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Procédé de fabrication d'un composé organique
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'un composé organique, plus particulièrement à un procédé de traitement des effluents obtenus après la séparation du composé organique du milieu réactionnel.
Il est connu, notamment par la demande de brevet EP-A-100119, de transformer un composé oléfinique (c'est-à-dire un composé organique comportant au moins une double liaison carbone-carbone) en l'oxiranne correspondant par réaction avec du peroxyde d'hydrogène dans un milieu liquide contenant de l'eau. Ce procédé permet par exemple de synthétiser du 1,2- époxypropane (oxyde de propylène) ou du 1, 2-époxy-3-chloropropane (épichlorhydrine) au départ, respectivement, de propylène ou de chlorure d'allyle
Dans ce procédé connu, le mélange de produits réactionnels obtenu à la sortie du réacteur d'époxydation contient l'oxiranne, de l'eau, divers sousproduits de réaction et éventuellement des réactifs non convertis ainsi que, le plus souvent, un diluant (par exemple du méthanol ou de l'acétone).
Parmi les sousproduits, on retrouve des produits qui sont formés par réaction entre l'oxiranne et de l'eau ou éventuellement le diluant. Par exemple, lorsque ce procédé est appliqué à la synthèse d'épichlorhydrine par réaction entre du chlorure d'allyle et du peroxyde d'hydrogène dans du méthanol et de l'eau, l'épichlorhydrine et l'eau (ou le méthanol) peuvent former, dans les conditions habituelles d'époxydation, des quantités notables de l-chloro-3-méthoxy-2-propanol, de 1-chloro-2- méthoxy-3-propanol, de 1, 3-dichloro-2-propanol, de 2, 3-dichloropropanol et de l-chloro-2, 3-dihydroxy-propane Au départ de propylène,
on observe la formation de propylène glycol ainsi que de I-méthoxy-2-propanol et de 2- méthoxy-l-propanol Ces sous-produits sont solubles dans l'eau et se retrouvent dès lors dans l'effluent aqueux qui est receuilli après la séparation de l'oxiranne du milieu réactionnel Certains des sous-produits solubles dans l'eau (en particulier le l-chloro-3 -méthoxy-2-propanol et le 1, 3 -dichloro-2-propanol) forment des azéotropes avec l'eau On ne peut par conséquent pas les séparer aisément par distillation ou par stripping En outre, ces sous-produits posent des problèmes de rejet car ils contribuent à la demande chimique en oxygène et, le cas échéant,
à la présence de composés halogénés indésirables
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L'invention a pour objet un procédé simple de fabrication d'un composé organique dans un contenant de l'eau, qui permette d'éliminer les sous-produits solubles dans l'eau de manière aisée et avec une efficacité élevée et de réduire ainsi les problèmes de rejet.
L'invention concerne dès lors un procédé de fabrication d'un composé organique dans un milieu liquide contenant de l'eau, selon lequel on recueille un mélange de produits réactionnels comprenant le composé organique, de l'eau et des sous-produits, on sépare au moins une partie du composé organique du mélange de produits réactionnels, on recueille un effluent contenant de l'eau et des sous-produits, et on met l'effluent en contact avec un solvant d'extraction de manière à obtenir deux phases liquides distinctes.
Le procédé selon l'invention convient bien lorsque les sous-produits contiennent un ou plusieurs groupements hydrophiles. Il convient particulièrement bien lorsque les sous-produits contiennent un ou plusieurs groupements hydroxyle. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque les sous-produits contiennent en outre un ou plusieurs groupements halogénés.
Le procédé selon l'invention s'applique particulièrement bien à la fabrication d'un oxiranne. Dans ce cas, on fait réagir un composé oléfinique avec un composé peroxydé dans un milieu liquide contenant de l'eau, on recueille un mélange de produits réactionnels comprenant l'oxiranne, de l'eau et des sous-produits, on sépare au moins une partie de l'oxiranne produit du mélange de produits réactionnels, on recueille un effluent contenant de l'eau et des sous-produits, et on met l'effluent en contact avec un solvant d'extraction de manière à obtenir deux phases liquides distinctes.
Le solvant d'extraction peut contenir un ou plusieurs composés.
Généralement, on utilise un solvant d'extraction qui présente une miscibilité très faible avec l'eau. Avantageusement, le solvant d'extraction est tel que la solubilité des sous-produits précités soit plus élevée dans le solvant d'extraction que dans l'eau. Un solvant d'extraction substantiellement stable et inerte chimiquement vis- à-vis des constituants de l'effluent aqueux dans les conditions d'extraction, ainsi que, le cas échéant, dans les étapes ultérieures convient particulièrement bien.
Des solvants d'extraction qui donnent de bons résultats sont ceux dont le poids spécifique diffère de celui de l'effluent d'au moins 0,02 g/cm3, en particulier d'au moins 0,04 g/cm3 Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque ces poids spécifiques diffèrent d'au moins 0,05 g/cm3
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Il peut s'avérer intéressant d'utiliser un solvant d'extraction dont le point d'ébullition est élevé par rapport aux sous-produits précités. Ceci permet en effet de séparer les sous-produits du solvant d'extraction dans un évaporateur sans devoir distiller le solvant d'extraction, de purifier ainsi le solvant d'extraction et de le recycler dans le procédé selon l'invention.
On utilise habituellement des solvants d'extraction dont le point d'ébullition diffère de celui des sous-produits d'au moins 5 C, en particulier d'au moins 10 C Les meilleurs résultats sont obtenus ces d'ébullition diffèrent d'au moins 15 C.
Des composés qui peuvent être utilisés comme solvant d'extraction dans le procédé selon l'invention sont les dérivés organiques aliphatiques ou aromatiques pouvant inclure des atomes de soufre, phosphore, azote, oxygène et/ou halogène.
On peut citer à titre d'exemples les trialkylphosphines-oxyde et le 1,2dichloropropane Ce dernier s'avère tout particulièrement intéressant lorsque l'on souhaite fabriquer l'épichlorydrine car il est formé comme sous-produit dans la synthèse d'épichlorhydrine Les trialkylphoshpines-oxyde dont chacun des groupes alkyle contient de 2 à 20 atomes de carbone, en particulier de 4 à 10 atomes de carbone, conviennent bien. Le trihexylphosphine-oxyde, la trioctylphosphine-oxyde, la (octyl, dihexyl) phosphine-oxyde, la (hexyl, dioctyl) phosphine-oxyde et leurs mélanges sont particulièrement préférées.
La mise en contact entre le solvant d'extraction et l'effluent peut être effectuée selon les méthodes classiques d'extraction liquide-liquide.
La température à laquelle on met en contact le solvant d'extraction et l'effluent dépend du point de fusion du solvant d'extraction et est généralement telle que le solvant d'extraction soit liquide. En pratique, la température peut varier de 0 à 95 C, en particulier de 50 à 90 C.
La mise en contact du solvant d'extraction avec l'effluent est généralement réalisée à une pression qui peut varier d'une pression subatmosphérique à 30 bars La pression est avantageusement au moins égale à la pression atmosphérique et au maximum de 20 bars.
Le rapport pondéral entre le solvant d'extraction et l'effluent dépend du solvant mis en oeuvre et de l'appareillage d'extraction utilisé. En pratique, le rapport pondéral entre le solvant d'extraction et l'effluent est généralement d'au moins 0,1 De préférence, il est d'au moins 1. Ce rapport ne dépasse pas habituellement 20 Le plus souvent, il ne dépasse pas 5. De bons résultats ont été obtenus avec un rapport de 1 à 5
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L'effluent contient généralement au moins 1 % en poids de sous-produits, en particulier au moins 5 % en poids. Le plus souvent, l'effluent contient au moins
10 % en poids de sous-produits.
La concentration en sous-produits ne dépasse pas, généralement, 50 % en poids de l'effluent, en particulier pas 30 % en poids L'effluent contient le plus souvent moins de 20 % en poids de sous-produits
La durée de la mise en contact du solvant d'extraction avec l'effluent n'est pas critique. Elle peut varier de 10 à 60 min. Elle est par exemple égale à 30 min environ
L'oxiranne qui peut être préparé par le procédé selon l'invention est un composé organique répondant à la formule générale
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L'oxiranne contient généralement de 2 à 20 atomes de carbone, de préférence de 3 à 10 atomes de carbone. Il peut renfermer des atomes d'halogène, en particulier de chlore. Un composé oléfinique qui convient bien dans le procédé selon l'invention est le chlorure d'allyle. Les composés oléfiniques peuvent également être choisis parmi les alpha-oléfines.
On peut citer à titre d'exemples le propylène, le l-octène et le l-décène. Le propylène convient bien. Un oxiranne qui peut être préparé de manière avantageuse par le procédé selon l'invention est l'épichlorhydrine. On peut également fabriquer de l'oxyde de propylène.
Le composé peroxydé qui peut être utilisé dans le procédé selon l'invention peut être choisi parmi le peroxyde d'hydrogène et tout composé peroxydé contenant de l'oxygène actif et capable d'effectuer une époxydation. On peut citer à titre d'exemples les composés perxoydés obtenus par oxydation de composés organiques tels que l'éthylbenzène, l'isobutan et l'isopropanol. Le peroxyde d'hydrogène est préféré.
Dans le procédé selon l'invention, l'étape de séparation d'au moins une partie du composé organique du mélange de produits réactionnels peut être réalisée en mettant ce mélange en contact avec un liquide organique d'extraction de manière à obtenir deux phases liquides distinctes, à savoir, d'une part, un extrait organique contenant la majorité de la quantité de composé organique produit, et, d'autre part, un raffinat aqueux contenant l'eau et les sous-produits solubles dans l'eau
Dans le procédé selon l'invention, on peut soumettre l'effluent recueilli à l'issue de l'étape de séparation d'au moins une partie du composé organique du
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mélange de produits réactionnels à une étape de distillation avant sa mise en contact avec le solvant d'extraction.
Ceci s'avère particulièrement intéressant lorsqu'un diluant hydroxylé est utilisé dans la fabrication du composé organique.
Une grande partie du diluant hydroxylé se retrouve en effet dans l'effluent. Le diluant hydroxylé peut alors être séparé dans l'étape de distillation et recyclé dans la fabrication du composé organique.
Dans le procédé selon l'invention, on peut recueillir après extraction de l'effluent, d'une part, une première phase liquide contenant le solvant d'extraction et les sous-produits et, d'autre part, une phase liquide contenant de l'eau. Ensuite, on peut soumettre la première phase liquide à une évaporation sous vide afin de récupérer le solvant d'extraction à l'état épuré. On peut alors recycler le solvant d'extraction épuré dans le procédé selon l'invention.
Le procédé selon l'invention s'est révélé très avantageux pour préparer le 1, 2-époxy-3-chloropropane par réaction entre le chlorure d'allyle et du peroxyde d'hydrogène. Il convient également pour la préparation du 1,2-époxypropane par réaction entre le propylène et du peroxyde d'hydrogène.
Exemples 1 à 3 (conformes à l'invention)
Un effluent aqueux sortant de la synthèse d'épichlorhydrine au départ de chlorure d'allyle et de peroxyde d'hydrogène qui contient 70 g/kg de 1-chloro-3- méthoxy-2-propanol, 3,7 g/kg de 1-chloro-2-méthoxy-3-propanol, 11 g/kg de 1, 3-dichloro-propanol, 0,4 g/kg de 2, 3-dichloro-propanol et 73 g/kg de l-chloro- 2,3-dihydroxy-propane a été mis en contact avec un poids égal de trioctylphosphine-oxyde à une température de 60 oC (exemple 1), 75 oC (exemple 2), 90 oC (exemple 3)
pendant une durée de 30 min et à une pression atmosphérique Deux phases liquides distinctes ont été obtenues et analysées Le tableau 1 mentionne le taux d'extraction obtenu pour chaque sous-produit Le taux d'extraction est le rapport entre le poids du sous-produit en question présent dans l'extrait et le poids de ce sous-produit présent dans l'effluent avant extraction.
Tableau 1
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<tb>
<tb> Exemple <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> I-chloro-3-méthoxy-2-propanol <SEP> 85 <SEP> 84 <SEP> 84
<tb> l-chloro-2-méthoxy-3-propanol <SEP> 83 <SEP> 82 <SEP> 81
<tb> 1, <SEP> 3-dichloro-propanol <SEP> 98 <SEP> 98 <SEP> 97
<tb> 2, <SEP> 3 <SEP> -dichloro-propanol <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 89
<tb> l-chloro-2, <SEP> 3-dihydroxy-propane <SEP> 68 <SEP> 69 <SEP> 67
<tb>
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Exemple 4 (conforme à l'invention)
L'effluent de l'exemple 1 a été mis en contact avec un mélange d'alkylphosphines-oxyde dont les chaînes alkyle sont des groupes hexyle ou octyle, à 60 C, pendant 30 min et à pression atmosphérique. Les taux d'extraction sont rassemblés dans le tableau 2.
Tableau 2
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<tb>
<tb> !-chloro-3-méthoxy-2-propanol <SEP> 86
<tb> 1-chloro-2-méthoxy-3-propanol <SEP> 82
<tb> 1, <SEP> 3-dichloro-propanol <SEP> 98
<tb> 2, <SEP> 3-dichloro-propanol <SEP> 100
<tb> 1-chloro-2, <SEP> 3-dihydroxy-propane <SEP> 71
<tb>
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Method of manufacturing an organic compound
The present invention relates to a process for manufacturing an organic compound, more particularly to a process for treating the effluents obtained after the separation of the organic compound from the reaction medium.
It is known, in particular from patent application EP-A-100119, to transform an olefinic compound (that is to say an organic compound comprising at least one carbon-carbon double bond) into the corresponding oxirane by reaction with hydrogen peroxide in a liquid medium containing water. This process makes it possible, for example, to synthesize 1,2-epoxypropane (propylene oxide) or 1,2-epoxy-3-chloropropane (epichlorohydrin) starting, respectively, from propylene or allyl chloride
In this known process, the mixture of reaction products obtained at the outlet of the epoxidation reactor contains oxirane, water, various reaction byproducts and possibly unconverted reagents as well as, most often, a diluent (for example of methanol or acetone).
Among the by-products are products which are formed by reaction between oxirane and water or possibly the diluent. For example, when this process is applied to the synthesis of epichlorohydrin by reaction between allyl chloride and hydrogen peroxide in methanol and water, epichlorohydrin and water (or methanol) can form, under the usual epoxidation conditions, significant amounts of 1-chloro-3-methoxy-2-propanol, 1-chloro-2-methoxy-3-propanol, 1, 3-dichloro-2-propanol, of 2, 3-dichloropropanol and l-chloro-2, 3-dihydroxy-propane From propylene,
we observe the formation of propylene glycol as well as I-methoxy-2-propanol and 2-methoxy-1-propanol These by-products are soluble in water and are therefore found in the aqueous effluent which is collected after separation of oxirane from the reaction medium Some of the water-soluble by-products (in particular 1-chloro-3-methoxy-2-propanol and 1, 3-dichloro-2-propanol) form azeotropes with water They cannot therefore be easily separated by distillation or stripping In addition, these by-products pose rejection problems because they contribute to the chemical oxygen demand and, where appropriate,
the presence of undesirable halogenated compounds
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The subject of the invention is a simple process for manufacturing an organic compound in a container of water, which makes it possible to remove the water-soluble by-products easily and with high efficiency and thus to reduce rejection issues.
The invention therefore relates to a process for manufacturing an organic compound in a liquid medium containing water, according to which a mixture of reaction products comprising the organic compound, water and by-products is collected, separates at least part of the organic compound from the reaction product mixture, an effluent containing water and by-products is collected, and the effluent is brought into contact with an extraction solvent so as to obtain two liquid phases separate.
The process according to the invention is very suitable when the by-products contain one or more hydrophilic groups. It is particularly suitable when the by-products contain one or more hydroxyl groups. The best results are obtained when the by-products additionally contain one or more halogenated groups.
The method according to the invention applies particularly well to the manufacture of an oxirane. In this case, an olefinic compound is reacted with a peroxidized compound in a liquid medium containing water, a mixture of reaction products is collected comprising oxirane, water and by-products, at least one separates part of the oxirane produced from the mixture of reaction products, an effluent containing water and by-products is collected, and the effluent is brought into contact with an extraction solvent so as to obtain two distinct liquid phases .
The extraction solvent can contain one or more compounds.
Generally, an extraction solvent is used which has very low miscibility with water. Advantageously, the extraction solvent is such that the solubility of the above-mentioned by-products is higher in the extraction solvent than in water. An extraction solvent which is substantially stable and chemically inert with respect to the constituents of the aqueous effluent under the extraction conditions, as well as, where appropriate, in the subsequent stages is particularly suitable.
Extraction solvents which give good results are those whose specific gravity differs from that of the effluent by at least 0.02 g / cm3, in particular by at least 0.04 g / cm3 The best results are obtained when these specific weights differ by at least 0.05 g / cm3
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It may be advantageous to use an extraction solvent whose boiling point is high compared to the aforementioned by-products. This in fact makes it possible to separate the by-products from the extraction solvent in an evaporator without having to distill the extraction solvent, thereby purifying the extraction solvent and recycling it in the process according to the invention.
Extraction solvents are usually used, the boiling point of which differs from that of the by-products by at least 5 C, in particular by at least 10 C. The best results are obtained, the boiling points differ by at least 15 C.
Compounds which can be used as extraction solvent in the process according to the invention are the aliphatic or aromatic organic derivatives which can include sulfur, phosphorus, nitrogen, oxygen and / or halogen atoms.
Examples of trialkylphosphines-oxide and 1,2dichloropropane that may be mentioned The latter proves to be particularly advantageous when it is desired to manufacture epichlorydrine because it is formed as a by-product in the synthesis of epichlorohydrin Trialkylphoshpines -oxide in which each of the alkyl groups contains from 2 to 20 carbon atoms, in particular from 4 to 10 carbon atoms, are very suitable. Trihexylphosphine-oxide, trioctylphosphine-oxide, (octyl, dihexyl) phosphine-oxide, (hexyl, dioctyl) phosphine-oxide and mixtures thereof are particularly preferred.
The contact between the extraction solvent and the effluent can be carried out according to the conventional liquid-liquid extraction methods.
The temperature at which the extraction solvent and the effluent are brought into contact depends on the melting point of the extraction solvent and is generally such that the extraction solvent is liquid. In practice, the temperature can vary from 0 to 95 C, in particular from 50 to 90 C.
The extraction solvent is brought into contact with the effluent generally at a pressure which can vary from a subatmospheric pressure to 30 bars. The pressure is advantageously at least equal to atmospheric pressure and at most 20 bars.
The weight ratio between the extraction solvent and the effluent depends on the solvent used and the extraction equipment used. In practice, the weight ratio between the extraction solvent and the effluent is generally at least 0.1 Preferably, it is at least 1. This ratio does not usually exceed 20 Most often, it does not exceed step 5. Good results have been obtained with a ratio of 1 to 5
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The effluent generally contains at least 1% by weight of by-products, in particular at least 5% by weight. Most often, the effluent contains at least
10% by weight of by-products.
The concentration of by-products does not generally exceed 50% by weight of the effluent, in particular not 30% by weight The effluent most often contains less than 20% by weight of by-products
The duration of the contact of the extraction solvent with the effluent is not critical. It can vary from 10 to 60 min. It is for example equal to approximately 30 min.
The oxirane which can be prepared by the process according to the invention is an organic compound corresponding to the general formula
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Oxirane generally contains from 2 to 20 carbon atoms, preferably from 3 to 10 carbon atoms. It may contain halogen atoms, in particular chlorine. An olefinic compound which is very suitable in the process according to the invention is allyl chloride. The olefinic compounds can also be chosen from alpha-olefins.
Examples that may be mentioned are propylene, l-octene and l-decene. Propylene works well. An oxirane which can be advantageously prepared by the process according to the invention is epichlorohydrin. Propylene oxide can also be made.
The peroxide compound which can be used in the process according to the invention can be chosen from hydrogen peroxide and any peroxide compound containing active oxygen and capable of carrying out an epoxidation. Mention may be made, by way of examples, of the perxoydated compounds obtained by oxidation of organic compounds such as ethylbenzene, isobutan and isopropanol. Hydrogen peroxide is preferred.
In the process according to the invention, the step of separating at least part of the organic compound from the mixture of reaction products can be carried out by bringing this mixture into contact with an organic extraction liquid so as to obtain two liquid phases distinct, namely, on the one hand, an organic extract containing the majority of the amount of organic compound produced, and, on the other hand, an aqueous raffinate containing water and water-soluble by-products
In the process according to the invention, the effluent collected at the end of the step of separation of at least part of the organic compound can be subjected
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mixing of reaction products in a distillation step before bringing it into contact with the extraction solvent.
This is particularly advantageous when a hydroxylated diluent is used in the manufacture of the organic compound.
A large part of the hydroxylated diluent is found in the effluent. The hydroxylated diluent can then be separated in the distillation step and recycled in the manufacture of the organic compound.
In the process according to the invention, it is possible to collect, after extraction of the effluent, on the one hand, a first liquid phase containing the extraction solvent and the by-products and, on the other hand, a liquid phase containing the water. Then, the first liquid phase can be subjected to vacuum evaporation in order to recover the extraction solvent in the purified state. The purified extraction solvent can then be recycled in the process according to the invention.
The process according to the invention has proved to be very advantageous for preparing 1,2-epoxy-3-chloropropane by reaction between allyl chloride and hydrogen peroxide. It is also suitable for the preparation of 1,2-epoxypropane by reaction between propylene and hydrogen peroxide.
Examples 1 to 3 (in accordance with the invention)
An aqueous effluent leaving the synthesis of epichlorohydrin from allyl chloride and hydrogen peroxide which contains 70 g / kg of 1-chloro-3-methoxy-2-propanol, 3.7 g / kg of 1 -chloro-2-methoxy-3-propanol, 11 g / kg of 1, 3-dichloro-propanol, 0.4 g / kg of 2, 3-dichloro-propanol and 73 g / kg of l-chloro-2, 3-dihydroxy-propane was brought into contact with an equal weight of trioctylphosphine-oxide at a temperature of 60 oC (example 1), 75 oC (example 2), 90 oC (example 3)
for a period of 30 min and at atmospheric pressure Two distinct liquid phases were obtained and analyzed Table 1 indicates the extraction rate obtained for each by-product The extraction rate is the ratio between the weight of the by-product in question present in the extract and the weight of this by-product present in the effluent before extraction.
Table 1
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<tb>
<tb> Example <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> I-chloro-3-methoxy-2-propanol <SEP> 85 <SEP> 84 <SEP> 84
<tb> l-chloro-2-methoxy-3-propanol <SEP> 83 <SEP> 82 <SEP> 81
<tb> 1, <SEP> 3-dichloro-propanol <SEP> 98 <SEP> 98 <SEP> 97
<tb> 2, <SEP> 3 <SEP> -dichloro-propanol <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 89
<tb> l-chloro-2, <SEP> 3-dihydroxy-propane <SEP> 68 <SEP> 69 <SEP> 67
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Example 4 (according to the invention)
The effluent of Example 1 was brought into contact with a mixture of alkylphosphines-oxide, the alkyl chains of which are hexyl or octyl groups, at 60 ° C., for 30 min and at atmospheric pressure. The extraction rates are collated in Table 2.
Table 2
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<tb>
<tb>! -chloro-3-methoxy-2-propanol <SEP> 86
<tb> 1-chloro-2-methoxy-3-propanol <SEP> 82
<tb> 1, <SEP> 3-dichloro-propanol <SEP> 98
<tb> 2, <SEP> 3-dichloro-propanol <SEP> 100
<tb> 1-chloro-2, <SEP> 3-dihydroxy-propane <SEP> 71
<tb>