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"Procédé de purification du brome"
La présente invention se rapporte à un procédé de purification du brome.
Pour certaines applications, du brome de très grande pureté est désirable. Toutefois,'des composés organiques, par exemple le chloroforme, bouillant au point d'ébullition ou près du point d'ébullition du brome contiennent des impuretés per-
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sistantes, parce qu'on ne peut pas les séparer du brome par distillation fractionnée.
On a proposé de séparer le brome de ses impuretés en mélangeant de l'acide sulfurique avec le brome à purifier, en faisant passer de l'oxygène gazeux à travers le mélange pour former un mélange effluent de brome gazeux et d'oxygène gazeux, en soumettant le mélange gazeux résultant à une température d'au moins 1000 C pour décomposer les impuretés, et en congelant ensuite le brome pour permettre sa séparation des impuretés décomposées qui ont une température de solidification plus élevée. Ce procédé est évidemment peu pratique sur une échelle industrielle, Seul, le verre de quartz résiste suffisamment à l'attaque par ce mélange de réaction aux températures excessivement élevées utilisées dans les appareils de ce procédé, et ce matériau n'est pas satisfaisant pour une application gé- nérale.
Toutefois, la présente invention vise un procédé perfectionné qui présente des avantages de sécurité et d'économie en ce qui concerne les frais d'installation et de mise en oeuvre et qui donne du brome' d'une très grande pureté.
Le procédé de purification du brome conforme à la présente invention consiste à vaporiser le brome souillé, à chauffer les vapeurs à une température comprise entre 425 et 625 C pour transformer les impuretés en composés ayant un point d'ébullition supérieur, à refroidir les vapeurs jusqu'à une température inférieure au point d'ébullition des composés ayant un point d'ébullition supérieur, et à séparer le brome de ces composés à l'aide d'une distillation.
Lors de la mise en oeuvre de l'invention, il est courant de sécher d'abord le brome, puis de le vaporiser pour l'amener à l'état gazeux et de le chauffer ensuite à une tem-
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pérature comprise entre 425 et 625 C pour convertir les im- puretés organiques contenues dans ie brome en composés bromés ayant un point d'ébullition élevé, après quoi on soumet le brome ainsi chauffé à une distillation fractionnée qui volatilisa le brome en laissant comme résidu les substances bromées à point d'ébullition élevé.
Quand du brome contenant des impuretés organiques est chauffé à une température inférieure à environ 425 C, les impuretés organiques présentes dans le brome ne sont pas suf- fisamment modifiées pour permettre leur séparation ultérieure par/distillation. Quand on utilise une température supérieure à environ 700 C, les impuretés organiques sont habituellement totalement décomposées, mais il n'est pas facile de se procurer des matériaux de construction qui possèdent une résistance suffisante à la corrosion par le brome à de telles températures élevées et qui possèdent une résistance mécanique nécessaire pour une mise en oeuvre industrielle.
Pour obtenir des résultats optimaux et une opération extrêmement économique, on chauffe de préférence le brome vaporisé jusqu'à une tempér ture comprise entre 475 et 525 C.
Quand on chauffe le brome contenant des impuretés de la manière décrite dans la présente invention, les impuretés organiques sont presque instantanément converties en composés ayant un point d'ébullition supérieur. On estime qu'un laps de temps d'environ 0,1 seconde est suffisant. En outre, un @ chauffage à la température requise pendant un laps de temps plus long n'empêche pas d'obtenir les avantages de la présente invention, mais ce chauffage prolongé n'assure pas une meilleure @ purification du brome et il n'est donc pas recommandé pour des raisons économiques.
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On peut mettre en oeuvre le procédé de l'invention en prévoyant une introduction continue du brome à purifier ou bien en l'introduisant de façon intermittente, par exemple en purifiant une quantité donnée de brome dans une opération discontinue.
Le procédé de la présente invention est de préférence mis en oeuvre en continu. La figure unique du dessin annexé représente schématiquement une installation avantageuse dans la mise en oeuvre de l'invention en continu. Lors de la mise en oeuvre de l'invention en u'ilisart l'installation illustrée sur/le dessin, le brome à purifier est introduit par un conduit 2 dans un vaporisateur 4 dans lequel il est chauffé jusqu'à son point d'ébullition du brome, ce qui a pour effet de le vaporiser. Le brome ainsi vaporisé sort du vaporisateur par un conduit 8 et passe dans un condenseur partiel 10 dont la température est également maintenue au-dessus du point d'ébullition du brome.
Certaines impuretés telles que H2SO4 et des impuretés organiques à point d'éoullition supérieur, présentes dans le Drome de départ, sont séparées dans le condenseur partiel 10 dont elles sortent par un conduit 11. Le brome gazeux sort du condenseur partiel 10 par un conduit 13 et parvient dans un récipient de réaction 14, dans lequel le brome gazeux est chauffé jusqu'à une température supérieure à 425 C et inférieure à 625 C, ce qui fait que les impuretés organiques contenues dans le brome sont converties en impuretés bromées à point d'ébullition supérieur qui circulent dans un conduit 15 et parviennent dans un rebouilleur 16 dans lequel la température est abaissée jusqu'au point d'ébullition du brome et est maintenue à ce niveau.
Une portion résiduelle contenant des impuretés bromées sort du rebouilleur par un conduit 18 qui est raccordé au conduit 11.
Le brome gazeux, qui contient encore une portion appréciable des impuretés qui sont alors bromées et se trouvent à l'état
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gazeux, sort du rebouilleur par un conduit 20 et pénètre dans une colonne de distillation 22 qui est maintenu au point d'ébullition du brome. La colonne de distillation est pourvue d'éléments de garnissage appropriés, tels que des perles, des selles ou des anneaux de verre, de procelaine ou de céramique, qui facilitent la condensation et la séparation des impuretés bromées de point d'ébullition supérieur qui descendent graduellement dans la colonne 22 et sortent par un conduit 24. Le brome gazeux, ainsi débarrassé des composés bromés à point d'ébullition supérieur, sort par un conduit 26 et passe dans un condenseur 28 dans lequel le brome est condensé et prend un état liquide.
Du condenseur 28, une petite portion du brome liquide est renvoyée par un conduit 29 dans la partie supérieure de la colonne 22 dans laquelle elle circule vers le bas et à contre-courant. La plus grande partie du brome liquide quitte le condenseur par un conduit 30 et pénètre dans un laveur 31, où de l'eau admise par un conduit 32 absorbe H01 et HBr qui peuvent être contenus dans le brome liquide et sort par un conduit 33 Le brome liquide, dans lequel se trouve un peu d'eau, sort du laveur par un conduit 34 pour gagner un séparateur 35.
L'eau résiduelle contenant HC1 ou HBr non éliminés sort de ce séparateur par un conduit 36 (qui est raccordé au conduit 33) et on peut récupérer HCl et HBr qu'elle contient, par exemple en la faisant passer dans une solution aqueuse d'un agent caustique (dans un appareil non représenté), par exemple une solution aqueuse de soude caustique. Le brome liquide purifié sortant du séparateur 35 circule dans un con- duit 37 et passe dans un sécheur 38 qui contient un agent sic- catif, par exemple H2S04 concentré, qui est introduit par un conduit 39, et H2S0 contenant de l'eau ajoutée, qui provient du brome sort du sécheur par un conduit 41. Le brome l'iquide
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passe ensuite dans un séparateur 42 dans lequel H2SORrésiduel est éliminé et sort par un conduit 43 qui est raccordé au conduit 41.
Le brome purifié et séché sort du séparateur par un conduit 44 et est envoyé dans un dispositif de stockage.
Bien que le dessin représente schématiquement un appareil convenant pour la mise en oeuvre de la présente invention, on peut également utiliser d'autres appareils. Par exemple, on peut utiliser un appareil plus simple et qui ne comprend essentiellement qu'un vaporiseur, un récipient de réaction et une colonne de distillation, ainsi que des conduits d'alimentation, de transfert et de sortie, et des dispositifs de contrôle du débit appropriés.
Dans la mise en oeuvre de l'invention de façon continue, on peut contrôler automatiquement les cadences d'introduction et de sortie, par exemple au moyen de vannes commandées par thermostat, afin d'obtenir des temps de séjour suffisants pour que la température du contenu des différentes unités du système, par exemple le vaporiseur, le récipient de réaction et la colonne de réaction, puisse être augmentée ou réduite jusqu'à la valeur désirée.
Les exemples 1 et 2 ci-dessous illustrent la mise en oeuvre de l'invention. Les expériences A et B sont des expériences comparatives.
EXEMPLE 1.
On vaporise du brome contenant des impuretés comprenant environ 100 ppm de chloroforme et on chauffe la vapeur résultante à une température de 600 C dans un récipient, après quoi on la refroidit. L'analyse du produit dans l'infra-rouge, à ce stade, montre qu'il contient environ 135 ppm de composés organiques bromés, constituera principalement par CRr4. Le brome impur ainsi chauffé est ensuite distillé et on soumet de
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nouveau le brome ainsi distillé à une analyse dans 1'infra-rouge, ce qui permet de constater qu'il est totalement exempt de composes organiques.
EXEMPLE 2.
On répète le procédé de l'exemple 1, à cette exception que l'on chauffe les vapeurs de brome impur à 500 0, après quoi on les refroidit. L'analyse dans l'infra-rouge effectuée à ce moment montre'la présence de 125-150 ppm de composés organiques bromés, comprenant principalement CBr4. Après distillation du brome souillé et traité de cette manière et récupération du brome condensé, c. l'analyse de nouveau et on constate qu'il est totalement exempt de composés organiques.
ESSAI A.
On répète le procédé de l'exemple l, à cette exception qu'on chauffe le brome souillé et vaporisé à 400 C seulement, après quoi on le refroidit. Après chauffage, le spectre dans l'infra-rouge montre qu'il contient des composés organiques complètement bromés aussi bien que non bromés. Après distillation et récupération du brome ainsi distillé, on l'ana- lyse de nouveau dans l'infra-rouge et on constate qu'il contient moins de composés bromés mais qu'il contient en outre de petites quantités de CHCl3, qui n'a pas été complètement bromé et qui n'a de ce fait pas été éliminé par distillation.
ESSAI 2.
On répète encore le procédé de l'exemple 1, à cette exception qu'on chauffe le brome souillé et vaporisé à 300 C seulement. Après refroidissement et examen dans l'infra-rouge, on constate qu'il contient les impuretés initiales non modifiées.' Quand on le distille encore et qu'on l'analyse de nouveau dans l'infra-rouge, on constate que le brome souillé est resté inchangé. Le traitement n'a éliminé aucune des impuretés orga-
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niques contenues dans le brome.