<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé de fabrication de peroxydes diacides gras solides de haute pureté"
La présente invention concerne la fabrication de peroxydes d'acides gras solides. Plus particulière- ment l'invention concerne un perfectionnement apporté à la purification de ces composés pour en éliminer les im- puretés y compris l'eau.
Actuellement, pour séparer l'eau résiduelle des peroxydes d'acides gras solides pour les rendre suffisam- ment anhydre en vue d'applications commerciales, on pul- vérise le composé sous la forme d'une couche relative- ment mince sur le lit poreux d'un séchoir et on admet de
<Desc/Clms Page number 2>
l'air chaud à travers cette couche. Par exemple, il est de pratique courante, d'utiliser un sécheur à lit rotatit dans lequel le lit se présente sous la forme d'une bande poreuse continue et on admet l'air chaud à travers cette bande, de haut en bas.
Une autre machine utilisée est le sécheur cylindrique de Wyssmont qui fait appel au même principe général et admet l'air chaud à travers la ma- tière à sécher, Ces techniques nécessitent des appareil- lages importants et coûteux et l'opération est lente et relativement inefficace.
La présente invention est basée sur un principe totalement différent. Elle envisage l'application d'un appareillage très simple et peu coûteux; elle fournit un procédé rapide et efficace et dont la capacité est ex- ceptionnellement élevée pour le séchage des peroxydes d'acides gras solides. Cependant, dans le procédé mis en oeuvre selon l'invention pour séparer l'eau, la Deman- deresse a trouvé que d'autres impuretés hautement indé- sirables que l'on trouve ordinairement dans les peroxydes d'acides gras comme l'acide gras lui-même, les savons de cet acide et le fer, sont presque totalement éliminés du peroxyde. Les puretés des produits obtenus sont supé- rieures à 98% lorsque l'on applique le procédé de l'in- vention.
On notera que l'élimination de ces impuretés est très importante étant donné que celles-ci affectent de façon nuisible l'utilité et l'efficacité des peroxydes lorsque ceux-ci sont appliqués comme catalyseurs. Par exemple, le fer provoque la décomposition du peroxyde alors que les autres impuretés citées ralentissent la polymérisation et aboutissent à une terminaison de
<Desc/Clms Page number 3>
chaîne du.polymère conduisant à des polymères de faible poids moléculaire.
D'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels la Figure 1 est une vue schématique de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, et la Figure 2 représente un schéma illustratif d'un procédé en continu de fabrication d'un peroxyde de haute puroté.
En résumé, la présente invention fournit un procédé de séparation des impuretés et de l'eau d'un mélange d'eau et d'un peroxyde d'acide gras solide.impur, procédé qui consiste à régler la température du mélange eau-peroxyde au-dessus du point de fusion du peroxyde mais au-dessous de sa température de décomposition de manière à liquéfier le peroxyde. La phase aqueuse est ensuite séparée par voie physique de la phase du pero- xyde liquéfié. Après cette séparation, on refrcidit la phase du peroxyde pour la solidifier. De façon inattendue, au cours de ce procédé, presque toutes les impuretés se mêlent à la phase aqueuse et sont séparées avec elle.
La séparation de l'eau du peroxyde conformé- ment au procédé de l'invention fait appel à la non mis- cibilité de l'eau et de la phase du peroxyde organique liquide chaude. Alors que de prime abord, ceci puisse sembler être un concept suffisamment simple, la découver- te de son application aux composés de l'intention est des plus surprenante . Ainsi, le fait qu'uro telle technique puisse être appliquée dans le cas des peroxy- des d'acides gras solides est des plus inaitendu .
<Desc/Clms Page number 4>
étant donné que les peroxydes organiques sont en général ihstables et que les propriétés des peroxydes envisagés selon l'invention sont indiquées dans la littérature. C'est ainsi par exemple que la littérature chimique indique que le peroxyde de décanoyle fond et se décompose à environ 42 C.
De même, la littérature chimique indique que le peroxyde de lauroyle fond et se décompose à environ 53 C.
Du fait du facteur décomposition, tant du point de vue risque que du point de vue économique, c'est-à-dire si la décomposition a lieu, les rendements en produit final désiré sont nécessairement faibles ou nuls, on n'a pas jusqu'à présent essayé de mettre au point un procédé quelconque pour la fabrication de ces substances, procédé qui impliquerait un stade de chauffage au voisinage du point de fusion de ces.composés. La présente invention applique donc comme'stade principal, le principe du réglage de la température de ces composés à une valeur supérieure au point de fusion de manière à créer des conditions favorables de fluidité.
Comme indiqué ci-dessus, non seulement la technique de chauffage en cause s'est avérée permettre la séparatin de l'eau du peroxyde, mais constitue une façon favorable d'éliminer les impuretés. Comme cela sera montré ci-après, le procédé de l'invention fournit des produits présentant une pureté améliorée qui diffère notablement de la pureté des nombreux peroxydes d'acides gras que l'on trouve actuellement sur le marché.
Le procédé selon l'invention est applicable de façon générale aux peroxydes d'acides gras qui sont normalement solides à la température ambiante. Ce procédé
<Desc/Clms Page number 5>
couvre en général les peroxydes d'acides gras ayant 20 atomes de carbone ou plus en partant du peroxyde de décanoyle et en allant jusqu'à la série des composés homologues ayant un plus grand nombre d'atomes de car- bone. Pratiquement les peroxydes d'acides gras de poids moléculaire supérieur, présentent moins d'intérêt étant donné leur faille teneur en oxygène actif. Par conséquent, le mode de réalisation préféré fait appel aux peroxydes d'acides gras présentant de 20 à 40 atomes de carbone (obtenus par synthèse de façon classique à partir d'aci- des gras ayant de 10 à 20 atomes de carbone respective- ment).
En général, le procédé est mis en oeuvre sur une substance de départ comprenant le peroxyde d'acide gras renfermant une certaine quantité d'eau que l'on doit séparer et d'impuretés provenant de la réaction et de l'appareillage utilisé pour sa préparation. Par exemple, un peroxyde d'acide gras fraîchement obtenu par synthèse contenant de l'eau résiduelle, peut constituer la subs- tance de départ convenant pour la mise en oeuvre de l'invention. Cette substance est alors chauffée au-dessus du point de fusion du peroxyde d'acide gras. La tempéra- ture exacte appliquée est sujette à certaines variations pour la mise en oeuvre de l'invention. La température doit être choisie pour liquéfier le peroxyde mais doit être maintenue au-dessous de la température de décomposi- tion. du peroxyde.
Dans la plupart des cas, le chauffage du mélange de peroxyde et d'eau jusqu'à environ 2 à 3 au-dessus du point de fusion du peroxyde donne le résul- tat désiré. Par exemple, dans le cas du peroxyde de
<Desc/Clms Page number 6>
décanoyle qui fond à 42 C, une température d'environ 45 C peut être appliquée. Dans le cas du peroxyde de lauroyle qui Cond à 53 C, une température d'environ 55 C convient très bien.
Une fois que le peroxyde a été liquéfié les phases aqueuse et de peroxyde se séparent si on laisse reposer par suite de séparation par gravité et la non miscibilité de la phase liquide et de la phase organi- que. La séparation peut être aisément réalisée simplement par décantation ou en chassant l'une ou l'autre des phases séparées. Suivant une variante, on peut avoir recours à une centrifugation dans le morne but.
Après séparation de la phase organique, le peroxyde est ensuite rcsolidifié par refroidissement, La technique de refroidissement choisie régit la dimen- sion et la forme physique des particules de peroxyde.
Comme cela sera décrit plus en détails ci-après, on peut appliquer un tambour de refroidissement muni d'un ra- cloir, pour obtenir des paillettes ou des flocons de peroxyde. On peut obtenir des particules plus petites en atomisant ou en pulvérisant le peroxyde liquide dans une atmosphère froide. De nombreuses autres variantes sont possibles et entrent dans le cadre de la présente in- vention.
Après ces stades, le peroxyde final est presque totalement débarrassé de l'humidité et des autres impure- tés. Etant donné que le procédé peut être mis en oeuvre presque aussi rapidement que la substance peut être chauf- fée, on notera que l'on obtient, grâce à l'invention, une très haute capacité de rendement et des taux de production
<Desc/Clms Page number 7>
extrêmement élevés.
Plus particulièrement et en se référant à la Figure 1 des dessins annexés, un peroxyde d'acides gras approprié A, comme le peroxyde de décanoyle, contenant de l'eau et des impuretés à, séparer, est admis dans un récipient de mise en suspension 1. De l'eau B est égale- ment mesurée dans le réservoir 1, pour obtenir la consis- tance de la bouillie désirée. L'eau introduite à ce stade sert à obtenir une substance fluide que l'on peut facilement transporter dans les conduites et 1'appareil- lage qui suivent. Lorsque l'on envisage une production à l'échelle industrielle, on peut omettre l'addition de l'eau et la masse est simplement manipulée par charge et chauffée. Si le produit contient déjà suffisamment d'eau à cet effet, on peut ne pas ajouter d'eau supplé- mentaire à ce stade.
La quantité d'eau nécessaire sera déterminée empiriquement. La Demanderesse a trouvé que des suspensions consistant en environ 1 kg de sclides pour environ 7 à 10 kgs d'eau présente coule facilement et constitue des compositions que l'on peut aisément travailler.
Après la préparation de la suspension dans le réservoir 1, la substance est admise, par pompage,dans des conduites au moyen d'une pompe appropriée 2 dans un échangeur de chaleur 3. Au cours de son séjour dans l'échangeur de chaleur 3, la température de la suspen- sion est portée à la valeur désirée pour provoquer la liquéfaction du peroxyde d'acido gras solide. Suivant un mode de réalisation préféré, on utilise un échangeur . de chaleur en verre et on fait passer de l'eau chaude C
<Desc/Clms Page number 8>
dans la chemise entourant celui-ci. La Demanderesse a trouvé que lorsque l'eau chaude est maintenue à environ 5 au-dessus de la température à laquelle la bouillie doit être ajustée, on obvient des résultats satisfai- sants.
Ainsi, dans le cas du peroxyde de décanoyle où on désire faire fondre et maintenir le mélange à environ 45 C, l'eau est généralement maintenue à environ 50 C.
Dans le cas du peroxyde de lauroyle où l'on désire faire fondre et maintenir le mélange'à environ 55 C, l'eau peut être maintenue à environ 60 C.
Le mélange fondu d'eau et de peroxyde est ensuite admis au stade de séparation. Le peroxyde doit, bien entendu, être maintenu à sa température élevée de fusion pondant le stade de séparation et, à cet effet, un séparateur peut être soit isolé de façon appropriée, soit contenir lui-même des éléments chauffants. Dans le mode de réalisation préféré illustré, le séparateur 4 est un séparateur par gravité ou un centrifugeur. Dans l'un comme dans l'autre cas, la couche aqueuse D conte- nant les impuretés et la couche organique de peroxyde E sont déchargées dans des conduites différentes comme illustrées.
La couche de peroxyde à l'état fondu qui est séparée, est alors admise dans une zone de refroidisse- ment 5 pour la solidification et l'obtention de parti- cules de dimension et do forme désirées. Comme illustré à la Figure 1, les paillettes ou flocons F sont préparés en recueillant le peroxyde fondu dans un récipient. On y fait tourner un tambour refroidi de 1'intérieur de manière à le faire passer au-dessous de la surface du
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
b fondu '&t;prle\!Q' ,oouc.ha,¯:;C.,.b,ao& ',' ,. ,;:-,1& m vr . -.. e;... 9....... 1..,.
Par -contact avec la surface refroidie du tambour, la fondue .ë:rt Au t1#1.iNÇ'qu$-'1.*'" r. tambour tourne, la coucha de peroxyde solidifié est commo- ¯¯A$Qn% â limQ -1> C. :tïÓU1r'Ü,Sposj. ti!pr:.'1é..: u 4Jn.-- Tlplette ou, ÙJ1... ame de sqi4eeau. En ,a3t¯ la vitgo" du .
Àz, - 1 ('-.. <fI" c \ t.K "'." 0-"" ,qa ,;,- tambour, des paillettes ou des flocons de toutes dimen- sions désirées peuvent être obtenus. ,
EMI9.2
Le procédé ci-dessus est facilement mis en.
-'oeùvPé à iarti> du gr d goi(le s .. tèae sans ne.cQ.9S1t8f :un. trai temant \en ou. dl3s' ré.', ..... t ..,.......
Stases pré.inina,xe.'. cbnaéquent, il &s9a4.b3.e d'approvisionner le peroxyde à l'6tat de bouillie dans le réservoir 1, en ayant le pH acide ou neutre normale-' ment utilisé pour la fabrication et le traitement de ces composés. Les conditions acides sont normalement appli- quées étant donné la décomposition connue et la forma- tion de sels qui se produit lorsque les peroxydes d'acide gras sont maintenus en solution alcaline.
Conformément au présent procédé, la Demanderesse a découvert que si celui-ci est mis en oeuvre sur une bouillie alcaline, de préférence ayant un pH d'environ 9 à 11, la purification et la séparation des impuretés avec la phase aqueuse est notablement améliorée. La dé- composition du peroxyde en milieu alcalin ne se remarque pas, en particulier si les durées de traitement au cours de la soumission aux températures élevées sont maintenues courtes, c'est-à-dire, de l'ordre d'environ une minute au total. Par exemple, si la durée totale de séjour dans l'échangeur 3 est maintenue pendant environ 45 secondes
<Desc/Clms Page number 10>
(le peroxyde sera à l'état fondu pendant 15 secondée
EMI10.1
Beulomant1tr..i le "Pàràteur 4' ett \.U1- cn':J:tUgeur à..::, .
. 6X'az:d se.de qn,c 1.,.së e c38 j aw . ,,,., stado soit baintenuo envirôn 4 minutes et 45 secondes (ce qui donne une durée totale de chauffage de moins '*..-'' ,".," ..,:: ....)...;' '. ' "---'.<-'<.' d'environ.5 minutes) il ',ne se produit pas de dcomposi- " %ion. En:' tempo, O'Ó.'Obt1nt.$.,taux db >pt6-'i.ilha- ,,ÎTli bituels et que l'on ne pouvait obtenir jusqu'à présent.
On notarah'1.\le'.los duresè données ne l-Jont t&''qu.à titre 3 purement explicatif et nullement c.m9.t e .cu,es. ' '1 durées sont susceptibles de variation.
Les résultate MalYP<1.es $u1v±Ü\t.' 'd t UA erÓ:X;Ye , de décanoyle préparé conformément à l'invention, Non-' trent les taux de pureté élevés que l'on obtient. A titre c6mparatif',une analyse a également été effectuée sur un échantillon de peroxyde de décanoyle du commerce t
EMI10.2
<tb> Produit <SEP> du <SEP> Produit <SEP> du <SEP> Produit <SEP> du
<tb>
<tb> Commerce <SEP> Présent <SEP> Pro- <SEP> Présent <SEP> Procédé
<tb>
<tb>
<tb> cédé(pH <SEP> Ini- <SEP> (pH <SEP> Initial
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tial <SEP> 3-7) <SEP> 9-11)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Puroté <SEP> 95,5% <SEP> 97,90% <SEP> 99,13%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> aci-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> décanoique <SEP> 0,60-0,75 <SEP> 0,43 <SEP> 0,
20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Savons <SEP> sous
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> forme <SEP> de <SEP> dé-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> canoate <SEP> de <SEP> cal-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> cium <SEP> 1,0 <SEP> 0,17 <SEP> 0,12
<tb>
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sodium <SEP> 0,1-0,15 <SEP> 0,06 <SEP> 0,06
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> fer <SEP> 10 <SEP> ppm <SEP> 3 <SEP> ppm <SEP> 3 <SEP> ppm
<tb>
<Desc/Clms Page number 11>
On notera que le procède de l'invention four- nit un parfectinnement notable par rapport aux prati- ques actuelles (eu égard aux savons et au fer ea parti- culier),quel que soit le pH. Cependant, l'application de pH alcalins donne des résultats supérieurs à ceux résultant de l'application de pH acides.
On donnera ci-après un exemple d'application directe de l'invention dans le cas d'une fabrication d'un peroxyde organique. Oette application est illus- trée par la Figure 2.
Le procédé de l'invention s'applique aussi bien à une opération par charge qu'à une opération en continu. Etant donné les avantages économiques évidents) le procédé s'applique à l'échelle industrielle, sous la forme continue et c'est cette forme qui est illustrée à la Figure 2 annexée.
En se référant à cette figure, uno source d'un halogénure d'acide organique approprié est constituée par les réservoirs 10 et 11 qui peuvent être sous pression grâce à l'admission d'un gaz inerte comme l'azote (N2) créant les débits désirés, Dans ce mode de réalisation, la production de peroxyde de lauroyle comme peroxyde de diacyle est illustrée et par conséquent du chlorure de lauroyle se trouve dans les récipients 10 et 11. Il doit être noté cependant que des peroxydes de diacyle asymétriques peuvent également bien se former avec un halogénure d'acide différent admis à partir par exemple du récipient 11, cet halogénu- re étant différent de celui que contient le récipient 10. Par exemple,
si du chlorure do décanoyle se trouve dans le récipient 11 et du chlorure de lauroyle dans le
<Desc/Clms Page number 12>
récipient 10, il se formera un mélange de peroxydes de diacyles qui contiendra une certaine quantité de peroxy- de de décanoylelauroye.
Pour obtenir la réaction désirée, on admet une base telle qu'un hydroxyde de métal alcalin comme l'hydroxyde de sodium, à partir du récipient 12 sous pression par un gaz inerte comme l'azote (N2), Comme exemples i'autres bases que l'on peut appliquer, on ci- tera les carbonates de métaux alcalins (Na2CO3) et les , amines Formant des sels comme la pyridine. Les amines organiques liquides comme la pyridine constituent un nouvel avantage particulier de choix d'une base entrant dans la fabrication des peroxydes de diacyle étant donné qu'elles n'ont pas à être dissoutes dans l'eau comme c'est le cas pour l'hydroxyde do sodium par exem- ple pour la faire circuler dans les réacteurs. Les sels d'amine formés dans la réaction sont utilisés de la même manière que les sels des autres types de bases.
Enfin, on dispose de peroxyde d'hydrogène contenu dans le réservoir 13 sous pression (N2).
Comme variante des substances de départ illus- trées par les réservoirs 10, 11, 12 et 13, on peut rempla- cer une partie du chlorure d'acide organique de départ contenu dans los réservoirs 10 ou 11 par un peracide organique. Par exemple, on peut prévoir de l'acide pera- céLique dans le réservoir 13 à la place du peroxyde d'hydrogène,(le peracide fournissant le peroxyde, de sorte que le peroxyde d'hydrogène n'est pas nécessaire).
On comprendra également qu'alors que la Figure 2 illustre l'admission séparée d'un hydroxyde de'métal alcalin,
<Desc/Clms Page number 13>
l'hydroxyde peut être préalablement combiné au peroxyde , d'hydrogène, de manière à fournir du-peroxyde.. de éodium.
De la même manière, à la place de l'acide peracétique, on peut prévoir du péracétate dé sodium et l'hydroxyde de sodium dans le réservoir 12 n'est plus nécessaire,
Pour obtenir, par synthèse, le peroxyde de diacyle, il . suffit que la r Action dernière se produise en présence de peroxyde et d'une base et ces ingrédients peuvent être admis dans le mélange réactionnel séparément ou peuvent être préalablement mis en réaction avec l'un, des -autres réactifs.
. En revenant maintenant à l'exemple partiou- lier en cause, le chlorure de lauroyle, l'hydroxyde de sodium et le peroxyde d'hydrogène sont admis en quantité déterminée à un débit déterminé par les compteurs 14 dans une zone de réaction 15 qui comprend une série de deux chambres de réaction cyclique 16 et 17. Les chambres de réaction 16 et 17 comprennent des pompes appropriées 18 et 19, :respectivement, pour augmenter le débit des réactifs dans les chambres de réaction, de manière à obtenir un bon mélange et à amorcer la réaction appropriée pendant des durées relativement courtes.
La
Demanderesse a trouvé que la série des deux réacteurs cycliques illustrés dans lesquels se fait un mouvement violent dans lesquels les réactifs circulent à grande vitesse, constitue un des éléments les plus importants du procédé, en ce qui concerne la vitesse et le rendement.
Les réactifs sont amenés à la température réactionnelle désirée dans les réacteurs 16 et 17 par passage dans des échangeurs de chaleur 20 et 21,
<Desc/Clms Page number 14>
respectivement, qui sont alimentés par de l'eau chaude admise par la conduite de recyclage 2;. L'eau chaude dans la conduite 23 est maintenue à la température désirée grêce à une admission de vapeur dans le bouil- leur 24. Des pompes appropriées telles que 25 et 26 sont prévues sur 1a conduite 23 pour créer le débit nécessaire d'eau chaude.
Lorsque lo mélange réactionnel atteint un volume prédéterminé dans le réacteur 16, il dépasse la capacité volumétrique du réacteur 16 et s'écoule par trop- plein en 27 dans le réacteur 17, Le débit cyclique ot le mélange est là encore répété jusqu'à ce que s'écoule par trop-plein le mélange en 28.
Ce mélange contient alors le peroxyde de diacyle désiré avec un rendement Jlevé et il est envoyé dans un décanteur 29 qui peut / éventuellement être prévu dans la conduite pour réaliser une séparation et une purification efficaces, purifi- cation qui est celle conforme à la présente invention,
Alors que dans les réacteurs 16 et 17, le mélange réactionnel est amené à une température supé- rieure au point de fusion du produit final peroxyde de diacyle à préparer, la température de la réaction est en général réglée de manière qu'elle n'atteigne pas la température de décomposition du peroxyde de diacyle.
Il-est également important que la température soit réglée de manière qu'il ne se produise pas de réaction secondaire indésirable comme l'hydrolyse du chlorure d'acide en acide correspondant et la décomposition du peroxyde d'hydrogène en eau et en oxygène. Ces types do réactions secondaires donnent de faibles rendements.
<Desc/Clms Page number 15>
Cela est vrai aussi lorsque la produit se décompose. De plus, la décomposition peut être dangereuse si elle se produit de façon importante et violente. La décomposi- tion et les réactions secondaires indésirables sont évi- tées en limitant à la fois l'importance de la température au-dessus du point de fusion du produit final et en limitant la durée à laquelle le mélange réactionnel est maintenu à cette température élevée. Les deux facteurs sont dépendants l'un de l'autre. Des températures supé- rieures peuvent être adoptées lorsque la durée est suffi- samment courte. Dans la présente invention, la tempéra- ture de réaction et de séparation et la durée pour ces stades sont de préférence choisies de! manière à réduire au minimum les réactions secondaires et la décomposition.
En général, ces stades peuvent être conduits en travail- lant autour d'environ 40 C au-dessus du point de fusion du produit final et en soumettant les composés à ces tem- pératures élevées pendant une durée ne dépass&rt pas en- viron 10 minutes. Dans la plupart des cas, dos tempéra- turps plus faibles et des durées plus courtes que celle- ci se sont avérées convenir pour réduire au minimum la décomposition dos réactions secondaires indésirables.
, La présente invention cet applicable aux pero- xydes de diacyle qui sont solides à la température am- biante (environ 25 C).Dans ce groupe do composés, la Demanderesse a découvert que l'on peut les faire réagir à une température supérieure à leur point de fusion do manière que les bénéfices tirés de la présente invention puissent être obtenus ainsi que les bénéfices du stade do purification.
Comme décrit ci-dessus, ce stade do
<Desc/Clms Page number 16>
purification est conduit de manière telle que le peroxyde soit maintenu à l'état fondu liquide jusqu'à ce que la purification soit terminée,
Alors que toute température au-dessus du point de fusion et au-dessous du point de décomposition du peroxyde de diacyle peut être adoptée, on a déterminé qu'en général la température dans les réacteurs 16 et 17 ainsi que la température adoptée dans le stade de purifi- cation doit être au voisinage de 20 C au-dessus du point de fusion du peroxyde de diacyle. Cette température donne dos taux de réaction rapide et évite la décomposition et les réactions secondaires lorsque le mélange réactionnel est maintenu à cette valeur pondant des durées relative- ment courtes, c'ost-à-dire, pendant plusieurs minutes.
Dans cas illustré par le dessin, relatif à la prépara- tion du peroxyde de lauroyle, le mélange réactionnel est maintenu à environ 60 C dans les réacteurs 16 et 17. La même température pout avantageusement être appliquée dans le stade de purification. Comme autres exemples, si l'on veut préparer du peroxyde de décanoyle à partir du chlo- rure do décanoyle, la température de réaction choisie est avantageusement d'environ 60 0 étant donné que celle-ci est supérieure au point do fusion du peroxyde de déca- noyle mais au-dessous de la température de décomposition lorsque l'on adopte des durées relativement courtes pour les stades impliquant des températures élevées.
Là on- core, si la substance de départ comprend de l'acide peracétiquo et du chlorure de lauroylo de sorte que l'on obtienne du peroxyde d'acétyl lauroyle comme produit final, dos considérations analogues sont à envisager et
<Desc/Clms Page number 17>
la réaction peut être effectuée à environ 40 C.(le point de fusion du peroxyde d'acétyl lauroyle est de 36 C).
D'autre, peroxydes de diacyle soltdes particuliers''; ... que l'on a obtenus comprennent le peroxyde d'acétyl stéaroyle (à partir du chlorure de stéaroyle et de l'aci- de peracétiqe) le peroxyde d'acétyl benzoyle (à partir du chlorure de benzoyle et de l'acide peracétique), et le chlorure d'acétyl 2,4-dicholorbenzoyle fondant à
EMI17.1
35 0 (à partir du chlorure de 2,4-dichlorob4.zoyle et de l'acide peracétique).
Dans le décanteur 29 les phases organique.t et aqueuse.: ont tendance à se séparer par gravité.
L'excès de phase aqueuse peut être éliminé à ce moment-là
Pour faciliter la purification et la séparation finale.
A partir du décanteur la phase organique qui est surtout constituée par le produit diacylique désiré (dans le cas présent le peroxyde de lauroyle), peut éventuellement être transférée dans une enceinte de stockage 30. A ce point, une purification préliminaire par lavage au moyen d'un hydroxyde de métal alcalin peut être effectuée.
Ainsi, l'hydroxyde de sodium provenant du récipient 31 peut être envoyé à travers le réchauffeur 32 (chauffé par la conduite 23) et introduit dans l'enceinte 30 pour le mélange avec le peroxyde de lauroyle grâce à l'agitateur 33. Ce procédé sert à s'assurer que le mélange reste basique et fournit un milieu auqeux frais dans lequel les savons et les sels indésirables qui peuvent encore être mélangés au peroxyde de diacyle peuvent être élimi- nés.
Une séparation physique finale du peroxyde de
<Desc/Clms Page number 18>
diacyle peut être effectuée à partir de la phase aqueuse de toute manière appropriée y compris une simple sépara- tion par l'effet de la gravité suivie de décantation, Dans la forme de réalisation préférée, la charge provc- nant du réservoir 30 est admise dans un centrifugeur 34 à partir duquel la phase aqueuse ost déchargée par la conduite 35 et la phase organique est déchargée par la conduite 36.
Il est à noter qu'à partir du moment où le mélange réactionnel quitte le réacteur 17 pour atteindre le décanteur 29, l'enceinte 30 ot le centrifugeur 34, le mélange est maintenu au-dessus du ppint de fusion du peroxyde de diacyle de manière que le peroxyde de dia- cyle soit fluide et à l'état fondu. Ce n'est plue grâce à ces conditions de fluidité que la séparation selon l'invention est rendue possible. Dans le stade de sépa- ration finale qui se produit dans le centrifugeur 34, pratiquement toutes les impuretés indésirables qui sont principalement constituées par des sels des acides gras comme le laurate de sodium, sont facilement éliminées en même temps que la phase aqueuse.
Le peroxyde de diacyle fluide déchargé par la conduite 36 à l'état fondu est pratiquement pur et peut alors être solidifié par refroidissement. Dans la va- riante de réalisation représentée, le peroxyde de diacyle fondu est commodément admis sur un tambour refroidi 37 et raclé par une racle 38 de sorte que l'on obtient un - produit solide en paillettes ou floconneux en 39.
Il est à noter qu'à aucun moment le produit de la réaction est acidifié et que son caractère basique
<Desc/Clms Page number 19>
dû à l'admission initiale d'hydroxyde de métal alcalin est maintenu pendant toute la réaction y compris la sépa- ration finale dans le oentrifugour 34..De préférence le pH peut être ajusté dans l'enceinte 30 au moyen d'hydro- xyde de sodium provenant du réservoir sous pression 31 de manière que ce pH soit compris entre 9 et 11. Au pH compris entre 9 et 11,on obtient le maximum de solubi- lité des impuretés dans la phase aqueuse et les Meilleurs résultats peuvent être attendus quant à la pureté lors- que la phase organique est déchargée en 36.
Les proportions des réactifs sont conformes à celles utilisées dans les autres procédés de prépara- tion des peroxydes de diacyle et des quantités en excès par rapport aux rapports molaires théoriques sont avan-
EMI19.1
tageuDemcnt appliquc3osJquand il s'agit de certains ingré- dients. Par exemple, d'environ 1 à environ 1,5 mole- d'hydroxyde de sodium par mole d'halogénure d'acyle et d'environ 0,5 à environ 0,8 moler de peroxyde d'hydrogène par mole d'halogénure d'acyle, donnent de bons rendements*
Comme exemples du type de résultats auxquels on peut s'attendre par la mise en oeuvre de l'invention, les données suivantes concernant le peroxyde de décanoyle sont obtonuos on mettant en oeuvre le procédé décrit,
Une charge comprenant les ingrédients suivants est utilisée :
<Desc/Clms Page number 20>
EMI20.1
<tb> CHARGE <SEP> CONCENTRATION
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> décanoyle <SEP> 0.90 <SEP> mole/litre
<tb>
<tb> (90,8% <SEP> do <SEP> pureté)
<tb>
<tb>
<tb> Peroxyde <SEP> d'hydrogène <SEP> aqueux <SEP> 0,54 <SEP> mole/litre
<tb>
<tb> (4,67% <SEP> en <SEP> poids)
<tb>
<tb> Hydroxyde <SEP> -de <SEP> sodium
<tb>
<tb>
<tb> en <SEP> solution <SEP> aquuuse <SEP> 0,93 <SEP> mole/litre
<tb>
<tb> (8,66% <SEP> en <SEP> poids <SEP> d'hydroxyde
<tb>
<tb> de <SEP> sodium)
<tb>
Les compteurs de débit 14 sont réglés de manière que le chlorure d'acide soit admis à raison de 0,937 litres/minute, le peroxyde d'hydrogène à raison de 1,73 litre/Minute et la solution d'hydroxyde do sodium à raison de 1,73 litre/minute.
Le mélange réactionnel est déchargé du réac- tour 16 au bout de 1,5 minute ot l'analyse montre qu'il consiste en 72 % de peroxyde do décanoyle par rapport à la charge initiale do chlorure de décanoyle, L'analyse de la substanco quittant le réacteur 17 montre qu'elle consiste en 89,0 % de peroxyde de décanoyle par rapport à la charge de chlorure de décanoyle, ce qui représente un rendement de 89,0 % du peroxyde de diacyle désiré.
La substance obtenue à la sortie 36 du centrifugeur 34 est alalysée et donne 99,2 % de peroxyde de décanoyle, ce qui démontre 1'efficacité du procédé quant à la haute purification du produit.
La durée totale de séjour des réactifs jusqu'à ce qu'ils atteignent le centrifugeur 34 est de 3,0 minu- tes et la durée totile depuis l'admission aux compteurs 14
<Desc/Clms Page number 21>
jusqu'au centrifugeur 34 est de 4 minutes, ce qui illustre la rapidité avec laquelle on peut maintenant obtenir des peroxydes de diacyle solides.
Comme autre exemple du procédé de l'invention, on se référera aux données ci-après concernant la prépa- ration du peroxyd( de lauroyle. Une charge comprenant les ingrédient.' suivants est utiliosée :
EMI21.1
<tb> CHARGE <SEP> CONCENTRATION
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> lauroyle <SEP> 0,75 <SEP> mole/litre
<tb>
<tb> (89,5% <SEP> de <SEP> pureté)
<tb>
<tb> Peroxyde <SEP> d'hydrogène <SEP> aqueux <SEP> 1,45 <SEP> mole/litre
<tb>
<tb> ( <SEP> 3,8% <SEP> en <SEP> poids)
<tb>
<tb> Solution <SEP> aqueuse <SEP> d'hydroxyde
<tb>
<tb> de <SEP> sodium <SEP> 1,234 <SEP> mole/litre
<tb>
<tb> (11% <SEP> en <SEP> poids <SEP> d'hydre-
<tb>
<tb> xyde <SEP> de <SEP> sodium)
<tb>
Les compteurs de débit 14 sont réglés de ma- nière que la charge du chlorure d'acide se fasse & 0,694 litre/minute, celle du peroxyde d'hydrogène à 1,413 litre/minute et celle de la solution d'hydroxyde de sodium à 1,413 litre/minute. '
Le mélange réactionnel est déchargé du réacteur! 16 au bout de 0,75 minutes et l'analyse montre qu'il consiste en 76% de peroxyde de lauroyle par rapport au chlorure de lauroyle de départ.
L'analyse de la substance quittant le réacteur 17 montre qu'elle consiste en 91,2% de peroxyde de lauroyle par rapport au chlorure de lauroyle de départ, ce qui représente un rendement de 91,2% en peroxyde de diacyle désiré, La substance obtenue
<Desc/Clms Page number 22>
à la sortie 36 du centrifugeur 34 est analysée et-montre qu'elle consiste en 99,8% de peroxyde de lauroyle, ce qui là encore démontre l'efficacité du procédé quant à une purification très poussée.
La durée de séjour totale des réactifs jusqu'à ce qu'ils atteignent le centrifugeur 34 est de 1,5 minu- te et la durée totale depuis l'admission dans les compteurs 14 jusqu' au centrifuguur 34 est de 4 minutes.
. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limi- tatif et que toute modification utile pourra y être ap- portée sans sortir de son cadre.
<Desc / Clms Page number 1>
"Process for the production of high purity solid fatty diacid peroxides"
The present invention relates to the manufacture of solid fatty acid peroxides. More particularly, the invention relates to an improvement made in the purification of these compounds in order to remove impurities therefrom, including water.
Currently, to separate the residual water from solid fatty acid peroxides to render them sufficiently anhydrous for commercial applications, the compound is sprayed as a relatively thin layer on the porous bed. a dryer and we admit
<Desc / Clms Page number 2>
hot air through this layer. For example, it is common practice to use a rotary bed dryer in which the bed is in the form of a continuous porous strip and hot air is admitted through this strip from top to bottom.
Another machine used is the Wyssmont cylindrical dryer which uses the same general principle and admits hot air through the material to be dried. These techniques require large and expensive equipment and the operation is slow and relatively ineffective.
The present invention is based on a totally different principle. It envisages the application of a very simple and inexpensive apparatus; it provides a fast and efficient process with an exceptionally high capacity for drying solid fatty acid peroxides. However, in the process used according to the invention for separating water, the Applicant has found that other highly undesirable impurities which are ordinarily found in fatty acid peroxides such as acid fat itself, this acid and iron soaps, are almost completely removed from the peroxide. The purities of the products obtained are greater than 98% when the process of the invention is applied.
It will be appreciated that the removal of these impurities is very important since they adversely affect the utility and effectiveness of the peroxides when these are applied as catalysts. For example, iron causes the decomposition of peroxide, while the other impurities mentioned slow down the polymerization and lead to a termination of
<Desc / Clms Page number 3>
polymer chain leading to low molecular weight polymers.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which FIG. 1 is a schematic view of the implementation of the method of the invention, and Figure 2 is an illustrative diagram of a continuous process for the manufacture of a high purote peroxide.
In summary, the present invention provides a method of separating impurities and water from a mixture of water and an impure solid fatty acid peroxide, which method comprises controlling the temperature of the water-peroxide mixture. above the melting point of the peroxide but below its decomposition temperature so as to liquefy the peroxide. The aqueous phase is then physically separated from the liquefied peroxide phase. After this separation, the peroxide phase is cooled to solidify it. Unexpectedly, during this process almost all of the impurities mix with the water phase and are separated with it.
The separation of water from the peroxide according to the process of the invention makes use of the immunity of the water and of the hot liquid organic peroxide phase. While at first glance this may seem like a sufficiently simple concept, the discovery of its application to intention compounds is most surprising. Thus, the fact that such a technique can be applied in the case of solid fatty acid peroxides is most unexpected.
<Desc / Clms Page number 4>
given that the organic peroxides are in general ihstable and that the properties of the peroxides envisaged according to the invention are indicated in the literature. Thus, for example, the chemical literature indicates that decanoyl peroxide melts and decomposes at about 42 C.
Likewise, the chemical literature indicates that lauroyl peroxide melts and decomposes at around 53 C.
Due to the decomposition factor, both from a risk point of view and from an economic point of view, i.e. if decomposition takes place, the yields of the desired end product are necessarily low or zero, one does not have until I have now tried to develop some process for the manufacture of these substances which process would involve a heating step near the melting point of these compounds. The present invention therefore applies as the main stage, the principle of adjusting the temperature of these compounds to a value above the melting point so as to create favorable conditions of fluidity.
As indicated above, not only has the heating technique in question been found to allow the separation of water from the peroxide, but is a favorable way of removing impurities. As will be shown below, the process of the invention provides products exhibiting an improved purity which differs markedly from the purity of the many fatty acid peroxides which are currently found on the market.
The process according to the invention is generally applicable to fatty acid peroxides which are normally solid at room temperature. This process
<Desc / Clms Page number 5>
In general covers fatty acid peroxides having 20 or more carbon atoms starting with decanoyl peroxide and going up to the series of homologous compounds having a greater number of carbon atoms. Practically the peroxides of fatty acids of higher molecular weight are of less interest given their lack of active oxygen content. Therefore, the preferred embodiment uses the peroxides of fatty acids having from 20 to 40 carbon atoms (synthesized conventionally from fatty acids having from 10 to 20 carbon atoms respectively. ).
In general, the process is carried out on a starting substance comprising the fatty acid peroxide containing a certain quantity of water which must be separated and impurities originating from the reaction and from the apparatus used for its. preparation. For example, a fatty acid peroxide freshly obtained by synthesis containing residual water, can constitute the starting substance suitable for the implementation of the invention. This substance is then heated above the melting point of the fatty acid peroxide. The exact temperature applied is subject to certain variations in the practice of the invention. The temperature should be chosen to liquefy the peroxide but should be kept below the decomposition temperature. peroxide.
In most cases, heating the mixture of peroxide and water to about 2 to 3 above the melting point of the peroxide will give the desired result. For example, in the case of peroxide
<Desc / Clms Page number 6>
decanoyl which melts at 42 C, a temperature of about 45 C can be applied. In the case of lauroyl peroxide which cond at 53 C, a temperature of about 55 C is fine.
Once the peroxide has been liquefied the aqueous and peroxide phases separate if allowed to stand due to gravity separation and the immiscibility of the liquid phase and the organic phase. The separation can be easily achieved simply by settling or by expelling one or the other of the separated phases. Alternatively, centrifugation can be used for the dismal purpose.
After separation of the organic phase, the peroxide is then re-solidified by cooling. The chosen cooling technique governs the size and physical form of the peroxide particles.
As will be described in more detail below, a cooling drum fitted with a scraper can be applied to obtain flakes or flakes of peroxide. Smaller particles can be obtained by atomizing or spraying the liquid peroxide in a cold atmosphere. Many other variants are possible and come within the scope of the present invention.
After these stages, the final peroxide is almost completely free of moisture and other impurities. Since the process can be carried out almost as quickly as the substance can be heated, it will be appreciated that the invention achieves very high throughput capacity and production rates.
<Desc / Clms Page number 7>
extremely high.
More particularly and with reference to Figure 1 of the accompanying drawings, a suitable fatty acid peroxide A, such as decanoyl peroxide, containing water and impurities to be separated, is admitted into a suspending vessel. 1. Water B is also measured in the tank 1, to obtain the consistency of the desired mixture. The water introduced at this stage serves to obtain a fluid substance which can be easily transported in the following pipes and equipment. When considering industrial scale production, the addition of water can be omitted and the mass is simply handled by charge and heated. If the product already contains sufficient water for this purpose, no additional water can be added at this stage.
The amount of water needed will be determined empirically. The Applicant has found that suspensions consisting of approximately 1 kg of sclids for approximately 7 to 10 kg of water present flow easily and constitute compositions which can be easily processed.
After the preparation of the suspension in the tank 1, the substance is pumped into pipes by means of a suitable pump 2 in a heat exchanger 3. During its stay in the heat exchanger 3, the temperature of the suspension is raised to the desired value to cause liquefaction of the solid fatty acid peroxide. According to a preferred embodiment, an exchanger is used. heat in glass and hot water is passed C
<Desc / Clms Page number 8>
in the shirt surrounding this one. We have found that when the hot water is maintained at about 5 above the temperature to which the slurry is to be adjusted, satisfactory results are obtained.
Thus, in the case of decanoyl peroxide where it is desired to melt and maintain the mixture at about 45 C, the water is generally kept at about 50 C.
In the case of lauroyl peroxide where it is desired to melt and maintain the mixture at about 55 C, the water can be kept at about 60 C.
The molten mixture of water and peroxide is then admitted to the separation stage. The peroxide must, of course, be maintained at its high melting temperature for the separation stage, and for this purpose a separator can either be suitably insulated or itself contain heating elements. In the preferred embodiment illustrated, the separator 4 is a gravity separator or a centrifuge. In either case, the aqueous layer D containing the impurities and the organic peroxide layer E are discharged in different conduits as illustrated.
The molten peroxide layer which is separated is then admitted to a cooling zone 5 for solidification and to obtain particles of the desired size and shape. As shown in Figure 1, the flakes or flakes F are prepared by collecting the molten peroxide in a container. A cooled drum is rotated from the inside so as to pass it below the surface of the drum.
<Desc / Clms Page number 9>
EMI9.1
b melted '&t; prle \! Q', oouc.ha, ¯:; C.,. b, ao & ',',. ,;: -, 1 & m vr. - .. e; ... 9 ....... 1 ..,.
By -contact with the cooled surface of the drum, the fondue .ë: rt Au t1 # 1.iNÇ'qu $ - '1. *' "r. Drum rotates, the layer of solidified peroxide is commo- ¯¯A $ Qn % â limQ -1> C.: tïÓU1r'Ü, Sposj. ti! pr:. '1é ..: u 4Jn .-- Tlplette or, ÙJ1 ... soul of sqi4eeau. En, a3t¯ la vitgo "du.
Àz, - 1 ('- .. <fI "c \ t.K"'. "0-" ", qa,;, - drum, flakes or flakes of any desired size can be obtained.,
EMI9.2
The above process is easily put into.
-'oeùvPé à iarti> du gr d goi (the s .. tèae without ne.cQ.9S1t8f: un. trai temant \ en or. dl3s 'd.', ..... t .., .... ...
Stasis pre.inina, xe. '. As a result, it is necessary to supply the peroxide in the slurry state to tank 1, having the acidic or neutral pH normally used for the manufacture and processing of these compounds. Acidic conditions are normally applied due to the known decomposition and salt formation which occurs when fatty acid peroxides are kept in alkaline solution.
In accordance with the present process, the Applicant has discovered that if this is carried out on an alkaline slurry, preferably having a pH of about 9 to 11, the purification and the separation of impurities with the aqueous phase is markedly improved. The breakdown of the peroxide in an alkaline medium is not noticeable, particularly if the treatment times during the high temperature exposure are kept short, i.e., on the order of about one minute. in total. For example, if the total residence time in exchanger 3 is maintained for approximately 45 seconds
<Desc / Clms Page number 10>
(the peroxide will be in the molten state for 15 seconds
EMI10.1
Beulomant1tr..i the "Pàràteur 4 'ett \ .U1- cn': J: tUTEUR à .. ::,.
. 6X'az: d se.de qn, c 1.,. Së e c38 j aw. ,,,., stado is baintenuo around 4 minutes and 45 seconds (which gives a total heating time of less' * ..- '', ".," .., :: ....) ... ; ' '. '"---'. <- '<.' approx. 5 minutes) there is no decomposition. In: 'tempo, O'Ó.'Obt1nt. $., Rate db> pt6-'i.ilha- ,, ÎTli bituals and which could not be obtained until now.
We notarah'1. \ Le'.los hard data is not t & '' only for purely explanatory purposes and in no way c.m9.t e .cu, es. '' 1 times are subject to variation.
The MalYP results <1.es $ u1v ± Ü \ t. ' 'd t UA erÓ: X; Ye, of decanoyl prepared in accordance with the invention, excludes the high levels of purity which are obtained. As a comparison, an analysis was also carried out on a sample of commercial decanoyl peroxide.
EMI10.2
<tb> Product <SEP> of <SEP> Product <SEP> of <SEP> Product <SEP> of
<tb>
<tb> Commerce <SEP> Present <SEP> Pro- <SEP> Present <SEP> Process
<tb>
<tb>
<tb> transferred (pH <SEP> Ini- <SEP> (pH <SEP> Initial
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tial <SEP> 3-7) <SEP> 9-11)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Puroté <SEP> 95.5% <SEP> 97.90% <SEP> 99.13%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Content <SEP> in <SEP> aci-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> decanoic <SEP> 0.60-0.75 <SEP> 0.43 <SEP> 0,
20
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soaps <SEP> under
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> form <SEP> of <SEP> de-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> canoate <SEP> from <SEP> cal-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> cium <SEP> 1.0 <SEP> 0.17 <SEP> 0.12
<tb>
<tb>
<tb> Chloride <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sodium <SEP> 0.1-0.15 <SEP> 0.06 <SEP> 0.06
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> content in <SEP> iron <SEP> 10 <SEP> ppm <SEP> 3 <SEP> ppm <SEP> 3 <SEP> ppm
<tb>
<Desc / Clms Page number 11>
It will be noted that the process of the invention provides a significant improvement over current practices (with regard to soaps and particular iron), whatever the pH. However, the application of alkaline pH gives better results than the application of acidic pH.
An example of direct application of the invention will be given below in the case of the manufacture of an organic peroxide. This application is illustrated in Figure 2.
The method of the invention applies equally well to an operation per load as to a continuous operation. Given the obvious economic advantages) the process is applied on an industrial scale, in continuous form and it is this form which is illustrated in Figure 2 attached.
Referring to this figure, a source of an appropriate organic acid halide is constituted by the tanks 10 and 11 which can be under pressure thanks to the admission of an inert gas such as nitrogen (N2) creating the tanks. Desired flow rates. In this embodiment, the production of lauroyl peroxide as diacyl peroxide is illustrated and therefore lauroyl chloride is found in vessels 10 and 11. It should be noted, however, that asymmetric diacyl peroxides can also be found. to form well with a different acid halide admitted from, for example, vessel 11, this halide being different from that contained in vessel 10. For example,
if there is decanoyl chloride in vessel 11 and lauroyl chloride in vessel
<Desc / Clms Page number 12>
In vessel 10, a mixture of diacyl peroxides will form which will contain a certain amount of decanoylelauroye peroxide.
To obtain the desired reaction, a base such as an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide is admitted from the vessel 12 under pressure by an inert gas such as nitrogen (N2). which can be applied include alkali metal carbonates (Na2CO3) and amines forming salts such as pyridine. Liquid organic amines such as pyridine constitute a new particular advantage of the choice of a base used in the manufacture of diacyl peroxides since they do not have to be dissolved in water as is the case for sodium hydroxide, for example, to circulate it in the reactors. The amine salts formed in the reaction are used in the same way as the salts of other types of bases.
Finally, there is hydrogen peroxide contained in the tank 13 under pressure (N2).
As an alternative to the starting materials shown by reservoirs 10, 11, 12 and 13, part of the starting organic acid chloride contained in reservoirs 10 or 11 can be replaced by an organic peracid. For example, peracelic acid can be provided in the reservoir 13 in place of the hydrogen peroxide (the peracid providing the peroxide, so that the hydrogen peroxide is not necessary).
It will also be understood that while Figure 2 illustrates the separate admission of an alkali metal hydroxide,
<Desc / Clms Page number 13>
the hydroxide may be combined with hydrogen peroxide beforehand, so as to provide sodium peroxide.
Likewise, instead of peracetic acid, sodium peracetate can be provided and the sodium hydroxide in the reservoir 12 is no longer necessary,
To obtain, by synthesis, the diacyl peroxide, it. It suffices that the last action takes place in the presence of peroxide and a base and these ingredients can be admitted into the reaction mixture separately or can be reacted beforehand with one of the other reagents.
. Returning now to the particular example in question, lauroyl chloride, sodium hydroxide and hydrogen peroxide are admitted in a determined quantity at a rate determined by the meters 14 into a reaction zone 15 which comprises a series of two cyclic reaction chambers 16 and 17. The reaction chambers 16 and 17 comprise suitable pumps 18 and 19,: respectively, to increase the flow rate of the reagents in the reaction chambers, so as to obtain a good mixing and initiating the appropriate reaction for relatively short times.
The
Applicant has found that the series of two illustrated cyclic reactors in which there is a violent movement in which the reactants circulate at high speed, constitutes one of the most important elements of the process, with regard to speed and yield.
The reactants are brought to the desired reaction temperature in reactors 16 and 17 by passing through heat exchangers 20 and 21,
<Desc / Clms Page number 14>
respectively, which are supplied by hot water admitted through the recycling line 2 ;. The hot water in line 23 is maintained at the desired temperature by admitting steam to the boiler 24. Suitable pumps such as 25 and 26 are provided on line 23 to create the necessary flow of hot water. .
When the reaction mixture reaches a predetermined volume in the reactor 16, it exceeds the volumetric capacity of the reactor 16 and flows by overflow at 27 into the reactor 17. The cyclic flow ot the mixture is again repeated until that the mixture flows through overflow at 28.
This mixture then contains the desired diacyl peroxide in a high yield and is sent to a decanter 29 which may / optionally be provided in the line to effect efficient separation and purification, which purification is that in accordance with the present invention. ,
While in reactors 16 and 17 the reaction mixture is brought to a temperature above the melting point of the final product of diacyl peroxide to be prepared, the reaction temperature is generally controlled so that it does not reach not the decomposition temperature of diacyl peroxide.
It is also important that the temperature is controlled so that no unwanted side reaction such as hydrolysis of the acid chloride to the corresponding acid and decomposition of hydrogen peroxide into water and oxygen occurs. These types of side reactions give low yields.
<Desc / Clms Page number 15>
This is also true when the product decomposes. In addition, decomposition can be dangerous if it occurs in a severe and violent way. Decomposition and unwanted side reactions are avoided by both limiting the extent of the temperature above the melting point of the final product and limiting the length of time the reaction mixture is maintained at this elevated temperature. . The two factors are dependent on each other. Higher temperatures can be adopted when the time is short enough. In the present invention, the reaction and separation temperature and the time for these stages are preferably chosen from! so as to minimize side reactions and decomposition.
In general, these stages can be carried out by working around about 40 ° C above the melting point of the final product and subjecting the compounds to these elevated temperatures for a period of not more than about 10 minutes. . In most cases, lower temperatures and shorter times than this have been found to be suitable to minimize the breakdown of unwanted side reactions.
The present invention is applicable to diacyl peroxides which are solid at room temperature (about 25 ° C.). In this group of compounds, we have found that they can be reacted at a temperature above. their melting point so that the benefits derived from the present invention can be obtained as well as the benefits of the purification step.
As described above, this stage do
<Desc / Clms Page number 16>
purification is carried out in such a way that the peroxide is kept in a liquid molten state until the purification is complete,
While any temperature above the melting point and below the decomposition point of diacyl peroxide can be adopted, it has been determined that in general the temperature in reactors 16 and 17 as well as the temperature adopted in stage of purification should be in the region of 20 ° C. above the melting point of diacyl peroxide. This temperature gives a rapid reaction rate and avoids decomposition and side reactions when the reaction mixture is kept at this value for relatively short times, that is, for several minutes.
In the case illustrated by the drawing, relating to the preparation of lauroyl peroxide, the reaction mixture is maintained at about 60 ° C. in reactors 16 and 17. The same temperature can advantageously be applied in the purification stage. As further examples, if it is desired to prepare decanoyl peroxide from decanoyl chloride, the reaction temperature chosen is advantageously about 60 ° since this is above the melting point of the peroxide. decanguates but below the decomposition temperature when relatively short times are adopted for stages involving elevated temperatures.
Again, if the starting material comprises peracetic acid and lauroyl chloride so that acetyl lauroyl peroxide is obtained as the end product, similar considerations should be considered and
<Desc / Clms Page number 17>
the reaction can be carried out at about 40 ° C. (the melting point of acetyl lauroyl peroxide is 36 ° C.).
Other, particular soluble diacyl peroxides ''; ... which have been obtained include acetyl stearoyl peroxide (from stearoyl chloride and peracetic acid) acetyl benzoyl peroxide (from benzoyl chloride and acid peracetic), and acetyl 2,4-dicholorbenzoyl chloride melting at
EMI17.1
35 0 (from 2,4-dichlorob4.zoyl chloride and peracetic acid).
In settling tank 29, the organic and aqueous phases: tend to separate by gravity.
The excess water phase can be removed at this time
To facilitate purification and final separation.
From the settling tank, the organic phase which is mainly constituted by the desired diacyl product (in the present case lauroyl peroxide), can optionally be transferred into a storage chamber 30. At this point, a preliminary purification by washing by means of an alkali metal hydroxide can be made.
Thus, the sodium hydroxide coming from the container 31 can be sent through the heater 32 (heated by the line 23) and introduced into the chamber 30 for mixing with the lauroyl peroxide using the stirrer 33. This process serves to ensure that the mixture remains basic and provides a fresh aqueous medium in which soaps and unwanted salts which may still be mixed with the diacyl peroxide can be removed.
A final physical separation of the peroxide from
<Desc / Clms Page number 18>
diacyl can be carried out from the aqueous phase in any suitable manner including simple separation by the effect of gravity followed by settling. In the preferred embodiment, the feed from the tank 30 is admitted to a centrifuge 34 from which the aqueous phase is discharged through line 35 and the organic phase is discharged through line 36.
It should be noted that from the moment the reaction mixture leaves the reactor 17 to reach the decanter 29, the chamber 30 ot the centrifuge 34, the mixture is maintained above the point of fusion of the diacyl peroxide so that the diacyl peroxide is fluid and in a molten state. It is no longer thanks to these fluidity conditions that the separation according to the invention is made possible. In the final separation step which takes place in the centrifuge 34, substantially all of the unwanted impurities which are primarily salts of fatty acids such as sodium laurate are easily removed along with the aqueous phase.
The fluid diacyl peroxide discharged from line 36 in the molten state is substantially pure and can then be solidified by cooling. In the embodiment shown, the molten diacyl peroxide is conveniently taken onto a cooled drum 37 and scraped by a doctor blade 38 so that a solid flake or fluffy product 39 is obtained.
It should be noted that at no time is the product of the reaction acidified and that its basic character
<Desc / Clms Page number 19>
due to the initial admission of alkali metal hydroxide is maintained throughout the reaction including the final separation in the centrifuge 34. Preferably the pH can be adjusted in the chamber 30 by means of hydroxide. of sodium from the pressure vessel 31 so that this pH is between 9 and 11. At the pH between 9 and 11, the maximum solubility of the impurities in the aqueous phase is obtained and the best results can be expected as to purity when the organic phase is discharged at 36.
The proportions of the reactants are in accordance with those used in other processes for the preparation of diacyl peroxides and amounts in excess of the theoretical molar ratios are advanced.
EMI19.1
tageuDemcnt appliesc3osJ when it comes to certain ingredients. For example, from about 1 to about 1.5 moles of sodium hydroxide per mole of acyl halide and from about 0.5 to about 0.8 moles of hydrogen peroxide per mole of halide acyl, give good yields *
As examples of the type of results which can be expected from the implementation of the invention, the following data relating to decanoyl peroxide are obtained by carrying out the described process,
A filler comprising the following ingredients is used:
<Desc / Clms Page number 20>
EMI20.1
<tb> LOAD <SEP> CONCENTRATION
<tb>
<tb> <SEP> Decanoyl <SEP> <SEP> 0.90 <SEP> mole / liter chloride
<tb>
<tb> (90.8% <SEP> do <SEP> purity)
<tb>
<tb>
<tb> Hydrogen peroxide <SEP> <SEP> aqueous <SEP> 0.54 <SEP> mole / liter
<tb>
<tb> (4.67% <SEP> in <SEP> weight)
<tb>
<tb> <SEP> -de <SEP> sodium hydroxide
<tb>
<tb>
<tb> in <SEP> solution <SEP> aquuuse <SEP> 0.93 <SEP> mole / liter
<tb>
<tb> (8.66% <SEP> in <SEP> weight <SEP> of hydroxide
<tb>
<tb> of <SEP> sodium)
<tb>
The flow meters 14 are adjusted so that the acid chloride is admitted at the rate of 0.937 liters / minute, the hydrogen peroxide at the rate of 1.73 liters / minute and the sodium hydroxide solution at the rate of 1.73 liters / minute.
The reaction mixture is discharged from Reactor 16 after 1.5 minutes and analysis shows it to consist of 72% decanoyl peroxide relative to the initial charge of decanoyl chloride. leaving reactor 17 shows that it consists of 89.0% decanoyl peroxide based on the decanoyl chloride feedstock, which represents a yield of 89.0% of the desired diacyl peroxide.
The substance obtained at the outlet 36 of the centrifuge 34 is alalyzed and gives 99.2% of decanoyl peroxide, which demonstrates the efficiency of the process as regards the high purification of the product.
The total residence time of the reagents until they reach the centrifuge 34 is 3.0 minutes and the total time since admission to the 14 meters.
<Desc / Clms Page number 21>
to centrifuge 34 is 4 minutes, illustrating how quickly solid diacyl peroxides can now be obtained.
As a further example of the process of the invention, reference is made to the following data relating to the preparation of peroxide (lauroyl. A filler comprising the following ingredients is used:
EMI21.1
<tb> LOAD <SEP> CONCENTRATION
<tb>
<tb> <SEP> lauroyl chloride <SEP> <SEP> 0.75 <SEP> mole / liter
<tb>
<tb> (89.5% <SEP> of <SEP> purity)
<tb>
<tb> Hydrogen peroxide <SEP> <SEP> aqueous <SEP> 1.45 <SEP> mole / liter
<tb>
<tb> (<SEP> 3.8% <SEP> in <SEP> weight)
<tb>
<tb> Aqueous <SEP> solution <SEP> of hydroxide
<tb>
<tb> of <SEP> sodium <SEP> 1.234 <SEP> mole / liter
<tb>
<tb> (11% <SEP> in <SEP> weight <SEP> of hydra-
<tb>
<tb> sodium <SEP> oxide <SEP>)
<tb>
The flow meters 14 are set so that the charge of the acid chloride is 0.694 liters / minute, that of the hydrogen peroxide at 1.413 liters / minute and that of the sodium hydroxide solution at 1.413. liter / minute. '
The reaction mixture is discharged from the reactor! 16 after 0.75 minutes and analysis shows that it consists of 76% lauroyl peroxide relative to the starting lauroyl chloride.
Analysis of the substance leaving reactor 17 shows that it consists of 91.2% of lauroyl peroxide relative to the starting lauroyl chloride, which represents a yield of 91.2% of the desired diacyl peroxide. substance obtained
<Desc / Clms Page number 22>
at the outlet 36 of the centrifuge 34 is analyzed and shows that it consists of 99.8% lauroyl peroxide, which again demonstrates the efficiency of the process as regards a very thorough purification.
The total residence time of the reagents until they reach centrifuge 34 is 1.5 minutes and the total time from admission to counters 14 to centrifuge 34 is 4 minutes.
. It goes without saying that the present invention has been described for purely explanatory and in no way limiting and that any useful modification could be made to it without departing from its scope.