Brevet FR2590495A1 — publié le 19870529

La présente invention est relative à un procédé-pour l'épuration de bases organiques azotées liquides, insolubles dans l'eau, telles que des amines par exemple, en métal alcalino-terreux dissous. On connatt une technique pour la fabrication de bicarbonate de potassium ou de sodium, selon laquelle on mélange une solution aqueuse de chlorure de potassium ou de sodium et une phase organique comprenant une amine insoluble dans l'eau, on traite le mélange résultant avec un gaz contenant de l'anhydride carbonique, puis le soumet à une décantation pour séparer une suspension aqueuse de bicarbonate de potassium ou de sodium et une phase organique comprenant du chlorhydrate d'amine, et on traite la suspension aqueuse pour séparer le bicarbonate de potassium ou de sodium solide qu'elle contient et une eau mère (brevet GB-A-1082436 (KAISER ALUMINIUM & BR CHEMICAL CORPORATION, page 2, ligne 105 à page 3, ligne 5; Central Patents Index, Basic Abstracts Journal, Section E, Week T.49, Derwent Publication Ltd., Londres, abrégé 78430T-E : demande de brevet JP-A-7241237 (ISRAEL MINING IND.INST. RES. & DEV)). Dans la suite de la description, l'expression "technique aux amines" désignera cette technique connue de fabrication de bicarbonate de métal alcalin. On connatt par ailleurs une technique pour la production d'ammoniac par décomposition de chlorure d'ammonium, selon laquelle on mélange une solution aqueuse de chlorure d'ammonium avec une phase organique comprenant une amine insoluble dans l'eau et on fait circuler un gaz inerte ou de l'anhydride carbonique à travers le melange résultant pour en évacuer l'ammoniac produit (Central Patents Index, Basic Abstracts Journal, Section E, Week E/14, Derwent Publication Ltd., Londres (Grande-Bretagne), abrégé 26992E/14 demande de brevet JP-A-57034020 (TOYO SODA MFG K.K.)). Dans les techniques connues qui viennent d'être decrites, on recueille, à titre de sous-produit, une phase organique comprenant du chlorhydrate d'amine qu'il est souhaitable de traiter pour régénérer l'amine. A cet effet, on met habituellement en oeuvre un procédé selon lequel on mélange la phase organique de chlorhydrate d'amine avec une suspension aqueuse d'oxyde ou d'hydroxyde de calcium et on recueille séparément une phase organique comprenant l'amine régénérée et une solution aqueuse de chlorure de calcium que l'on écarte (brevet GB-A-1082436 (KAISER ALUMINIUM & CHEMICAL CORPORATION), page 3, lignes 5 à 9; Central Patents Index, Basic Abstracts Journal, Section E, Week T.49, Derwent Publication Ltd., Londres, abrégé 78430T-E : demande de brevet JP-A-7241237 (Israël Mining Inds. Inst. Res. & Dev.)). Dans ce procédé connu on observe en pratique que l'amine régénérée contient généralement du calcium dissous, ce qui peut être un inconvénient. Ainsi lorsque l'amine est utilisée ensuite dans la "technique aux amines", du carbonate de calcium risque de cristalliser lors de 11 étape de carbonatation, contaminant le bicarbonate de métal alcalin produit et exerçant une influence néfaste sur le facies cristallin du bicarbonate de métal alcalin. L'invention vise à remédier a cet inconvénient en fournissant un procédé qui permet d'epurer de manière efficace et économique une base organique azotée insoluble dans liteau, en métal alcalinoterreux dissous. En conséquence l'invention concerne un procédé pour épurer un liquide organique comprenant une base organique azotée insoluble dans l'eau, en métal alcalino-terreux dissous; selon l'invention on mélange le liquide organique avec un milieu aqueux et on soumet le mélange résultant à une décantation. Dans le procédé selon l'invention la base organique azotée est, par définition, tout réactif organique azoté insoluble dans l'eau qui présente un caractère basique suffisant pour réagir avec le chlorure d'hydrogène en formant du chlorhydrate de la base. Le liquide organique peut être constitué par la base organique telle quelle, dans le cas où celle-ci et son chlorhydrate sont liquides. En variante, il peut être une solution de la base organique azotée dans un solvant. Le cas échéant, le solvant doit être choisi de telle sorte qu'il soit insoluble dans le milieu aqueux et dissolve le chlorhydrate de la base. Dans le procédé selon l'invention le milieu aqueux mis en oeuvre doit être choisi en sorte qutil soit liquide à la température et a la pression où le procédé est executé , et non miscible avec le liquide organique. Des exemples de milieux aqueux utilisables dans le procédé selon l'invention sont l'eau et les solutions aqueuses de chlorure, de carbonate et de bicarbonate de métal alcalin. Il convient que le milieu aqueux mis en oeuvre soit exempt de métal alcalino-terreux. La quantité de milieu aqueux à mettre en oeuvre dépend de divers paramètres, parmi lesquels figurent notamment la nature de la base organique azotée, sa teneur en métal alcalino-terreux, la nature du métal alcalino-terreux, le choix du milieu aqueux et la température de travail. Elle doit être-au moins suffisante pour dissoudre la totalité du métal alcalino-terreux du liquide organique. La quantité optimum du milieu aqueux à mettre en oeuvre peut être déterminée aisément dans chaque cas particulier par un travail de routine au laboratoire. En général dans le cas où le liquide organique contient au moins 100 mg de métal alcalino-terreux par kg, il convient de mettre en oeuvre au moins 50 g de milieu aqueux par kg de liquide organique. En principe il n'y a pas de limite superieure à la quantite de milieu aqueux à mettre en oeuvre. En pratique pour des considérations technologiques impliquant le mélange des phases et la décantation, on nta pas intérêt a exagérer a quantité de milieu aqueux utilisée.Par exemple, des quantités comprises entre 100 et 2000 g de milieu aqueux par kg de liquide organique conviennent généralement bien dans le cas où le liquide organique contient entre 200 mg et 2 g de métal alcalino-terreux par kg et où le milieu aqueux est de l'eau ou une solution aqueuse de chlorure ou de bicarbonate de métal alcalin. Le mélange du liquide organique et du milieu aqueux a pour fonction de provoquer une dispersion efficace, homogène des deux phases en présence. Il peut être opéré par tout moyen connu approprié, tel qu'un brassage par un agitateur mécanique. La durée du mélange doit être suffisante pour provoquer un transfert du métal alcalino-terreux du liquide organique dans le milieu aqueux. La durée optimum depend de divers paramètres, notamment de la nature de la base organique azotée, la nature du métal alcalino-terreux et sa concentration dans la base organique azotée, le choix du milieu aqueux, la viscosité du liquide organique et les quantités relatives du liquide organique et de la phase aqueuse. Elle doit être déterminée dans chaque cas particulier, au moyen d'un travail de routine au laboratoire. En pratique, des temps supérieurs à dix minutes, par exemple compris entre vingt minutes et une heure conviennent dans la majorité des cas où la phase aqueuse est de l'eau ou une solution aqueuse de chlorure ou de bicarbonate de métal alcalin. A l'issue du mélange du liquide organique avec le milieu aqueux, on soumet le -mélange resultant à une décantation. Celle-ci peut être opérée par gravité ou centrifugation. A l'issue de la décantation on recueille une phase organique contenant la base organique azotée épurée en métal alcalino-terreux et une phase aqueuse contenant le métal alcalino-terreux. Le procédé selon l'invention s'applique d'une manière générale à l'épuration de toute base organique azotée telle que définie plus haut, contenant au moins un métal alcalino-terreux dissous. Il s'applique notamment à l'épuration des bases organiques azotes obtenues par décomposition d'un chlorhydrate de ladite base au moyen d'un composé d'un metal alcalino-terreux, par exemple de l'oxyde, de l'hydroxyde ou du carbonate de métal alcalino-terreux. Il s'applique spécialement -aux bases organiques azotées contenant du calcium dissous. Des exemples de bases organiques azotées auxquelles le procédé selon l'invention est applicable sont les imines insolubles dans l'eau et leurs dérivés, les sels d'ammonium quaternaire insolubles dans l'eau et les amines et les dérivés aminés insolubles dans l'eau. Le procédé s'applique indifféremment aux amines primaires, secondaires ou tertiaires. Il trouve une application specialement avantageuse à l'épuration des amines primaires, et tout spécialement aux alkylamines primaires comprenant de 12 à 24 atomes de carbone et de préférence de 12 à 14 atomes de carbone, qui trouvent une utilisation intéressante dans la fabrication de bicarbonate de sodium par la technique aux amines décrite plus haut.A cet effet, le procédé selon l'invention peut avantageusement être combiné à ladite technique aux amines, où il est alors mis en oeuvre pour épurer l'amine régénérée par traitement du chlorhydrate d'amine avec un composé basique de métal alcalinoterreux. L'invention concerne dès lors aussi un procédé de fabrication de bicarbonate de metal alcalin, selon lequel on traite du chlorure de métal alcalin en présence d'eau avec un gaz contenant de l'anhydride carbonique et un liquide comprenant une base organique azotée insoluble dans l'eau, on recueille une suspension aqueuse de bicarbonate de métal alcalin et du chlorhydrate de la base organique azotée, on traite la suspension aqueuse pour en séparer le bicarbonate de métal alcalin solide qu'elle contient et une eau mère, et on fait reagir le chlorhydrate de la base organique avec un composé de métal alcalino-terreux en présence d'eau pour régénérer la base organique azotée; selon l'invention la base organique azotée regé gérée par traitement du chlorhydrate avec le composé de métal alcalino-terreux est soumise à une épuration en métal alcalinoterreux au moyen du procedé conforme à l'invention. A cet effet, comme exposé plus haut, on la mélange avec un milieu aqueux non miscible et on soumet le mélange résultant à une décantation. Dans une forme de réalisation particulière du procédé, on met en oeuvre, pour le milieu aqueux, une partie au moins de l'eau mère précitée. Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivante des dessins annexés, qui représentent le schéma général d'une installation pour la production de bicarbonate de sodium au moyen de deux formes particulières d'execution du procéde de fabrication de bicarbonate de sodium selon l'invention. L'installation représentée à la figure 1 comprend une chambre de cristallisation I qui est alimentée, de manière continue, avec une solution aqueuse sensiblement saturée de chlorure de sodium ou un brouet aqueux de chlorure de sodium 2, un liquide organique 3 comprenant une amine primaire, insoluble dans la solution aqueuse de chlorure de sodium et un gaz contenant de l'anhydride carbonique 4. Le liquide organique 3 peut par exemple être une solution à 50 Z en poids dans du xylène, de l'alkylamine primaire connue sous la marque PRIMENE JMT (Rohm & Haas) qui comprend entre 18 et 24 atomes de carbone dans sa molécule. En variante, le liquide organique peut être une alkylamine primaire liquide contenant moins de 18 atomes de carbone dans sa molécule, utilisée telle quelle, non dissoute dans un solvant, par exemple l'amine connue sous la marque PRIMENE 81R (Rohm & Haas) dont la molécule contient entre 12 et 14 atomes de carbone. Le gaz 4 est de préférence un gaz riche en anhydride carbonique, contenant au moins 60 x en poids d'anhydride carbonique. Dans la chambre de cristallisation 1, du bicarbonate de sodium cristallise et l'amine est convertie en chlorhydrate d'amine. On soutire de la chambre de cristallisation 1, un liquide 5 constitué d'un mélange de cristaux de bicarbonate de sodium, d'une eau mère de la cristallisation et d'une phase organique comprenant du chlorhydrate d'amine. Ce liquide 5 est transféré dans une chambre de décantation 6, où on sépare, par gravité, la phase organique de chlorhydrate d'amine 7 et un brouet aqueux 8. Ce dernier est envoyé dans un dispositif d'essorage ou de filtration 9, où on recueille séparément le bicarbonate de sodium solide 10 et l'eau mère 11. Celle-ci est recyclée dans la chambre de cristallisation 1 après y avoir ajouté du chlorure de sodium. Le bicarbonate de sodium solide 10 peut être envoyé dans un four de calcination, non représenté, pour produire du carbonate de sodium. La phase organique du chlorhydrate d'amine 7 est traitée pour régénérer la solution organique d'amine. A cet effet elle est introduite dans une chambre de réaction 16 où elle est traitée avec une suspension aqueuse d'hydroxyde de calcium ou avec de l'eau et du calcaire broyé comme exposé dans le document FR-A 2556719 (SOLVAY & Cie). On soutire hors de la chambre de réaction 16 un mélange liquide 18 comprenant l'amine régénérée et une solution aqueuse de chlorure de calcium. Ce mélange 18 est transféré dans une chambre de décantation 19, où s' opère la séparation d'une phase aqueuse 20 et d'un liquide organique 21 comprenant de l'amine régénérée. Dans la chambre de reaction 16, la réaction de régénération de l'amine peut être incomplète; le liquide organique d'amine 21 contient alors un résidu de chlorhydrate d'amine. Le liquide organique d'amine 21 est mélangé avec un milieu aqueux 22 dans une chambre de malaxage 23 conformément au procédé selon l'invention; à cet effet on y soumet le liquide organique d'amine 21 et le milieu aqueux 22 à un brassage à température ambiante. On soutire hors de la chambre 23 le mélange 24 qui est transféré dans une chambre de décantation 25. La séparation des phases aqueuse et organique du mélange 24 s'opère.dans cette chambre de décantation 25. On recueille, d'une part, une solution organique d'amine 3 que l'on recycle dans la chambre de cristallisation 1 et, d'autre part, un liquide residuaire aqueux 26 contenant du calcium dissous. L'installation schématisée à la figure 2 met en oeuvre une forme de réalisation modifiée du procédé qui vient d'être décrit. Dans l'installation de la figure 2, l'eau mère 11 recueillie à la sortie du dispositif d'essorage ou de filtration 9 est envoyée dans la chambre de malaxage 23 où elle constitue le milieu aqueux que l'on mélange au liquide organique d'amine 21. La phase aqueuse 26 recueillie dans la chambre de décantation 25 est envoyée successivement dans une chambre de dissolution 27 où on y dissout du chlorure de sodium 28, puis dans un dispositif d'épuration 29 où elle est épurez en calcium, de manière connue en soi pour les solutions aqueuses de chlorure de sodium. La solution aqueuse 30 recueillie du dispositif d'épuration 29 est envoyée dans la chambre de cristallisation 1. Les exemples qui vont suivre font apparaqtre l'intérêt de l'invention. Dans ces exemples, l'amine PRIMENE 81R (Rohm & Haas) citee plus haut a été mise en oeuvre. Exemple 1 On a mis en oeuvre un liquide organique contenant 88 Z en poids d'amine et 12 Z en poids de chlorhydrate d'amine. Le liquide contenait 500 mg de calcium par kg. On a mélangé 1 kg du liquide organique avec 150 g d'eau et on a soumis le mélange à un brassage durant 30 minutes à temperature ambiante. A l'issue de ce traitement le mélange a ete soumis à une décantation par gravité. On a recueilli séparément la phase organique et la phase aqueuse. La phase organique ne contenait plus que 10 mg de calcium par kg. Exemple 2 On a mis en oeuvre un liquide organique contenant 90 % enpoids d'amine et 10 Z en poids de chlorhydrate d'amine. Ce liquide organique contenait également 420 mg de calcium par kg. On a mélangé 1 kg de ce liquide organique avec 150 g d'un milieu aqueux contenant 250 g de chlorure de sodium par kg et on a brassé ce melange au moyen d'un agitateur mécanique durant 30 minutes, à température ambiante; A l'issue de ce traitement le mélange a été soumis à une décantation par gravité. On a recueilli séparément la phase organique et la phase aqueuse. La phase organique ne contenait plus que 8 mg de calcium par kg. Exemple 3 On a mis en oeuvre un liquide organique contenant 87 Z en poids d'amine et 13 x en poids de chlorhydrate d'amine. Ce liquide organique contenait également 1,3 g de calcium par kg. On a melangé 1 kg de liquide organique avec 1 kg d'une solution aqueuse contenant par kg 157 g de chlorure de sodium et 5,2 g de bicarbonate de sodium. Le mélange a été brasse durant 30 minutes à température ambiante. A l'issue de ce traitement le mélange a été soumis à une décantation et on a recueilli séparément la phase organique et la phase aqueuse. La phase organique ne contenait plus que 5 mg de calcium par kg. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour l'épuration d'un liquide organique (21) comprenant une base organique azotée insoluble dans l'eau, en métal alcalino-terreux dissous caractérisé en ce qu'on mélange le liquide organique (21) avec un milieu aqueux (22, 11) et on soumet le mélange résultant (24) à une décantation (25). 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le milieu aqueux (22) est de l'eau. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'ont met en oeuvre un milieu aqueux (22, 11) contenant un halogénure de métal alcalin. 4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'halogénure de métal alcalin est le chlorure de sodium. 5 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le milieu aqueux (11) est une solution aqueuse saturée en.bicarbonate de métal alcalin 6 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le milieu aqueux (11) est une solution aqueuse de bicarbonate de sodium. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre pour-i'épuration d'une base organique azotée, en calcium dissous. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la base organique azotée (21) est obtenue par décomposition d'un chlorhydrate de la base (7) avec un composé de métal alcalino-terreux (16). 9 - Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la base organique est une amine. 10 - Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'amine est une alkylamine primaire comprenant de 12 à 14 atomes de carbone dans sa molécule. 11 - Procéde selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que, dans le cas où le liquide organique (21) contient entre 200 mg et 2 g de métal alcalino-terreux par kg de base organique azotée, on met en oeuvre entre 50 à 2000 g de milieu aqueux (22, 11) par kg de base organique azotée. 12 - Procédé de fabrication de bicarbonate de métal alcalin, selon lequel on traite du chlorure de métal alcalin (2) en presence d'eau avec un gaz contenant de l'anhydride carbonique (4) et un liquide (3) comprenant une base organique azotée insoluble dans l'eau, on recueille une suspension aqueuse de -bicarbonate de métal alcalin (8) et du chlorhydrate de la base organique azotée (7), on traite la suspension aqueuse (8) pour en séparer le bicarbonate de métal alcalin solide (10) qu'elle contient et une eau mère (11) et on fait réagir le chlorhydrate de la base organique (7), avec-un composé de métal alcalino-terreux en présence d'eau (16), pour régénérer la base organique azotée (21) caractérisé en ce qu'on soumet la base organique azotée régénérée (21) à un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11. 13 - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on mélange la base organique azotée régénérée (21) avec une fraction au moins de l'eau mère (11), et on soumet le mélange résultant (24) à une décantation (25).