Brevet FR2441418A1 — publié le 19800613

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à un procédé et un appareil pour exécuter des réactions chimiques et concerne plus particulièrement un procédé et un appareil dans lequels les réactants sont dispersés à l'intérieur d'une chambre qui est entourée par des parois, au moyen d'un dispositif de pulvérisation tel qu'unebuse, un disque centrifuge ou autre, et où ils réagissent, après quoi le produit résultant, sous la forme d'un solide ou d'un gel, est extrait de la chambre en maintenant la forme de celui-ci dans cette dernière dans une phase gazeuse.La présente invention apporte aussi un appareil qui est adapté à etre utilisé pour produire des latex polymériques coagulés selon le procédé proposé par la présente Demanderesse dans les demandes de brevets japonais nO 66796/1975 et 145510/1975 ou dans d'autres procédés similaires. Les procédés de production précédents peuvent être esquissés comme suit Ces procédés sont caractérisés en ce qu'on obtient le latex polymérique par une polymérisation en émulsion ou en suspension consistant à coaguler et à récupérer à l'état de poudre, une résine dispersée sous la forme de fines gouttelettes dont les diamètres s'échelonnent entre quelques microns et que.lques millimètres dans une atmosphère coagulante contenant un gaz coagulant et/ou une solution coagulante pulvérisée, les fines gouttelettes de liquide étant coagulées dans une phase gazeuse en un produit ayant une forme pratiquement sphérique par l'action de la tension superficielle, ces dernières pouvant ensuite tomber dans de l'eau ou dans un solvant organique duquel le polymère coagulé est récupéré, tout en maintenant sa forme sphérique. Pour exécuter les procédés précédents, la Demanderesse a proposé un appareil décrit dans la demande de brevet japonais nO 10849111976. En résumé, cet appareil comprend un dispositif de pulvérisation installé au sommet ou sur les côtés d'une chambre et comprenant une ou plusieurs buses, du type à haute ou à basse pression ou un disque centrifuge pour disperser et projeter un latex polymérique sous la forme de gouttelettes ayant les diamètres moyens voulus compris entre quelques microns et plusieurs millimètres, un dispositif produisant une atmosphère coagulante pour introduire ou pour préparer dans la chambre un gaz coagulant ou une solution coagulante pulvérisée afin de provoquer la coagulation des goutelettes de latex, un cylindre pour coaguler les gouttelettes dans l'atmosphère coagulante à un degré suffisant pour que les gouttelettes coagulées aient une forme presque sphérique qui n'est pas détruite par l'impact quand elles heurtent l'eau ou le solvant organique, un récipient de réception pour contenir l'eau ou le solvant organique, installé à la base de la chambre, et un dispositif pour récupérer le polymère coagulé du solvant contenu dans le récipient de réception. La caractéristique nouvelle de 11 appareil précédent réside dans l'idée que le cylindre de coagulation n'est destiné qu'à coaguler les gouttelettes liquides de latex polymérique, la récupération du latex coagulé s'effectuant seulement dans le récipient de réception qui contient l'eau ou le solvant organique. La Demanderesse a procédé à une série d'études approfondies en vue de réduire le coût, ainsi que les dimensions de l'appareil de réaction et elle a trouvé un procédé et un appareil de réaction permettant de faire réagir et de récupérer le latex coagulé d'une façon plus rationnelle et dans des conditions plus économiques. A la suite de ces recherches, la présente invention apporte un procédé de réaction dans lequel on fait réagir les réactants dans un espace de -réaction situé dans une chambre qui est entourée de parois le long ou sur lesquelles ruisselle un courant d'eau ou d'un solvant organique, le produit résultant étant capté et entraîné dans le courant d'eau ou de solvant organique descendant, après quoi le produit est extrait, entièrement ou en partie, de la chambre de réaction, conjointement avec le liquide de ruissellement, c'est-à-dire, avec l'eau ou le solvant organique. La présente invention concerne aussi un appareil pouvant être efficacement appliqué pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus qui comprend un espace de réaction contenu dans une chambre, un dispositif de pulvérisation pour disperser ou projeter des réactants et un distributeur de liquide pour produire un courant d'eau ou un courant de solvant organique ruisselant le long ou sur la surface des parois de la chambre et qui recueille et récupère le produit résultant. La présente invention comprend, en outre, un appareil qui est également équipé d'un dispositif de contact gaz-liquide pour capturer des particules flottantes contenues dans le produit et pour laver et nettoyer le gaz sortant de la chambre. Le latex polymérique utilisé dans la présente invention peut être un latex quelconque obtenu par un procédé de polymérisation en émulsion ou en suspension et qui peut être récupéré sous la forme d'une poudre. C'est ainsi, par exemple, que ce latex peut comprendre un seul polymère ou bien un mélange de polymères obtenus par la polymérisation ou la copolymérisation d'un ou de plusieurs monomères choisis parmi les suivants : les composés vinyliques aromatiques tels que le styrène, le monochlorostyrène, le dichlorostyrène, l'-méthylstyrène, les composés cyanovinyliques tels que l'acrylonitrile, le méthacrylonitrile les esters acryliques tels que l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de butyle ; les esters méthacryliques tels que le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d'éthyle, le méthacrylate de butyle, les halogénures vinyliques, tels que le chlorure de vinyle, le bromure de vinyle, le fluorure de vinyle ; les halogénures de vinylidène, tels que le chlorure de vinylidène, le bromure de vinylidène ; l'acide acrylique ; l'acide méthacrylique ; l'acide itaconique l'acide maléique ; l'acétate de vinyle ; l'éthylène ; le propylène ; le butylène ; le butadiène ; l'isoprène ; et des agents de réticulation tels que le méthacrylate d'allyle, le phtalate de diallyle, le cyanurate de triallyle, le monoéthylène-glycol diméthacrylate, le tétraéthylène-glycol diméthacrylate, le divinylbenzène, le méthacrylate de glycidyle et analogues. La présente invention s'applique aussi à la polymérisation en phase gazeuse de monomères, tels que le chlorure de vinyle, l'éthylène, etc. Dans le procédé de granulation par pulvérisation, on disperse un liquide, une bouillie ou une pâte sous la forme de gouttelettes, dans la phase gazeuse contenue dans la chambre qui est isolée de l'air par ses parois, on sèche, on refroidit ou on fait réagir cette phase pour obtenir un produit granuleux, opération qui est toujours accompagnée par le problème de l'adhérence des particules flottantes à la surface des parois. L'adhérence de ces particules a, non seulement, l'inconvénient de diminuer le rendement en produit, mais encore de mélanger celui-ci à d'autres substances, ce qui se traduit par un abaissement de sa qualité. En conséquence, il est utile d'éviter que les particules flot tantes ne se collent sur les parois de la chambre et d'enlever celles qui se sont collées.Une mesure proposée consiste, par exemple, à projeter de l'air au voisinage des parois pour empêcher les particules flottantes de se déposer, une troisième solution consistant à produire un courant de gaz dans la chambre. Toutefois, ces mesures ont le défaut d'exiger des appareils de dimensions excessives pour l'exécution de la réaction et, par conséquent, de diminuer la productivité des équipements. La présente invention est basée sur une idée très différente des idées classiques et est caractérisée par une utilisation positive et intentionnelle de l'adhérence des particules flottantes, cette idée consistant à faire ruisseler un liquide le long ou sur les surfaces des parois, liquide dans lequel le produit résultant est recueilli et récupéré, après quoi, le gaz, les liquides pulvérisés et les particules flottantes sont évacués conjointement avec le courant de liquide de ruissellement qui les a absorbés ou les contient. Le liquide de ruissellement utilisé dans la présente invention peut être de l'aiu ou un solvant organique approprié. Le solvant organique utilisé n'est pas indifférent, mais doit etre choisi en fonction du produit puisqu'il ne faut pas qu'il dissolve ce dernier. Comme exemples typiques de solvants organiques pouvant etre utilisés, on peut citer le méthanol, l'hexane, l'heptane, le cyclohexane et analogues. La figure 1 illustre schématiquement un exemple de réalisation de l'invention. A l'intérieur d'une chambre 1 dans laquelle la réaction doit être exécutée, on introduit les réactants qui sont dispersés par un dispositif de pulvérisation 2 ou tel qu'une buse ou par un disque centrifuge installé au sommet de la chambre 1. Quand deux ou plusieurs réactants sont utilisés, il convient de prévoir un nombre correspondant de dispositifs de pulvérisation. La position du dispositif de pulvérisation 2 peut varier, afin que la réaction puisse être achevée à l'intérieur de la chambre. Le produit obtenu dans la chambre 1 arrive à la surface des parois 3 de celle-ci, le long desquelles ruisselle un liquide sortant d'un distributeur 4, liquide qui recueille le produit et I'entraîne. Sur le dessin, le distributeur de liquide 4 a été représenté sous la forme d'un tuyau annulaire percé d'orifices orientés vers les parois.Un procédé dans lequel le liquide est obligé de déborder au-dessus des parois et de s'écouler le long de celles-ci pourrait aussi être utilisé. Le produit ainsi recueilli est évacué de la chambre de réaction, en même temps que le liquide qui ruisselle le long des parois par une sortie 6, au moyen d'un dispositif de contact gaz-liquide 5 installé à la base de la chambre 1. Le dispositif de contact gaz-liquide 5 doit être conçu de façon à ne pas être obstrué par le coulis dans lequel le produit est entraîné. Comme représenté sur la figure 2, il suffit d'utiliser une structure comprenant un faisceau de tubes 9 et des plaques de dispersion perforées 8 qui permettent d'introduire et de disperser ledit liquide descendant dans chaque tube du faisceau. Un autre procédé qui est largement utilisé pour l'absorption des gaz peut aussi être adopté. Un exemple d'un tel procédé est représenté sur la figure 3 où les plaques de dispersion 10 sont associées alternativement avec des plaques de dispersion 11 et où le contact intime entre le liquide et le gaz est réalisé parunecirculation croisée du gaz à travers le courant descendant de liquide entre les deux extrémités des plaques de dispersion supérieure et inférieure. Le dispositif de contact gaz-liquide 5 produit les effets suivants : on utilise souvent de l'air ou de la vapeur d'eau comme agent de pulvérisation ou bien on introduit de l'air ou un gaz inerte tel que l'azote et le bioxyde de carbone dans l'espace de réaction afin d'ajuster l'atmosphère de celui-ci. Dans ce cas, le courant gazeux contenant l'air ou le gaz inerte est entraîné avec le courant de liquide descendant le long des parois vers le dispositif de contact gaz-liquide. En conséquence, les gaz et autres contenus dans le courant gazeux, sont absorbés ou sont captés par le courant de liquide descendant et ainsi, le courant gazeux libéré à la sortie 7 a été nettoyé. De plus, on évite que le produit puisse s'échapper avec le courant gazeux augmentant ainsi le rendement. Le dessin illustre un mode de réalisation dans lequel tout le produit est capturé et est entraîné dans le courant de liquide descendant , mais une récupération partielle de celui-ci peut aussi être réalisée. Les exemples qui suivent, qui n ont bien entendu, aucun caractère limitatif, feront mieux comprendre les particularités de l'invention Exemple 1 Dans une chambre ayant un diamètre intérieur de 600 mm et une hauteur verticale d'environ 2,5 m, comme celle représentée sur le dessin, on introduit par le sommet 150 nom /h d'air, en utilisant un ventilateur raccordé à la sortie des gaz. Le distributeur de liquide de ruissellement installé au sommet de la chambre comprend un tuyau annulaire d'environ 16 mm de diamètre intérieur percé d'un certain nombre d'orifices de 2 mn de diamètre, orientés vers les parois, et par lesquels de l'eau à 700C est projetée de façon à ruisseler uniformément le long de la surface des parois à un débit de 750 I/h. Le dispositif de contact gaz-liquide, installé à la base de la chambre, comprend une plaque de dispersion percée de huit trous de 13 mm de diamètre et un faisceau de 40 tubes ayant un diamètre intérieur de 13 mn et une longueur de 50 mn. A la partie centrale et supérieure de la chambre était installée la buse pour introduire le chlorure d'hydrogène, ainsi qu'une buse à cône creux de 0,6 m du type à pression pour projeter et disperser le latex polymérique. Le débit du chlorure d'hydrogène était de 2 litres par minute à la température et à la pression ordinaires et le latex était introduit à une pression de 4 kg/cm2. On a utilisé un latex ayant une concentration en matières solides de 30 Z en poids, préparé par greffage d'un mélange de monomères comprenant du styrène et du méthacrylate de méthyle sur du butadiène et en utilisant une proportion de 40 Z de styrène, 15 Z de méthacrylata de méthyle et 45 Z de butadiène. Le liquide de ruissellement récupéré, contenant les particules coagulées obtenues dans l'appareil, et dans les conditions spécifiées ci-dessus, a été soumis à un traitement par la chaleur à 800C pendant 10 minutes avant d'être déshydraté et séché. Le produit ainsi obtenu a été pesé et examiné au microscope. En ce qui concerne le gaz, on a mesuré sa teneur en chlorure d'hydrogène et l'état des particules flottantes. On a aussi observé l'adhérence des particules coagulées aux parois de la chambre. Exemple de comparaison 1 On exécute la réaction de coagulation dans les mêmes conditions en remplissant le réacteur avec de l'eau à 700C, celui-ci étant équipé d'un agitateur installé à la base de la chambre, tandis que la sortie des gaz était placée audessus du réacteur, puis on a procédé à la réaction de coagulation sans utiliser le courant de liquide de rùissellement. On a soumis les particules coagulées récupérées dans l'eau chaude au même traitement et on a observé les résultats comme dans l'exemple 1. Exemple de comparaison 2 On procède dans les mêmes conditions, sauf qu'on utilise un cylindre de 150 mm de diamètre au lieu du dispositif de contact gaz-liquide. Les résultats obtenus dans l'exemple 1 et dans les exemples de comparaison 2 et 3 sont indiqués dans le tableau 1 ci-après. TABLEAU 1 Rendement Forme Quantité de Présence de en cholrure d'hy- particules Adhérence du produit drogène dans le dans le aux % produit gaz libéré gaz parois (ppm) libéré Pas de libération. Aucune adhérence Forme des particules Exemple 1 Environ 100 pratiquement Moins de 5 contre les Pas d'adhérence sphérique parois du tuyau d'échappement des gaz La plupart des particules du produit sontg sphériques, mais un Un certain nombre Environ 4 kg de Exemple de grand nombra de particules particules comparaison Environ 70 de particules 50 adhèrent au adhèrent après 1 déformées tuyau d'échap- 5 heures de adhèrent aux parois. pement des gaz fonctionnement Un certain nom Exemple de Forme bre de particules comparaison Environ 100 pratiquement 50 adhèrent au Pas d'adhérence 2 sphérique tuyau d'échappement des gaz REVENDICATIONS 1. Procédé de réaction, caracterisé en ce que l'on fait réagir les réactants dans un espace de réaction situé dans une chambre qui est entourée de parois le long ou sur lesquelles ruisselle un courant d'eau ou d'un solvant organique, le produit résultant étant capturé et entraîné dans le courant d'eau ou de solvant organique descendant, après quoi le produit est extrait, entièrement ou en partie, de la chambre de réaction, conjointement avec le liquide de ruissellement, c'est-à-dire, avec l'eau ou le solvant organique. 2. Appareil de réaction pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un espace de réaction contenu dans une chambre, un dispositif de pulvérisation pour disperser ou projeter des réactants et un distributeur de liquide pour produire un courant d'eau ou un courant de solvant organique ruisselant le long ou sur la surface des parois de la chambre et qui recueille et récupère le produit résultant. 3. Appareil de réaction selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de contact gaz-liquide pour capturer les particules flottantes contenues dans le produit et pour nettoyer le gaz sortant de la chambre, ce dispositif étant installé à la base de celle-ci