Brevet FR2808221A1 — publié le 20011102

l La présente invention concerne le domaine des matériaux oléochimiques et plus particulièrement un nouveau procédé de traitement thermique pour systèmes réactifs, spécialement l'éther dialkylique et les alcools de Guerbet. Après leur production, des mélanges réactionnels, comme par exemple des alcools de Guerbet, des esters, des éthers ou des époxy- des, en règle générale contiennent encore des résidus de catalyseurs. Ils appartiennent ainsi à la classe des systèmes dits réactifs, dont le traite- ment final, par exemple, dans une colonne de rectification, se heurte à des io problèmes considérables, car au cours des processus de séparation ther- mique, il se produit des réactions secondaires et par conséquent des per- tes de rendement. Dans le traitement d'alcools de Guerbet, qui sont habituellement préparés par condensation de deux molécules d'un alcool primaire en présence d'oxyde de zinc, il se produit par exemple aisément une trimérisation ou même une oligomérisation. De telles réactions secon- daires indésirables se produisent en particulier dans la zone inférieure des installations de traitement, car les produits de départ y sont exposés à des températures élevées et à de longs temps de séjour. Un autre problème qui est d'une importance considérable en relation avec de tels systèmes réactifs résulte de l'effort de porter au maximum les rendements, afin de réduire ainsi les coûts de production. Pour y parvenir, il est en général nécessaire de soumettre le produit de bas de colonne à une forte charge thermique, pour garantir que la quan- tité totale du produit recherché distille. Toutefois, cela a pour conséquence qu'il subsiste dans le système d'évaporation des résidus qui se distinguent par leur haute viscosité et ne sont plus guère aptes à l'écoulement. Cela peut avoir pour effet que les colonnes se colmatent et doivent être mises hors circuit; dans de nombreux cas, un nettoyage n'est alors plus possi- ble. Le but de la présente invention était par conséquent de fournir un nouveau procédé qui soit dépourvu des inconvénients indiqués et permette en particulier le traitement thermique sans perturbations de systèmes oléochimiques à plusieurs composants qui, dans ces conditions, ont sinon tendance à la formation de produits secondaires indésirables. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour le traite- ment de mélanges de plusieurs composants oléochimiques, dans lequel les mélanges de départ sont fractionnés en un premier distillat et en un pre- mier produit de bas de colonne, à l'aide d'un évaporateur à film descen- dant et d'une colonne de rectification y faisant suite, et le produit de bas de colonne est ensuite fractionné, à l'aide d'un évaporateur à couche mince, en un second distillat et en un second produit de bas de colonne. De façon inattendue, on a découvert que le fait de compléter un évaporateur type à film descendant en tant qu'étage de vaporisation dans le bas de la colonne de rectification, par un évaporateur en couche mince en tant qu'étage de traitement ("étage d'expression") pour le produit de bas de colonne, rend superflu en ce poste l'utilisation de températures particulièrement élevées, et par conséquent inhibe totalement les réac- i0 tions secondaires qui se déroulent sinon dans cette zone. De cette façon, non seulement on peut améliorer le rendement, mais également le procédé est moins gros consommateur d'énergie. Un autre avantage réside en ou- tre dans le fait qu'il ne se produit plus de colmatages de l'installation. Mélanges de plusieurs composants i5 Le nouveau procédé proposé est utilisable sur un grand nombre de mélanges de plusieurs composants, qui ont sinon tendance, dans les conditions de traitement thermique, à la formation de produits secondaires indésirables; le choix des produits de départ n'est par consé- quent pas particulièrement critique. Le procédé convient toutefois en par- ticulier au traitement d'éthers de dialkyle et d'alcools de Guerbet ainsi que d'esters d'acides gras et d'époxydes gras. Ethers de dialkyle Des éthers de dialkyle sont utilisés par exemple en tant que corps huileux dans des préparations cosmétiques et sont habituellement préparés par éthérification d'alcools catalysée par un acide. En règle géné- rale, les substances correspondent à la formule générale (I) Rl-O-R2 (I) dans laquelle Rl et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, des radicaux alkyle linéaires ou ramifiés ayant de 6 à 22 atomes de carbone. Comme exemples caractéristiques, on peut citer l'éther de di-n-octyle (Ce- tiol OE, Cognis Deutschland GmbH), l'éther de di-2-éthylhexyle, l'éther de di-n-dêcyle, l'éther de di-n-myristyle, l'éther de di-n-cétyle, l'éther de di- n-stéaryle (Cutina STE, Cognis Deutschland GmbH), l'éther de di- isostéaryle, l'éther de di-n-oléyle, l'éther de di-n-béhényle et l'éther de di- n-érucyle. Alcools de Guerbet Comme les éthers de dialkyle, les alcools de Guerbet sont eux aussi largement utilisés comme corps huileux cosmétiques. Ils sont produits en règle générale par dimérisation d'alcools primaires catalysés par des bases et correspondent à la formule (II) CH3(CH2)nCHR3CH2OH (II) dans laquelle n représente un nombre allant de 5 à 15 et R3 représente un radical alkyle linéaire ayant n + 1 atomes de carbone. Comme exem- ples caractéristiques, on peut citer l'octyldodécanol (Eutanol G, Cognis Deutschland GmbH) et le décyltétradécanol. Procédés de traitement Comme déjà indiqué plus haut, la combinaison d'un évapo- rateur à film descendant et d'un évaporateur à couche mince conduit à une nette diminution des contraintes imposées à l'évaporateur à film des- cendant. Grâce à l'utilisation de l'évaporateur à couche mince, il n'est plus nécessaire de faire fonctionner l'évaporateur à film descendant dans une plage de températures élevées pour exprimer le produit de bas de colonne. On évite ainsi de soumettre le produit de bas de colonne à la contrainte excessive de hautes températures et de longs temps de séjour, ce qui re- présente un net avantage par rapport au mode opératoire avec un seul évaporateur à film descendant. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré de la présente invention, on dérive du courant circulant un courant partiel, on envoie ce dernier dans l'évaporateur à couche mince, et on envoie enfin les vapeurs de l'évaporateur à couche mince à la colonne de rectification. Le traitement particulièrement ménagé est en outre accen- tué par de faibles différences de température entre les produits de départ et le milieu de chauffage dans l'évaporateur à couche mince. Dans ce der- nier, les produits de départ sont répartis uniformément au moyen d'un système d'essuyage rotatif, et étalés en une couche mince. Le composant à plus bas point d'ébullition est évaporé, tandis que le résidu est évacué vers l'extérieur. Il en résulte toujours un faible contenu liquide dans l'éva- porateur à couche mince et un court temps de séjour du produit dans le zone de chauffage. Etant donné que le produit est en outre intimement mélangé en continu, on parvient à un excellent transfert de chaleur. Une chute de pression est nécessaire pour le transport de la vapeur de produit, de la surface de chauffage à la colonne raccordée. La perte de pression qui en résulte est bien trop grande dans la plupart des évaporateurs. Comme l'évaporateur à couche mince qui est utilisé a tou- tefois une grande section transversale interne libre, on parvient à ce que la pression dans l'évaporateur correspond approximativement à la pression de la colonne. Cela permet à son tour une évaporation sous vide poussé et des températures d'évaporation qui sont basses en conséquence. Par suite de la solution apportée au problème, sont ainsi garanties deux importan- tes propriétés qui assurent l'inhibition des réactions secondaires, à savoir, une basse température de fonctionnement et de courts temps de séjour du io produit de départ dans le résidu d'ébullition, c'est-à-dire deux conditions essentielles pour le traitement des systèmes réactifs déjà mentionnés. Le procédé convient en particulier également à des produits de départ dont la viscosité augmente fortement pendant le processus de traitement, par suite de la concentration croissante dans la zone du bas de colonne. Là encore, l'utilisation d'un évaporateur à couche mince, en tant qu'étape d'expression, se révèle nettement supérieure au traitement classique par un unique évaporateur à film descendant. Le système rotatif d'essuyage produit une mince pellicule de liquide qui est en ce cas sou- mise à un renouvellement permanent. Cela permet, dans le cas de l'ex- pression maximale possible envisagée des produits, par suite d'un rendement maximum recherché, de pouvoir finalement traiter un produit ayant tendance à la formation de dépôt. La présente invention est illustrée plus en détail à l'aide des dessins et des exemples descriptifs et non limitatifs ci-après. Exemple 1 Dans une installation de rectification selon la figure 1, constituée d'un évaporateur à film descendant (EFD) et d'une colonne de rectification (CR) avec 1 m de garnissage DX, on a traité de l'oxyde de di-n- octyle (Cetiol OE, Cognis Deutschland GmbH) à un degré de pureté de 97,1 % en poids, à une température de 135 C, avec un débit de colonne de 2 kg/h et un taux de reflux de 0,2. On a obtenu un distillat ayant un de- gré de pureté de 99,2 % en poids, tandis que le produit de bas de colonne contenait encore 62 % en poids d'éther de di-n-octyle. Cela correspondait à une perte de produit de 4,5 % en poids, par rapport au courant de com- posant dans la charge de départ. Le produit de bas de colonne a été par conséquent distillé ensuite dans un évaporateur à couche mince (ECM). A une température d'évaporation de 250 C et sous une pression de fonc- tionnement de 10 mbars, on a obtenu un second distillat qui contenait 62,4 % en poids d'éther de di-n-octyle, tandis que la teneur en produit re- cherché du second produit de bas de colonne a pu être abaissée à 20,9. Au total, la perte de produit n'était plus par conséquent que d'environ 1 % en poids. s Exemple 2 Dans une installation de rectification selon la figure 2, constituée d'un évaporateur à film descendant (EFD), d'une colonne de rectification (CR) à garnissages DX et d'un évaporateur à couche mince (2), on a prélevé du courant circulant (1) de l'évaporateur à film descen- dant (environ 60 m3/h) un courant partiel d'éther de di-n-octyle (Cetiol OE, Cognis Deutschland GmbH) de 300 kg, et on l'a envoyé à l'évapora- teur à couche mince (2), qui était chauffé à une température de 250 C au moyen de Marlotherm. Sous une pression de fonctionnement de mbars, le courant massique prélevé a été en partie évaporé, et les va- peurs (3) ont été envoyées à la colonne par un conduit de vapeur. On a obtenu un distillat ayant un degré de pureté de 99,1 % en poids. Le résidu restant dans l'évaporateur à couche mince, qui contenait encore environ % en poids d'éther de di-n-octyle, a été évacué au moyen d'une pompe à engrenage (4) et envoyé (5) dans un réservoir à résidu. La perte de pro- duit, par rapport à la quantité de charge de départ, était de 1 % en poids. REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour le traitement de mélanges de plusieurs composants oléo- chimiques, dans lequel les mélanges de départ sont fractionnés en un premier distillat et en un premier produit de bas de colonne, à l'aide d'un évaporateur à film descendant et d'une colonne de rectification y faisant suite, et le produit de bas de colonne est ensuite fractionné, à l'aide d'un évaporateur à couche mince, en un second distillat et en un second pro- duit de bas de colonne. 2 ) Procédé selon la revendication 1, io caractérisé en ce qu' on traite des éthers de dialkyle, des alcools de Guerbet, des esters d'acides gras ou des époxydes gras. 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on traite des éthers de dialkyle qui correspondent à la formule (I) R1-O-R2 (I) dans laquelle R1 et R2 représentent, indépendamment l'un de l'autre, des radicaux alkyle linéaires ou ramifiés ayant de 6 à 22 atomes de carbone. 4 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' on traite de l'éther de di-n-octyle. ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu' on traite des alcools de Guerbet qui correspondent à la formule (II) CH3(CH2)nCHR3CH2OH (II) dans laquelle n représente un nombre allant de 5 à 15 et R3 représente un radical alkyle linéaire ayant n + 1 atomes de carbone. 6 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu' on traite de l'octyldodécanol. 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' on dérive du courant circulant de l'évaporateur à couche mince un cou- rant partiel, on envoie ce dernier à l'évaporateur à couche mince et enfin on envoie les vapeurs de l'évaporateur à couche mince à la colonne de rectification.