au moins 7,5 cm mais ne dépasse pas 15 cm. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite vapeur d'eau est de la vapeur désurchauffée qui est à une pression manométrique d'environ 1 bar et ledit latex aqueux contient un polymère de styrène et de buta- diène ainsi que du styrène et du butadiène qui n'ont pas réagi. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit latex aqueux enlevé du fond de la colonne contient 0,03 à 0,07 % en poids de styrène résiduel par rapport au poids du latex. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pression régnant dans la colonne est d'envi- ron 0,26 à environ 0,52 bars à l'extrémité -inférieure de la colonne et d'environ 0,1 à environ 0,2 bars à l'extré- mité supérieure de cette colonne.