Brevet FR2508485A1 — publié le 19821231

1.- La recherche de nouvelles sources d'énergie visant à remplacer les dérivés du pétrole a montré que l'alcool éthylique était l'une des meilleurs solutiobs alternatives pour la commande des machines et des installations actionnées par un combustible Cependant, on objecte des phénomènes de corro- sion des matériaux métalliques par l'alcool D'après des essais effectués dans divers laboratoires, l'alcool a effectivement une action corrosive relativement intense sur ces matériaux mé- talliques. Ce fait a beaucoup préoccupé les fabricants et les usagers des véhicules automobiles En effet, l'action cor- rosive de l'alcool doit fatalement compromettre la vie utile des circuits de combustible de ces Véhicules, c'est-à-dire des cana- lisations, des réservoirs de stockage, des pompes, et, en parti- culier, des éléments composants du moteur. L'une des mesures prises par l'industrie auto- mobile, pour résoudre le problème de la corrosion du moteur, consiste à revêtir par des matériaux spéciaux ou à traiter en surface les pièces exposées On peut aussi utiliser des matériaux résistant à la corrosion pour la fabrication de ces pièces Ce- pendant, cette mesure, outre qu'elle implique des opérations onéreuses, ne garantit pas l'obtention d'une protection absolue du moteur contre l'action corrosive de l'alcool carburant. L'addition à l'acier de certaines matières constitue une autre mesure pour réduire l'action corrosive de l'alcool carburant Mais cette addition augmente le prix du pro- duit final obtenu. D'autre part, des problèmes de corrosion exis- tent également dans les installations du secteur de production de l'alcool, depuis le réservoir de fermentation jusqu'au réseau -de, distribution de jus alcoolisé. Les données recueillies par un groupe de spé- cialistes du Secrétariat à la Technologie Industrielle, qui ont visité trente deux distilleries d'alcool dans les Etats de Sao- Paulo, Rio de Janeiro, Pernambouc, Alagoas et Espirito Santo mon- trent que 40 % des installations ont dû subir des réparations ou être remplacées dès la première campagne, bien que ces ins- tallations aient été construites en acier inoxydable Pour ce type d'applications, cet acier présente une vie utile réduite, de l'ordre de dix à quinze ans Les données mentionnées ci-dessus 2.- sont contenues dans l'ouvrage "Problèmes de corrosion dans les distilleries de production d'alcool" de ALANIS I L et ses as- sociés, qui a été présenté au 7 ème SENACOR RJ 1980. L'alcool éthylique pur n'attaque pas les mé- taux car il s'agit d'un corps chimiquement stable et inerte en ce qui concerne la corrosion métallique Cependant, lorsqu'il contient des agents corrosifs tels que les ions sulfate et chlore, le phénomène de corrosion se produit, même pour l'acier inoxydable Le tableau I donne des exemples de corrosion de l'acier inoxydable par l'alcool éthylique dilué contenant des impuretés. Les données de ce tableau ont été obtenues à partir de l'ouvrage "A Guide to Corrosion Résistance" (Guide de la Résistance à la Corrosion) Société Climax Molybdenum, 1961, par POLAR, J P D'après ces données, on voit que les produits responsables de la corrosion des métaux par l'alcool semblent être les impuretés ou, plus précisément, les agents corrosifs présents dans l'alcool. D'autre part, l'aspect de la corrosion provo- quée dans l'acier au carbone par l'alcool carburant à froid est de façon typique, celui d'une corrosion localisée en forme de piqdres, conformément aux résultats d'essais effectués en labo- ratoire. TABLEAU I TAUX DE CORROSION DE L'ACIER INOXYDAMTE PAR L'ALCOOL ETHYLIQUE CONTENANT DES AGENTS CORROSIFS Alcool: S AGENTS: TAUX DE: CO O DITIONS Ethylique:H 20: CORROSIFS: CORROSION: D'ESSAI (O):(%:): Tl TE:: (mm/an): 9 91 h 504:traces: 0,05 850 C z C 3 000 H:traces: 181 jours ::SO 4: ::R S:4:1,3:: 42 53 C COOH: 1,5 015 85 C Acétate 2,3: 181 jours : é:d'éthyle :: L'acidité totale normalement rencontrée dans 3.- des échantillons d'alcool carburant obtenus à partir de diverses sources d'approvisionnement est comprise entre 3 et 8 mg de Na OH par litre, bien que l'0 ORDONNANCE n O 08/79 du CNP (Conseil National du Pétrole) spécifie une acidité maximale de 3,0 mg par litre En outre, les lots d'alcool carburant produit montrent fréquemment la présence de l'ion chlore (Ci-). La présente invention a pour objet un procédé et une installation pour produire de l'alcool carburant non cor- rosif, caractérisée en ce que le flegme, c'est-à-dire le mélange d'eau et d'alcool, obtenu dans le premier 4 tage de distillation de liquide alcoolisé, est traité dans une solution alcaline main- tenue à l'état de vapeur ou de liquide dans un dispositif inter- médiaire, avant de pénétrer dans la seconde colonne de distilla- tiont dans l'un des états mentionnés. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant une installation connue et des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels s la figure 1 est une vue d'ensemble schémati- que d'une installation connue, ' la figure 2 est une vue d'ensemble schémati- que d'une installa tion conforme à l'invention, la figure 3 est une vue de détail du dis- positif intermédiaire, la figure 4 représente un autre exemple de réalisation. La figure 1 représente schématiquement le dé- roulement type d'un procédé de distillation d'alcool On a indi- qué sur la figure les principaux éléments de l'installationt par- mi lesquels la colonne 1 est réalisée en acier inoxydable 316-304. La colonne 2 est réalisée en cuivre. Le jus alcoolisé obtenu par fermentation de sirop de canne à sucre, contenant de 8 à 10 % d'alcool éthylique, est soumis à une distillation primaire dans la colonne 1 o l'on obtient de l'alcool dilué (environ à 50 %) appelé flegme le flegme pénètre ensuite immédiatement, sous forme de vapeur, dans la colonne de distillation 2 o l'on obtient de l'alcool carbu- rant hydraté. Dans ces conditions, des acides volatils, no- tamnment des acides organiques provenant de la fermentation et 4.- m 8 me des acides ou des ions non organiques, peuvent se trouver dans le produit obtenu en raison de leur évaporation ou de leur entra nement. Le but principal de l'invention consiste à retenir ces impuretés dans le dispositif intermédiaire 3 monté à l'entrée de la colonne de distillation 2, conformément à la figure 1. la figure 3 représente les détails de ce dispositif constitué par une colonne 4 divisée en trois parties, à savoir une embase 5, remplissage 6, sommet 7 et serpentin in- térieur de vapeur 8 On remarque également la sortie 9 de mélange d'eau et d'alcool ( 50 à 90 GL), la solution 10, l'entrée de flegme 11, la vidange 12 et l'entrée de vapeur 13. les fonctions de cette colonne intermédiaire sont les suivantes: le flegme contenant des impuretés est envoyé sous forme de vapeur ou de liquide dans la solution alcaline chaude 10 qui se trouve dans l'embase L'arrivée a lieu à travers un anneau perforé disposé dans la partie inférieure Ainsi, le flegme une fois neutralisé se vaporise immédiatement et passe par le remplissage 6 oh sont retenues les impuretés neutralisées et éventuellement entra nées par la vapeur Seul arrive à la co- lonne de distillation 2 le flegme exempt d'impuretés. Conformément à la figure 4, le remplissage 6 peut être remplacé par des plateaux 14 comme dans le cas des colonnes de distillation Cependant, dans ce cas, il est néces- saire de prévoir le recyclage de la solution alcaline 10 sur les plateaux au moyen d'une pompe 15 pour assurer la neutralisation du flegme. Conformément à la présente invention, pour le fonctionnement de l'ensemble de distillation, il suffit de contrôler, au moyen d'instruments appropriés, le bilan thermique et le bilan des matières correspondant à la colonne intermédiaire. Conformément à la présente invention, la consommation de produit neutralisant est minime car les concen- trations du flegme en impuretés sont de l'ordre de quelques par- ties pour mille, la réaction étant en outre pratiquement stoechio- métrique. Dans la suite, sont décrits deux essais au cours desquels on a obtenu des alcools carburants non corrosifs. 5.- EXEPIE 1 - On a traité vingt litres d'alcool carburant hydraté, disponible dans le commerce On l'a divisé en dix par- ties et on a utilisé 100 ml de solution de carbonate de soude à 5 % On obtient ainsi de l'alcool non corrosif pratiquement sans pertes. EXEMPLE 2 - On a traité deux litres de flegme contenant 46 % d'alcool en utilisant 100 ml de solution de carbonate de soude à 5 % préparée avec le flegme lui-même On a obtenu du flegme traité dont le volume était voisin du volume initial Le flegme ainsi obtenu a été soumis à une rectification et on a obtenu de l'alcool hydraté avec une concentration de 93 % L'es- sai de corrosion d'une t 8 le d'acier par immersion a montré qu'il ne se produisait aucune corrosion de cette t 8 le au cours d'un essai de trente jours. Par la présente invention, outre qu'on obtient de l'alcool carburant non corrosif, on a réduit sensiblement les problèmes de corrosion dans la distillerie après la colonne de neutralisation car il n'y a plus d'impuretés corrosives dans le produit à traiter Cela permet l'utilisation de matières mé- talliques moins nobles, ce qui contribue à réduire les dépenses de production d'alcool carburant. L'analyse des deux alcools a conduit aux résultats suivants: TABLEAU II PRODUIT: ALCOOL CARBURANT: ALCOOL DESIGNATION: AVANT TRAITEIDNT: TRAITE Masse spécifique C: 814: 0,815 De EréI N P M 95 910 : Acidité totale 6 _ O 1 00 Aldéh Xdes: -_ 1 8: _ 2, 9 Esters 18 2: 2 x 5 Alcools supérieurs 4,5 7,2 6.- L'essai de corrosion par immersion de la tôle d'acier a donné les résultats suivants: CORROSION PAR PIQURE (EVALUATION SUIVANT NORME ASTM G 46-76) TYPE D'ALCOOL: DUREE DE L'ESSAI: CORROSION Carburant non traité: 7: A 2 : 30: A 3 : 60: A 5 Carburant traité: 300: inexistante _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _- 7.- REVEND I C A T I O N S 1. Procédé pour produire de l'alcool éthyli- que carburant non corrosif, pour éliminer les agents corrosifs tels que les ions sulfate, acétate et chlore existant dans les flegmes classiques, caractérisé en ce qu'avant de pénétrer dans un second étage de distillation classique ( 2) le flegme (mélange d'eau et d'alcool) sortant de colonne de distillation ( 1) est neutralisé à 1 ' état de vapeur ou de liquide par un produit alca- lin dans un dispositif intermédiaire ( 3) oh il subit une évapora- tion, 2. Installation pour produire de l'alcool éthylique carburant non corrosif pour application du procédé de la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une em- base ( 5), un remplissage ( 6), un serpentin intérieur de vapeur ( 8) et une zone de sommet ( 7). 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'embase ( 5) contient une solution alca- line ( 10) à l'intérieur de laquelle est injecté un flegme prove- nant du premier étage de distillation classique, un serpentin de vapeur ( 8) passant en outre dans cette solution. 4. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un remplissage ( 6) disposé au-dessus d'une embase contenant une solution alcaline ( 10) et au-dessous du sommet ( 7), sans être en contact avec eux. 5 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte des plateaux ( 14) espacés entre eux, ces plateaux étant disposés au-dessus d'une embase ( 5) contenant une solution alcaline ( 10) et au-dessous du som- met ( 7), sans être en contact avec eux.