Brevet FR2475414A1 — publié le 19810814

Procédé et appareillage permettant la séparation, par distillation, d'un mélange de produits contenant un élément risquant de précipi- ter lors d'une distillation normale dudit mélange. La présente invention concerne un procédé et un appa- reillage permettant la séparation, par distillation, d'un mélange de produits contenant un élément risquant de précipiter lors d'une dis- tillation normale dudit mélange. Il arrive dans l'industrie chimique que l'on ait à traiter, en vue de la séparation d'un composé, un mélange de pro- duits qui contient un élément qui précipite lorsque ledit mélange est soumis à une distillation classique. Le cas le plus fréquent est celui de mélanges contenant de l'eau, deux composés organiques "clefs" (c'est-à-dire entre lesquels on veut faire la séparation), éventuel- lement d'autres composés ne jouant pas un rôle direct dans la sépa- ration entre les composés "clefs" et un sel minéral en solution dans ledit mélange, ce sel minéral devenant insoluble dans le mélange lorsque la concentration de l'un des composés organiques "clefs" dépasse un certain seuil. On conçoit que la distillation classique de tels mélanges soit difficile ou impossible lorsque, à un certain niveau de la colonne de distillation, la concenrration de l'un des composés organiques, le moins volatil des deux composés organiques, dépasse le seuil au-dessus duquel le sel précipite; en effet, la précipitation dudit sel dans la colonne de distillation colmate les dispositifs internes de ladite colonne et empêche son bon fonction- nement. Cet inconvénient peut être partiellement évité par un rinçage périodique à l'eau. Un tel rinçage perturbe le fonction- nement de l'installation et est même pirfois impossible à réaliser. Cet inconvénient peut également être évité en uti- lisant des colonnes sans élément interne tel que les évaporateurs à film tombant ou à film raclé. De tels appareils ont de faibles performances de séparation. Cet inconvénient peut également être limité en uti- lisant des éléments internes à la colonne très spéciaux. Ces élé- ments sont très spécifiques et de mise en oeuvre difficile. La présente invention vise un procédé pour réaliser la séparation, par distillation, de mélanges tels que décrits ci- dessus et ce sans risque de colmatage de la colonne de distillation utilisée. Le procédé selon l'invention consiste à réaliser, dans un évaporateur par exemple, une séparation primaire du mélange de départ en un mélange gazeux comportant la plus grande partie du composé organique "clef" le plus volatil contenu dans le mélange de départ et, éventuellement, une cartaine partie du composé orga- nique "clef" le moins volatil et en une solution contenant les autres éléments du mélange de départ, à injecter ledit mélange gazeux dans la partie haute d'une colonne à distiller et ladite solution dans la partie basse d'une colonne à distiller, lesdites parties haute et basse de la colonne à distiller étant choisies de façon que la séparation des deux composés organiques du mélange de départ impliquant une augmentation notable de la concentration du composé organique le moins volatil s'effectue pour l'essentiel entre lesdites parties haute et basse de la colonne. Ce procédé est ainsi conçu de façon que - le composé organique "clef" le plus volatil est récupéré en tête de la colonne à distiller; - la séparation entre ledit composé organique "clef" le plus volatil et le composé organique "clef" le moins volatil est essentiellement effectuée entre les deux points d'injection de la colonne à dis- tiller; - et l'on recueille à la partie inférieure de la colonne une solution contenant le composé organique "clef" le moins volatil, l'eau.et le sel. 1 L'appareil utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué par l'emploi d'un élément (A) permettant la réalisation de la séparation primaire et d'tne colonne à distiller (élément B) qui est alimentée à sa partie haute et à sa partie basse respectivement par le mélange gazeux et la solution provenant dudit élément.(A). L'élément (A) permettant de réaliser la séparation primaire peut être un ballon de flash ou un évaporateur à film ou tout autre appareil de distilla- tion simple. Un appareil de ce type est représenté sur la figure unique. Sur cette figure, on a indiqué - en A un évaporateur; - en B une colonne à distiller. L'élément A est pourvu d'une tubulure d'amenée du mélange de départ et, éventuellement, d'une chemise permettant le chauffage; il comporte également une tubulure de départ du mélange gazeux et une tubulure de départ d'une solution liquide; en fait A peut être tout dispositif de séparation équivalant à une colonne de distillation comportant moins de cinq plateaux théoriques. La colonne à distiller est banale. L'assemblage entre ces deux éléments (A et B) est caractérisé par le fait que le mélange gazeux sortant de A est injecté dans la colonne en un point 1 situé en partie haute de cette colonne et que la solution sortant de A est injectée en un point 2 situé en partie basse de cette colonne. Cela implique que c'est entre 1 et 2 que la séparation des deux produits organiques "clefs" volatils s'effectue, c'est-à-dire qu'en fonctionnement normal de la colonne la concentration au point 2 du produit organique "clef" le moins volatil contenu dans le mélange de départ est nettement infé- rieure à la concentration critique dudit produit, c'est-à-dire à la concentration dudit produit qui provoquerait, dans la solution, la précipitation du sel. Bien que chaque mélange de départ puisse conduire à un appareillage particulier pour ce qui concerne les définitions quantitatives des caractéristiques de cet appareillage, il apparaît que le plus souvent: - l'élément A représente un dispositif de séparation dont la perfor- mance correspond à une colonne de distillation comportant moins de cinq plateaux théoriques; - le point d'injection 1 est tel qu'il y ait au plus cinq plateaux théoriques entre le bouilleur de la colonne et ledit point 1; - le point d'injection 2 est tel qu'il y ait au moins un plateau théorique entre lui et la tête de la colonne. Le procédé et l'appareil selon l'invention se sont révélés spécialement intéressants pour la séparation des dérivés aminés, de l'eau et d'un sel minéral et, plus particulièrement, pour la séparation d'un mélange contenant de l'ammoniac, de la diméthyl- amine, de la diméthylhydrazine asymétrique, de l'eau et du chlorure de sodium. Les exemples non limitatifs ci-après illustrent l'invention. EXEMPLE 1 On veut séparer un mélange contenant, pour 1 kg de mélange, 2,94 moles d'ammoniac, 1,11 mole de diméthylamine, 4,61 moles d'eau et 1,5 mole de chlorure de sodium. L'appareil A, constitué d'un évaporateur à film, est réglé pour réaliser un taux d'évaporation de 15%. Les points d'introduction dans la colonne à distiller sont tels qu'il y ait: - un plateau équivalent entre la bouilleur de la colonne et le point d'introduction; - dix plateaux équivalents entre le point d'introduction 1 et le point d'introduction 2; - dix plateaux équivalents entre le point d'introduction 2 et la tête de la colonne. Le taux de reflux étant de 25, cet appareil permet de récupérer 96% de la diméthylamine en pied de colonne sans précipi- tation gênante de sel dans la colonne. EXEMPLE 2 On veut séparer un mélange contenant, pour 1 kg de mélange, 5,8 moles d'ammoniac, 2,22 moles de diméthylamine, 0,5 mole de diméthylhydrazine asymétrique, 36,1 moles d'eau et 2,05 moles de sel. L'appareil A est réglé de façon à réaliser un taux d'évaporation de 25%. Les points d'introduction dans la colonne à distil- ler B sont tels qu'il y ait: - trois plateaux équivalents entre le bouilleur de la colonne et le point d'introduction 1; - dix plateaux équivalents entre le point d'introduction 1 et le point d'introduction 2; - dix plateaux équivalents entre le point d'introduction 2 et la tête de colonne. Le taux de reflux étant 50, cet appareil permet de récupérer 98% de l'ammoniac et de la diméthylamine en tête, et 97% de la diméthylhydrazine en pied de colonne sans précipitation gênante de sel dans la colonne. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Procédé pour réaliser la séparation, par distil- lation, d'un produit organique contenu dans un mélange contenant un élément risquant de précipiter lors d'une distillation normale dudit mélange, caractérisé en ce que l'on effectue, dans un évaporateurune séparation primaire dudit mélange, séparation consistant en ce que l'on provoque l'évaporation de la plus grande partie dudit produit organique le plus volatil et que l'on injecte dans une colonne à distiller, d'une part, dans la partie haute de ladite colonne, le mélange gazeux obtenu dans ladite séparation primaire et, d'autre part, dans la partie basse de ladite colonne le mélange liquide obtenu dans ladite séparation primaire, lesdites parties haute et basse de la colonne à distiller étant choisies de façon que la séparation dudit produit organique d'avec les autres composés du mélange s'effec- tue pour l'essentiel dans la colonne entre lesdites parties haute et basse. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'onl'utIlise pour la séparation de la diméthylamine contenue dans un mélange comportant de l'ammoniac, de la diméthylamine, de l'eau et du chlorure de sodium. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on l'utilise pour la séparation de la diméthylamine contenue dans un mélange comportant de l'ammoniac, de la diméthylamine, de la diméthylhydrazine asymétrique, de l'eau et du chlorure de sodium, la diméthylamine étant récupérée avec l'ammoniac du mélange. 4 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: - un évaporateur dans lequel on effectue ladite séparation primaire; - une colonne à distiller; - une alimentation de ladite colonne à sa partie haute au moyen du mélange gazeux provenant dudit évaporateur; - et une alimentation de ladite colonne à sa partie basse au moyen du mélange liquide provenant dudit évaporateur.