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Procéda continu d'obtention à l'état anhydre de l'acide acétique en partant de ses solutions aqueuses.
L'on sait que l'acide acétique peut être extrait de ses solutions aqueuses par agitation avec des solvants volatils peu solubles dans l'eau,tels que l'é-
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the: sulfux.que,ltaoétate dféthyle,eto..Il suffit ensuite
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d'évaporer le solvant volatil employé pour le séparer du. mélange et obtenir comme résidu l'acide acétique à un état plus ou moins concentré suivant le mode opéra- boire utilisé, L'inconvénient de ce procédé est d'exi- ger la vaporisation de grandes quantités du solvant choisi
On a également proposé de traiter les solutions aqueuses acétiques par des solvants à point d'ébullition élevé.
L'acide acétique passe en solution dans la couche de solvant duquel on le sépare ulté- rieurement par distillation, l'acide passant comme pro- duit de tête. On a donné la température de 1500 comme point d'ébullition minimum à dopter pour le solvant de manière à permettre une séparation suffisamment fa- elle de l'acide,mais généralement les produits utili- sés ont une température d'ébullition bien supérieure.
Aussi cette méthode offre-t-elle l'inconvénient dtéxi- gel' des températures de chauffage élevées ou l'emploi du vide et de ne pas conduire à l'obtention d'un acide bien pur.De plus ,le pouvoir extracteur des solvante lourds pour l'acide acétique est généralement très fai- ble ce qui diminue également beaucoup l'intérêt de cet- te méthode.
La présente Invention a pour objet un procédé d'obtention de l'acide acétique permettant l'em- ploi de solvants à point d'ébullition moyen otest à dire possédant un point d'ébullition supérieur à celui de l'acide aoétique mais inférieur à 150 .
Jusqu'ici ce genre de solvants n'a pas été employé industriellement ..malgré le pouvoir d'ex-
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traction suffisamment avantageux qu'ils possèdent gêné- ralement,par suite des mauvais résultats qu'on obtient lors de la séparation de l'acide.En effet,quand, après la phase,d'extraction,on cherchait à séparer par distil- lation l'acide acétique de son solvant,oelui-oi distil- lait en même temps que l'acide, même quand cette distil- lation était complétée par une rectification serrée aveo rétrogradation abondante néoessitant par suite une gran- de dépense de vapeur.
La Demanderesse a trouvé, avec la collabo- ration de Monsieur GUINOT, que les difficultés de la sé- paration de l'acide et du solvant étaient dues presque uniquement à la présence d'une petite quantité d'eau dans le mélange (0.5 à 3%)qui, au moment de la distil- lation provoquait avec le solvant la formation d'un mé- lange à point d'ébullition minimum. En éliminant cette petite quantité d'eau afin d'opérer sur un mélange an- hydre la séparation de l'acide et du solvant se fait ai- sément à la seule condition que ce dernier soit choisi parmi les liquides qui ne donnent pas de mélange azéo- tropique avec l'acide acétique*
D'après la présente invention,
!'enlèvement de l'eau est réalisé en utilisant un liquide entraîneur auxiliaire insoluble ou peu soluble dans l'eau et suf- fisamment volatil pour que le mélange azéotropique qu'il forme avec l'eau se comporte comme produit de tête par rapport au mélange à point d'ébullition minimum formé par l'eau et le solvant employé à l'extraction,le li- quide entraîneur peut être ajouté au solvant avant l'ex- traction s'il a une action favorable sur celle-ci , ou bien après l'extraction dans le cas contraire.
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On peut aussi effectuer la déshydratation à l'aide de l'entraîneur auxiliaire en utilisant la technique déjà décrite pour la déshydratation de l'aci- de acétique et de l'alcool ordinaire par les méthodes azéotropiques. Une fois le mélange aoide et solvant déshydraté, on sépare l'acide dans une colonne à dis- tiller d'un modèle connu; l'acide passe en tête à l'état anhydre, le solvant est extrait au bas de la co- lonne et peut être à nouveau réutilisé pour l'extrac- tion.
Le solvant à point d'ébullition moyen, ainsi que le liquide entraîneur auxiliaire employée peuvent être des produits purs ou des mélanges.
Le procédé est applicable non seulement aux solutions aqueuses pures d'acide acétique,mais aussi aux solutions contenant des sels minéraux ou même cer- taines matières organiques; il suffit de choisir judi- cieusement le solvant à point d'ébullition moyen utili- sé pour l'extraction. C'est ainsi qu'on peut aisément traiter les eaux acétiques provenant de la fabrication des acétates de cellulose. Ces eaux contiennent en so- lution des sels et des matières cellulosiques.
Lors de l'extraction,ces dernières se trouvent précipitées dés que l'acide ne se trouve plus en quantité suffisante, mais elles ne se dissolvent pas dans l'agent d'extrao- tion et viennent se rassembler à, la surface de sépara- tion de la solution aqueuse épuisée et du solvant.Il est alors facile de les éliminer par un moyen mécani- que quelconque.
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EXEMPLE 1 : soit à. traiter une solution aqueuse d'acide acétique à 30% dans l'appareillage représenté Schématiquement figure 1 du dessin annexé.
L'acide acétique contenu dans le réai- pient 1 et 1'acétate d'amyle bouillant à 138-140 ,em- ployé comme solvant moyen contenu, dans le récipient 2, s'écoulent à contre-courant dans la colonne d'extrac- tion 3. La solution épuisée de son acide sort par le tuyau 4, tandis que le mélange d'acide et d'acétate d'amyle contenant un peu d'eau a'écoule par le tuyau 5 et entre dans une colonne de déshydratation 6 chauffée par surface et munie de ses accessoires notamment:oon- denseur 7,déoanteur 8.
La déshydratation a lieu en em- ployant l'acétate d'éthyle comme corps entraîneurs, le- quel forme avec l'eau un mélange azéotropique bouillant à 70 5 qui se condense dans le réfrigérant 7 et se aé- pare en deux couches liquides dans le décanteur 8, La couche supérieure contenant l'acétate d'éthyle est ren- voyée en 16 dans le haut de la oolonne 6. L'eau est extraite par le tuyau 9 tandis que le mélange anhydre acide et solvant s'écoule de la colonne 6 par le tuyau 10 d'où. il entre en 17 dans la colonne à distiller or- dinaire 11, chauffée par surface munie de son oonden- seur 12.
L'acide anhydre s'extrait par le tuyau 13 et le solvant régénéré par le tuyau 14; celui-ci est indé- finiment réutilisé après avoir été refroidi de préfé- rence aveo le liquide froid qui alimente la colonne 6.
On réduit dans de grandes proportions la dépense de vapeur d'eau nécessaire à la colonne 6 en employant à son chauffage les calories disponibles dans les vapeurs d'acide acétique s'échappant de la colonne 11,On réalise ainsi une économie importante,notamment
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lorsqu'on traite des solutions acides très diluées.
La disposition suivante représentée sohématiquement sur le dessin annexé: (fig.2) pourrait 'être adoptée.
EXEMPLE 2: Les vapeurs d'acide aaé- tique s'échappant au sommet de la colonne 11,au lieu d'aller directement au condenseur 12,passent dans un appareil de chauffage par surface 20 placé dans la co- lonne 6. L'acide acétique condensé vient s'écouler par les tuyaux 21 et 22 au récipient 23 qui dessert la ré- trogradation et l'extraction: les vapeurs d'acide acé tique non condensées s'élèvent par le tuyau 18 au oon- denseur 12 dont le condensât revient également au ré- aipient 23.
Si le chauffage de la colonne 6, à l'aide des vapeurs d'acide acétique, est insuffisant, on donne le complément de chauffage au bas de la colon- ne 6 comme à l'ordinaire, à l'aide de vapeur d'eau pas- sant dans le serpentin 24.
Certaines solutions aqueuses d'acide acétique contiennent des impuretés organiques ou miné- rales dont la présence est gênante pour opérer l'extrac- tion méthodique par les solvants moyens.
C'est le cas, par exemple,pour les so- lutions diluées d'acide acétique obtenues par fermen- tation de la cellulose,solutions qui contiennent des substances muoilagineuses entravant la décantation dans la colonne 3.
Four parer à cet inconvénient ,on ef- featue l'extraction méthodique par les solvants moyens
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en optant sur les vapeurs au lieu d'agir sur des li- quides, On fait usage alors de l'appareillage représen- té figure 3.
Les vapeurs aoides riches en vapeur d'eau sont envoyées dans la partie médiane de la oo- lonne 3 chargée au préalable de solvant moyen.Celui-ci se trouve porté à l'ébullition et monte avec la vapeur d'eau à la partie supérieure de 1& colonne, en donnant naissance au mélange binaire azéotropique eau-solvant moyen. Ce dernier est décanté dans le décanteur 27 , après condensation dans le condenseur 26. La couche in- férieure aqueuse du décanteur est rejetée et la oouohe supérieure de solvant moyen est retournée continuelle- ment dans le haut de la oolonne d'extraction 3.
Quant aux vapeurs d'acide acétique,elles se trouvent dissou- tes dans le solvant moyen qui descend continuellement de la partie supérieure de la colonne , et se trouvent ainsi drainées vers la partie inférieure, où grâce à, un petit supplément de chauffage, en 28, on arrive à ne retirer, au bas de la colonne 3, qu'un mélange d'acide, de solvant moyen et d'une petite quantité d'eau. Ce mé- lange entre dans la colonne 6 et on se trouve ainsi ra- mené au cas général,exposé ci-dessus.
Le solvant ayant servi sort au bas de la colonne 11 et est ramené au bac 3,comme dans le cas général.
Selon un perfectionnement de l'inven- tion, pour augmenter l'efficacité du mode opératoire de séparation du solvant moyen et de l'acide acétique anhydre on utilise dans la oolonne 11 un liquide aooes-
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Boire capable de donner avec l'acide acétique anhydre un mélange binaire à point d'ébullition minimum. Dans ces conditions, le solvant moyen amené dans le liquide alimentaire venant par le tuyau 10 de la colonne à dés- hydrater 6 se trouve rapidement rejeté vers la partie inférieure de la colonne 11, tandis que l'acide aoéti- que se trouve entraîné ,sous l'influence de l'ébulli- tion, à la partie supérieure aveo le liquide aacessoire utilisé.
Le mélange binaire à point d'ébulli- tion minimum contenant l'acide est généralement homo gène.On provoque s'il. a lieu sa décantation par un apport d'une très faible quantité d'eau. L'acide aoé- tique contenu dans le mélange passe en grande partie dans l'une des deux couches: cette couche est envoyée dans une oolonnette 15 où, par faible ébullition,oh la prive du liquide accessoire qu'elle tient en dissolu- tion ; cette distillation enlève en même temps la peti- te quantité d'eau ajoutée comme expliqué ci-dessus, on obtient ainsi de l'acide anhydre et pur au bas de la oolonette 15.
Les vapeurs issues de la colonnette 15 se rendent directement au condenseur 12, de telle sorte que l'eau et le liquide accessoire sont ajoutés une fois pour toutes et circulent indéfiniment en cycle fermé.
EXEMPLE (fig.4) soit à extraire une solution diacide acétique à 30%, le solvant moyen uti- lisé étant l'acétate d'amyLe (point d'ébullition : 138-140 ).
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Dans la oolonne 11, on utilise comme liqui- de accessoire une essence de pétrole sélectionnée bouillant - entre des limites de température très resserrées,disons de 114-116 .
Cette essence forme avec l'acide acétique anhy- dre un mélange à. point d'ébullition minimum contenant 45% d'acide acétique et bouillant à. 100 5.
Elle se sépare facilement de l'acétate d'amyle qui se comporte comme produit de queue,
On charge la colonne 11 une fois pour toutes de la quantité convenable d'essence.En marche normale,la colonne étant chauffée à la pression de régime on recueille d'une ma- nière continue l'acétate d'amyle désacidifié à la partie infé. rieure,et le mélange azéotropique binaire acide-essence à la partie supérieure.Ce mélange est homogène mais décante par apport d'une quantité d'eau excessivement faible: 1% par exem- ple.
La couche inférieure,constituée par de l'acide,titrant près de 900 Grs au litre, contenant en dissolution env.10% d'essence,est envoyée dans une oolonnette 15 ohauffée par sur- faoe, au bas de laquelle on recauille de l'acide anhydre et pur.La couche supérieure,riche en essence,est retournée de ma- nière continue,sur la colonne 11.
La présente technique et celles décrites ci-des- sus pouvant tre réalisées aussi bien à la pression atmosphé- rique qu'à une pression inférieure ou supérieure.