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PROCEDE DE CONVERSION DE SELS DE POTASSIUM D'AMINES AROMATIQUES SECONDAIRES
FORTEMENT NITREES PAR DES ACIDES MINERAUX.
Les brevets néerlandais Nos. 54.264 et 55.230 décrivent un procé- dé de précipitation du potassium de l'eau de mer au moyen d'amines aromatiques secondaires fortement nitrées. Le sel de potassium non soluble ainsi obtenu est alors converti par un acide minéral, ce qui permet d'obtenir le sel de potas- sium de l'acide utilisé, et de remettre l'amine secondaire fortement nitrée en liberté.
On sait d'autre part que les sels de potassium des amines aromati- ques secondaires fortement nitrées sont solubles dans l'acétone. En chimie ana- lytique, cette propriété est utilisée pour titrer le potassium par la méthode conductiométrique (Zeitschrift für angewandte chemie 49 (1936), p. 829).
La présente invention se rapporte à un procédé de conversion de sels de potassium d'amines aromatiques secondaires fortement nitrées par des acides minéraux, suivant lequel on utilise de l'acétone comme solvant'pour le sel de potassium à convertir. L'invention est d'importance particulière quand le sel de potassium de l'amine aromatique secondaire fortement nitrée est pro- duit en gros cristaux. Le sel de potassium à gros cristaux n'est converti que très lentement, ou n'est pas converti par les acides minéraux, à moins d'uti- liser ces derniers sous une forme très concentrée. La vitesse de réaction peut être fortement augmentée en dissolvant le sel de potassium.
Pour alléger le texte, le terme "dipcirylamien" est employé dans la présente description dans le sens général de : amines aromatiques secondai- res fortement nitrées. Pour la même raison, on emploie "acide nitrique" et "ni- trate de potassium" plutôt que acide minéral et son sel de potassium en géné- ral.
Après la conversion, la séparation des produits présente en prati- que certaines difficultés. La dipicrylamine solide doit être séparée du nitra- te de potassium en solution dans le cas d'un mélange d'acétone et d'eau. La sé- paration doit être complète, d'une part pour éviter des pertes, et d'autre part pour éviter les irritations de la peau causées par le nitrate de potassium im- pur utilisé comme engrais. Pour que l'opération soit avantageuse, il est néces- saire de récupérer la totalité de l'acétone. On doit évaporer une grande quan- tité d'eau et séparer l'acétone de l'eau par distillation. Ces dernières opéra-
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tions en particulier sont de nature à grever le coût du procédé.
Suivant l'invention, la conversion de dipicrylaminate de potassium à l'aide diacide nitrique, et la séparation du mélange de la réaction sont ef- fectuées d'une manière spéciale particulièrement efficace. La séparation est - complète, les pertes d'acétone évitées et le coût de l'évaporation et de la dis- tillation réduit au minimum.
Suivant le procédé de l'invention, on fait passer le mélange de la réaction, dans un épaississeur après la conversion du dipicrylaminate de potas- sium à l'aide d'acide nitrique, conversion qui s'effectue dans un mélange d'acé- tone et d'eau. La matière solide formée au cours de la réaction, c'est-à-dire la dipicrylamine et éventuellement le nitrate de potassium est concentrée dans cet épaississeur. Une importante partie de l'acétone, diluée avec de l'eau, dé- borde de l'épaississeur et est utilisée à nouveau, sans être concentrée, pour dissoudre le dipicrylaminate de potassium. La dipicrylamine est séparée par fil- trage de la suspension concentrée qui s'écoule par le fond de l'épaississeur.
Le nitrate de potassium éventuellement présent est dissous dans l'eau de lavage du résidu de filtration. On distille l'acétone contenue dans le liquide fil- tré, ou dans une partie de ce liquide et on l'utilise à nouveau dans le procé- dé sous forme plus concentrée.
La partie du liquide filtré qu'on n'envoie pas à la distillation est remise en circulation et mélangée au dipicrylaminate de potassium, avec l'acétone concentrée récupérée par distillation.
Le procédé de distillation laisse un résidu constitué par une so- lution aqueuse de nitrate de potassium, dont on extrait le nitrate de potas- sium par évaporation. Pour rendre l'opération d'évaporation plus économique, il est utile de maintenir la concentration de la solution de nitrate de potas- sium à un niveau élevé. Il faut donc introduire aussi peu d'eau que possible dans le milieu. Dans ce but, on traite le dipicrylaminate de potassium sous forme de magma concentré ou de masse cristalline humide, et on utilise de l'a- cide nitrique assez concentré, de manière à devoir évaporer seulement une par- tie des eaux de lavage, en plus de l'eau contenue dans le magma et dans l'a- cide nitrique.
Il est également préférable, au point de vue économie de combus- tible, que la solution de nitrate de potassium dans le mélange d'acétone et d'eau, qui contient du dipicrylaminate de potassium, soit saturée par le ni- trate de potassium. Dans ces conditions, la réaction du dipicrylaminate de potassium avec l'acide nitrique donne du nitrate de potassium cristallisé.
Les rapports en poids eau/acétone dans le milieu réactionnel peuvent varier entre 60 : 40 et 70 : 30. Une teneur plus faible en acétone ré- duit la solubilité du dipicrylaminate de potassium. De 40 à 60% en poids d'a- cétone dans le mélange acétone/eau détermine une séparation que à la présence des sels de potassium qui fait obstacle à la marche régulière du procédé. Au- dessus de 60% d'acétone se présente l'inconvénient de la forte tension de va- peur de l'acétone, qui entraîne des pertes.
Le procédé est décrit ci-après avec référence au schéma de la fig.
1. Le dipicrylaminate de potassium est amené en 1 sous forme de masse cristal- line, à laquelle on ajoute dans les réservoirs mélangeurs 2 et 3 un mélange d'eau et d'acétone contenant du nitrate de potassium en solution. La solution de dipicrylaminate de potassium ainsi obtenue s'écoule dans le réservoir de réaction 4 où on y ajoute de l'acide nitrique. Après la réaction,, le mélange obtenu passe dans l'épaississeur 5. Une partie de la suspension concentrée qui sort en 6 de l'épaississeur est renvoyée de préférence dans le réservoir 4, dans le but d'augmenter la vitesse de cristallisation de la dipicrylamine, et, éventuellement, celle du nitrate de potassium.
Le restant de la suspension concentrée déchargée en 6 passe dans le réservoir mélangeur 7, d'où elle est amenée dans le filtre 8. Le filtrat sort par la conduite 9. Une partie peut être renvoyée dans le réservoir 7, tandis qu'une autre repasse dans les réservoirs 2 et 3 avec le liquide qui dé- borde de l'épaississeur en 11. Le restant du filtrat passe dans la colonne de
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distillation 12; une solution de nitrate de potassium dans l'eau est récupé- rée en 13, et de la vapeur contenant une quantité assez importante d'acétone s'échappe en 14. Après condensation, l'acétone distillée repasse dans le cycle par les réservoirs 2 et 3. La masse recueillie dans le filtre 8 est lavée pour la séparer du nitrate de potassium et de l'acétone.
La dipicrylamine est dé- chargée en 15. L'eau de lavage passe par la conduite 16 dans le réservoir 7.
Le schéma de la fig. II est un peu plus compliqué. Dans cette installation, le dipicrylaminate de potassium est amené en 1, mélangé dans des réservoirs munis d'agitateurs avec un mélange d'acétone et d'eau conte- nant du nitrate de potassium en solution, et converti au moyen d'acide nitri- que dans le réservoir de réaction 4. Le mélange de réaction est alors déchar- gé dans l'épaississeur 5, duquel sort en 6 une suspension concentrée. Une par- tie de cette suspension concentrée est renvoyée de préférence dans le réser- voir de réaction 4.
Le restant est amené par la conduite 17 dans l'épaissis- seur 18, en même temps qu'un liquide amené par la conduite 19, plus faible en acétone que la phase liquide de la suspension de la conduite 17. Le liquide sortant de l'épaississeur 18 en 20 est mélangé avec la solution s'écoulant de l'épaississeur 5 en 11, et renvoyé dans les réservoirs mélangeurs 2 et 3. La suspension concentrée recueillie en 21 dans l'épaississeur 18 passe dans le réservoir mélangeur 22, puis dans le filtre 23. Le filtrat est déchargé par la conduite 24. Une partie du filtrat peut être renvoyée dans le réservoir 22.
Une autre partie constitue la solution qui est réunie par la conduite 19 à la suspension passant par la conduite 17 vers l'épaississeur 18. Le restant du filtrat passe dans la colonne de distillation 25, à la sortie de laquelle on récupère une solution de nitrate de potassium dans l'eau en 26, tandis qu'une vapeur à teneur relativement élevée en acétone s'échappe en 27. Après conden- sation, l'acétone distillée est renvoyée dans les réservoirs agitateurs 2 et 3. En 28 il se produit un échange de température entre le liquide à distiller et l'acétone concentrée, et en 29, entre le liquide à distiller et la solution de nitrate de potassium exempte d'acétone. Le résidu solide recueilli dans le filtre 23 est séparé du nitrate de potassium et de l'acétone par lavage.
L'eau de lavage passe par la conduite 30 vers le réservoir 22. La dipicrylamine est reprise en 31 et amenée dans le réservoir mélangeur 32 où elle est remise en suspension. Elle passe alors sous forme de suspension dans le filtre 33. Le résidu solide obtenu est lavé à l'eau, celle-ci étant amenée en 34. On le re- tire ensuite du filtre en 35. Une partie du filtrat du filtre 33 passe dans le réservoir 32; le restant est renvoyé par la conduite 36 pour servir de li- quide de lavage dans le filtre 23. L'eau de lavage du filtre 33 passe par la conduite 37 dans le réservoir 32.
Les chiffres suivants sont donnés à titre d'exemple pour l'in- stallation représentée par le schéma II. En 1 on introduit 59,3 tonnes par heure de dipicrylaminate de potassium, en mélange avec 14,8 tonnes d'eaue Le dipicrylaminate de potassium est mélangé dans les réservoirs 2 et 3 avec 1004 tonnes d'une solution contenant 375 tonnes d'acétone, et saturé de nitrate de potassium. On fait passer 74 tonnes de cette solution dans le réservoir 2, le restant dans le réservoir 3.
On introduit 14,7 tonnes d'acide nitrique assez concentré (7,8 tonnes HNO3 et 6,9 tonnes H20) dans le réservoir de réaction 4 - 956 tonnes de liquide sortent de l'épaississeur 5 en 11 - 54,5 tonnes de dipicrylamine, 18,8 tonnes de nitrate de potassium, 22,1 tonnes d'acétone et 40,9 tonnes d'eau passent par la conduite 17; 4,5 tonnes de nitrate de potas- sium, 5,4 tonnes d'acétone et 20,4 tonnes d'eau arrivent par la conduite 19.
Un mélange composé de 54,5 tonnes de dipciryaine 17,0 tonnes de nitrate de potassium, 20,1 tonnes d'acétone et 44,7 tonnes d'eau sort en 21 de l'épais- sisseur 18. Dans cet exemple, l'installation de filtrage comprend trois filtres placés en série, tandis qu'il n'y a que deux filtres sur la fig. II. Par con- séquent, la dipicrylamine sortie du filtre 33 est remise en suspension et fil- trée à nouveau dans le but de réduire encore la proportion de nitrate de pot- assium et d'acétone qu'elle peut contenir. 54,5 tonnes d'eau de lavage alimen- tent l'installation de filtrage, et 23,1 tonnes en ressortent avec la dipicryl- amine. 112,9 tonnes de liquide composé de 14,9% de nitrate de potassium, 17,7% d'acétone et 67,4% d'eau circulent dans la conduite 24.
On distille 82,6 tonnes de ce mélange, et on obtient d'une part une solution de 12,3 tonnes de nitrate
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de potassium dans 53,1 tonnes d'eau quittant la colonne 25 en 26, et d'autre part 17,2 tonnes de vapeur contenant 14,6 tonnes d'acétone.
9 tonnes de vapeur sont nécessaires pour la distillation. Tous les chiffres cités expriment des quantités par heure.
On peut se rendre compte diaprés les schémas et l'exemple cité qu'on ne doit distiller qu'une très faible partie de l'acétone en circuit. La concentration d'acétone dans la vapeur qui s'échappe de la colonne de distilla- tion ne doit d'ailleurs pas être très forte. Le seul point important est que la - solution reprise au bas de la colonne soit exempte d'acétone. La colonne peut donc comprendre un assez petit nombre de plateaux.
Pour éviter des pertes d'acétone par évaporation., il est nécessai- re de fermer les réservoirs mélangeurs, les épaississeurs et les filtres. Le filtrage peut être effectué à l'aide de filtres rotatifs à vide.
Les épaississeurs mentionnés au cours de la description sont des réservoirs circulaires peu profonds, dont le fond est de préférence légèrement conique et qui sont munis d'un dispositif agitateur qui dirige le précipité déposé vers l'orifice de sortie central. Ces épaississeurs sont bien connus, en particulier eeux du type Dorr.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de conversion de sels de potassium d'amines aromati- ques secondaires fortement nitrées par des acides minéraux, avec dissolution des sels de potassium dans des mélanges d'acétone et d'eau et séparation des produits obtenus, caractérisé en ce qu'on fait passer le milieu réactionnel après la réaction dans un épaississeur duquel une partie considérable de l'a- cétone utilisée déborde en mélange avec de l'eau et est réutilisée sans être concentrée pour dissoudre le sel de potassium à convertir par l'acide miné- ral, tandis qu'on sépare l'aminé en filtrant la suspension concentrée de 1-la- mine aromatique secondaire fortement nitrée, pouvant contenir également du sel solide de potassium de l'acide minéral, qui est déchargée par le fond de l'épaississeur,
et on distille l'acétone à partir du liquide filtré ou d'une partie de ce liquide pour l'utiliser à nouveau dans le procédé sous une for- me plus concentrée.