CA3021266A1

CA3021266A1 - Procede de fabrication de cristaux de dianhydrohexitol avec une etape d'evapocristallisation des eaux meres de premiere cristallisation

Info

Publication number: CA3021266A1
Application number: CA3021266A
Authority: CA
Inventors: Herve Wyart; Thomas LESUR; Mathias Ibert
Original assignee: Roquette Freres SA
Current assignee: Roquette Freres SA
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2037-04-21
Also published as: US20190135826A1; JP2019515028A; KR20180134878A; JP6974435B2; WO2017187058A1; US10526340B2; FR3050456B1; KR102437501B1; FR3050456A1; EP3448860A1; CA3021266C

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication de cristaux de 1,4:3,6- dianhydrohexitols, par fabrication d'une solution d'un produit de déshydratation interne d'au moins un hexitol, distillation de ladite solution, cristallisation, et caractérisé en ce que les eaux-mères de cristallisation subissent une étape d'évapocristallisation. A la différence des procédés de l'art antérieur qui cherchent à valoriser les eaux-mères de cristallisation, l'évapocristallisation se substitue de manière économique et performante à la succession d'étapes consistant en au moins une concentration, puis au moins une étape de purification par distillation, chromatographie, ou cristallisation.

Description

PROCEDE DE FABRICATION DE CRISTAUX DE DIANHYDROHEXITOL AVEC UNE
ETAPE D'EVAPOCRISTALLISATION DES EAUX MERES DE PREMIERE
CRISTALLISATION
La présente invention concerne un procédé de fabrication de cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols, par fabrication d'une solution d'un produit de déshydratation interne d'au moins un hexitol, distillation de ladite solution, cristallisation, et caractérisé en ce que les eaux-mères de cristallisation subissent une étape d'évapocristallisation. A la différence des procédés de l'art antérieur qui cherchent à valoriser les eaux-mères de cristallisation, l'évapocristallisation se substitue de manière économique et performante à la succession d'étapes consistant en au moins une concentration, puis au moins une étape de purification par distillation, chromatographie, ou cristallisation.
Valoriser nos ressources biologiques renouvelables est devenu un impératif écologique et économique majeur, face à l'épuisement et à la montée des prix des matières fossiles comme le pétrole. C'est dans ce contexte que s'inscrit le développement des 1,4:3,6-dianhydrohexitols pour lesquels il existe un fort potentiel de développement, notamment dans le domaine pharmaceutique, dans la fabrication des intermédiaires de synthèse chimique et dans le secteur des matières plastiques.
Ces produits, également appelés isohexides, sont obtenus par déshydratation interne de sucres hydrogénés en C6 (hexitols) tels que le sorbitol, le mannitol et l'iditol. Dans la présente demande, le terme dianhydrohexitols englobe l'isosorbide (1,4:3,6-dianhydro-sorbitol), l'isomannide (1,4:3,6 dianhydro-mannitol), l'isoidide (1,4:3,6-dianhydro-iditol) de formules suivantes, ainsi que les mélanges de ces produits :
HO H HO = H HOõ, H

OH OH 7 %H
lsosorbide lsoman n ide Isoid ide Cette étape de déshydratation est toujours suivie sur le plan industriel par une étape de purification, notamment par distillation. Ce procédé est aujourd'hui bien connu de l'homme du métier, et notamment décrit dans les documents WO 00 /14081, US 4,408,061 et EP
0 323 994. La société demanderesse l'a elle-même largement relaté et exemplifié, notamment dans la demande de brevet EP 1 446 373.

2 Le distillat d'isosorbide ainsi obtenu est ensuite cristallisé. Pour ce faire, il est en général mis en solution dans un solvant, tel que le 2-propanol (ou isopropanol), à une température de l'ordre de 60 C, de façon à obtenir une solution à environ 75 % de matière sèche. Cette solution est ensuite refroidie lentement, dans un temps variant de 2 à 10 heures, jusqu'à une température voisine de 10 C. Une amorce d'isosorbide recristallisé est ajoutée lorsque la température est voisine de 40 C afin d'initier la cristallisation. Les cristaux sont ensuite essorés dans une essoreuse et lavés avec un peu de 2-propanol. Après séchage sous vide, lesdits cristaux sont éventuellement remis en solution dans l'eau de manière à
obtenir une solution aqueuse d'isosorbide pouvant être soumise à des traitements complémentaires de décoloration et / ou déminéralisation.
L'étape d'essorage conduit à la formation de 2 flux : le flux principal qui consiste en un flux de cristaux d'isosorbide (dont la teneur en poids sec d'isosorbide est de l'ordre de 98 % de son poids total) et un flux secondaire encore appelé eaux-mères dont la richesse en isosorbide est beaucoup moins importante (sa teneur en poids sec d'isosorbide est voisine de 30 % de son poids total).
Dans un souci constant d'amélioration du rendement de son procédé industriel, l'homme du métier a cherché à valoriser le flux des eaux-mères, pour le purifier et / ou le concentrer de manière à, soit le réintroduire au niveau de l'étape initiale de distillation, soit à le valoriser comme tel si il contient de l'isosorbide cristallisé en quantité suffisante.
On connaît à ce sujet le document KR 2014-0059906 qui décrit un procédé
consistant à
déshydrater du sorbitol, à distiller l'isosorbide obtenu, et à cristalliser ensuite le distillat dans de l'acétone. Les eaux-mères sont ensuite concentrées à sec dans un évaporateur, et subissent une cristallisation après remise en solution dans l'acétone, avant d'être réintroduites au niveau de l'étape initiale de cristallisation du distillat.
La pureté finale en isosorbide est alors de 99,7 X), le rendement de cristallisation de 91,9 % et le rendement global du procédé est égal à 68,7 % selon l'exemple 1 de cette demande de brevet.
Le document KR 2014-0059904 décrit quant à lui un procédé identique jusqu'à
l'étape de traitement des eaux-mères. Celles-ci sont concentrées à sec par évaporation, puis distillées avant d'être réintroduites au niveau de l'étape initiale de cristallisation du distillat. La pureté
finale en isosorbide est alors de 99,8 X), le rendement de cristallisation de 92,1 % et le rendement global du procédé est égal à 71,0 % selon l'exemple 1 de cette demande de brevet.

3 Le document KR 2014-0080748 reprend la partie amont du procédé décrit ci-dessus. Dans ce cas, les eaux-mères sont concentrées à sec toujours par évaporation, remise en solution dans l'eau, puis purifiées par chromatographie sur lit mobile simulé (SMB), avant de subir .. une nouvelle étape de concentration. Ce flux est réintroduit au niveau de l'étape initiale de cristallisation du distillat. La pureté finale en isosorbide est alors de 99,5 %, le rendement de cristallisation de 92,0 % et le rendement global du procédé est égal à 75,0 %
selon l'exemple 1 de cette demande de brevet.
Enfin, le document WO 2014 073848 qui s'appuie sur les mêmes étapes initiales, décrit la concentration à sec des eaux-mères et leur réintroduction en amont de l'étape initiale de cristallisation, c'est-à-dire dans le distillat initial. Ce nouveau distillat subit alors à nouveau l'étape de cristallisation initiale. La pureté finale en isosorbide est alors de 99,7 %, le rendement de cristallisation de 88,0 % et le rendement global du procédé est égal à 67,4 %
selon l'exemple 1 de cette demande de brevet.
L'ensemble des procédés susmentionnés présente néanmoins l'inconvénient de mettre en oeuvre au moins 2 étapes pour traiter le flux des eaux-mères et ce, avant de le réintroduire en tête de procédé, soit dans le distillat pour cristallisation, soit au niveau-même de l'étape .. initiale de distillation. Ces étapes consistent en au moins une étape de concentration à sec par évaporation, très consommatrice en énergie, et une autre étape de purification consistant en une cristallisation, une séparation chromatographique ou une distillation.
Le coût associé
à la mise en oeuvre d'au moins 2 étapes supplémentaires est un frein économique à
l'implémentation industrielle du procédé correspondant.
Travaillant à l'optimisation de son procédé de fabrication de cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols, la demanderesse est parvenue au prix de nombreux travaux à
mettre au point un procédé particulièrement économique et performant au niveau de son rendement.
Ledit procédé repose notamment sur une étape d'évapocristallisation réalisée sur les eaux-mères issues de la première cristallisation, en lieu et place des (au moins) 2 étapes décrites dans l'art antérieur.
De manière surprenante car non décrite dans l'art antérieur, le recours à
l'évapocristallisation sur le flux des eaux-mères limite le nombre d'étapes de traitement, tout en conduisant à des rendements particulièrement élevés au niveau de la cristallisation, du procédé
global, et avec une pureté en isosorbide particulièrement importante.

4 Ce procédé de fabrication de cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols comprend les étapes de:
a) fournir une solution d'un produit de déshydratation interne d'un hexitol, b) distiller la solution issue de l'étape a) c) cristalliser le distillat issu de l'étape b) d) essorer les cristaux issus de l'étape c) et faire subir au flux d'eaux-mères issu de l'essorage une étape d'évapocristallisation e).
Dans la présente Demande, on désigne par évapocristallisation la combinaison des étapes de : concentration par évaporation sous vide de manière à former une solution concentrée et sursaturée qui commence à cristalliser, ensemencement du milieu qui consiste en la solution sursaturée, cristallisation sous vide partiel de manière à poursuivre le processus de cristallisation.
Plus précisément, ce procédé de fabrication de cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols comprend les étapes de:
a) fournir une solution d'un produit de déshydratation interne d'au moins un hexitol b) distiller la solution issue de l'étape a) de manière à obtenir une solution d'au moins un 1,4:3,6-dianhydrohexitol c) cristalliser le 1,4:3,6-dianhydrohexitol issu de l'étape b) d) essorer les cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitol issus de l'étape c) ce qui conduit à un flux riche en cristaux (1) et à un flux d'eaux-mères (1 bis) et est caractérisé en ce que tout ou une partie du flux d'eaux-mères (1 bis) subit une étape d'évapocristallisation e) en présence de solvant, ce qui conduit à la formation d'un flux de solvant (2) et à la formation d'un flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols (2 bis).
De manière plus précise, la cristallisation selon l'étape c) conduit à un flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols. Ces cristaux sont essorés au niveau de l'étape d) ce qui permet de dégager d'une part un flux principal (1) riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols et d'autre part un flux d'eaux-mères (1 bis). Les cristaux du flux principal (1) sont récupérés et constituent le produit final valorisable issu du procédé
selon la présente invention.

5 Aussi, selon une première variante, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le flux d'eaux-mères (1 bis) issu de l'étape d'essorage d) subit en totalité une étape d'évapocristallisation e).
Dans une seconde variante, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le flux d'eaux-mères (1 bis) issu de l'étape d'essorage d) subit pour partie une étape d'évapocristallisation e), préférentiellement de 50 % à 99,9 % en poids dudit flux subissant l'étape d'évapocristallisation, de 0,1 % à 50 % en poids dudit flux étant réintroduit dans le distillat au niveau de l'étape de cristallisation c).
L'étape d'évapocristallisation e), réalisée dans un évapocristallisoir et en présence de solvant, préférentiellement un alcool aliphatique linéaire ou ramifié, permet la distillation dudit solvant et donc la formation d'un flux de solvant (2), ainsi que la formation d'un flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols (2 bis) après avoir atteint une matière sèche correspondant à un degré de sursaturation en 1,4:3,6-dianhydrohexitols suffisant pour engendrer une cristallisation. Ce degré de sursaturation est généralement atteint à partir d'une matière sèche de 75 %. De manière préférée, le solvant est choisi parmi un alcool aliphatique linéaire ou ramifié en C1-04, préférentiellement parmi le méthanol, l'éthanol, le propylène glycol et l'isopropanol, l'isopropanol étant le solvant tout préféré.
La sursaturation en 1,4:3,6-dianhydrohexitol d'une solution de 1,4:3,6-dianhydrohexitol, à
une température donnée, se définit comme le rapport de la masse du 1,4:3,6-dianhydrohexitol sur la masse de solvant de la solution, ramenée à la masse de 1,4:3,6-dianhydrohexitol sur la masse de solvant de la solution saturée à l'état pur.
Un degré de sursaturation de 1 correspond donc à une solution saturée en 1,4:3,6-dianhydrohexitol. Un degré de sursaturation inférieur à 1 correspond à une solution pour laquelle la cristallisation n'est pas possible.
Le procédé selon l'invention peut aussi comprendre une étape supplémentaire, la dite étape consistant en ce que les cristaux du flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols (2 bis) issu de l'étape d'évapocristallisation e), sont essorés au niveau d'une étape f) ce qui conduit à la formation d'une part d'un flux principal (3) riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols et d'autre part à la formation d'un flux d'eaux-mères (3 bis).
Selon une variante du procédé, ce flux principal (3) est réintroduit dans le distillat au niveau de l'étape c). Selon une autre variante, les cristaux sont récupérés dans le flux principal (3)

6 et constituent le produit final valorisable issu du procédé selon la présente invention, au même titre que les cristaux récupérés au niveau du flux principal (1).
Quant au flux d'eaux-mères (3 bis), il est selon une variante de l'invention réintroduit au niveau de l'étape d'évapocristallisation e), soit réintroduit selon une autre variante plus en amont du procédé global après en avoir éliminé le solvant de cristallisation, et plus précisément au niveau de l'étape a) de la fourniture de la solution du produit de déshydratation interne de l'hexitol de départ et / ou au niveau de l'étape b) de distillation de la solution du produit de déshydratation interne de l'hexitol.
Selon un mode particulier, l'ensemble du procédé objet de la présente invention peut être réalisé en continu.
Pratiquement, l'étape a) consiste à préparer une solution d'un produit de déshydratation interne d'un hexitol. Cette solution présente une concentration massique en 1,4:3,6-dianhydrohexitols comprise entre 65 % et 80 cYo, préférentiellement entre 70 %
et 75 cYo.
Cette solution est préférentiellement obtenue par élimination de l'eau d'une solution aqueuse initiale contenant au moins un hexitol. L'élimination de l'eau est réalisée par tous moyens bien connus de l'homme du métier, notamment par chauffage, en particulier par distillation sous vide. La solution aqueuse initiale est par exemple un produit commercialisé par la demanderesse sous l'appellation NEOSORB.
La solution contenant au moins un hexitol est aussi caractérisée en ce que l'hexitol est choisi parmi le sorbitol, le mannitol et l'iditol et leurs mélanges, et est préférentiellement le sorbitol.
On réalise alors la déshydratation dudit hexitol de manière à obtenir un 1,4:3,6-dianhydrohexitol.
Cette étape n'est aucunement limitante pour le procédé objet de la présente demande. Elle peut être réalisée selon l'un quelconque des procédés bien connus de l'homme du métier. A
ce titre, on peut citer le brevet CA 1 178 288 qui rappelle en sa page 14, lignes 3-8 qu'il est recommandé de conduire la réaction de déshydratation proprement dite sous une atmosphère de gaz inerte pour éviter des réactions d'oxydation, notamment lorsque des températures et durées de réaction relativement importantes sont envisagées.
Une variante selon la présente invention consiste donc à conduire cette étape de déshydratation sous une atmosphère de gaz inerte.

7 Le brevet US 4,861,513 décrit une réaction de déshydratation du sorbitol menée en présence simultanée de gaz inerte (azote) et d'un agent réducteur (hypophosphite de sodium) en vue de la préparation de mélanges de polyols particuliers, lesquels présentent une faible teneur (10 à 26%) en dianhydrosorbitol. Pour sa part, le brevet GB
613,444 déjà
évoqué décrit l'obtention, par déshydratation en milieu eau/solvant, d'une composition d'isosorbide qui est ensuite soumise à un traitement de distillation puis de recristallisation dans un mélange alcool/éther.
De manière préférée, les conditions de réalisation de cette étape de déshydratation sont les suivantes : la solution contenant l'hexitol obtenue après élimination de l'eau de la solution initiale, est introduite dans un réacteur. Simultanément, avant ou après l'introduction de la solution d'hexitol, le catalyseur de déshydratation est introduit dans le réacteur. Ce catalyseur peut être de tout type, tant qu'il permet la déshydratation de l'hexitol dans l'étape suivante. Ce catalyseur peut être un catalyseur hétérogène ou un catalyseur homogène. Il peut s'agir d'un catalyseur acide, en particulier d'un acide fort, ou de résines échangeuses d'ions, en particulier de résines échangeuses cationiques acides ou de catalyseurs de type zéolithe acide. Le catalyseur acide peut notamment être de l'acide sulfurique, de l'acide chlorhydrique, de l'acide para toluène sulfonique, de l'acide phosphorique, ou de l'acide méthane sulfonique. L'acide sulfurique est un catalyseur particulièrement préféré pour la fabrication de la composition selon l'invention.
La résine échangeuse cationique acide peut être une résine polystyrène sulfoné
telle que la résine AG50W-X12 de BioRad. La zéolithe acide peut être une zéolithe béta.
Le catalyseur de déshydratation est introduit dans des quantités permettant la réalisation de l'étape de déshydratation. En particulier, lorsqu'on utilise l'acide sulfurique, on préfère utiliser des quantités inférieures à 2 % en masse par rapport à la masse totale d'hexitol, de préférence inférieure à 1,5 %, tout préférentiellement inférieure à 1,2 %.
L'étape de déshydratation peut se faire sous vide, sous flux d'un gaz inerte, par exemple de l'azote, ou encore sous pression en autoclave, ces trois méthodes permettant de faciliter l'élimination de l'eau et ainsi déplacer l'équilibre de la réaction.
Pour réaliser l'étape de déshydratation, il est nécessaire d'apporter de la chaleur au réacteur.
Cette quantité de chaleur nécessaire dépend principalement de la nature et de la quantité de catalyseur utilisé et, dans une moindre mesure, des conditions de pression dans le réacteur

8 lors de l'étape de déshydratation. Pour apporter la chaleur nécessaire, la température à
l'intérieur du réacteur et sous laquelle est effectuée la réaction de déshydratation peut aller de 110 C à 400 C selon le catalyseur utilisé. Par exemple, lorsqu'on utilise, par rapport à la masse d'hexitol introduite, 1 % en masse d'acide sulfurique, on utilise de préférence une température supérieure ou égale à 135 C, avantageusement supérieure ou égale à 150 C.
Avantageusement, la température reste inférieure à 300 C.
A l'issue de l'étape de déshydratation, lorsque l'on utilise un catalyseur acide homogène, on réalise de préférence une étape de neutralisation du catalyseur.
L'étape b) consiste à distiller la solution issue de l'étape a). Cette distillation est conduite selon n'importe quelle technique accessible à l'homme du métier. Cette étape peut être réalisée dans tout type de distillateur permettant d'isoler les dianhydrohexitols. Cette étape est réalisée dans des conditions de vide, de température et de durée permettant d'isoler les dianhydrohexitols du reste des constituants de la composition. A titre d'exemple, on peut réaliser la distillation, jusqu'à ce que le dianhydrohexitol ne distille plus, à 50 mbar et à une température de 250 C ou encore à 5 mbar et à une température de 200 C.
Dans cette étape, le 1,4:3,6-dianhydrohexitol est l'isosorbide (1,4:3,6-dianhydro-sorbitol), l'isomannide (1,4:3,6 dianhydro-mannitol), l'isoidide (1,4:3,6-dianhydro-iditol) ou leurs mélanges et est préférentiellement l'isosorbide.
L'étape c) consiste à cristalliser le produit issu de l'étape b). Cette étape n'est pas limitante et peut être conduite selon tous les procédés connus de l'homme du métier. Par exemple, le distillat issu de l'étape b) est mis en solution dans un solvant du type alcool aliphatique linéaire ou ramifié, préférentiellement un alcool aliphatique linéaire ou ramifié en C1-C4, très préférentiellement le méthanol, l'éthanol, le propylène glycol et l'isopropanol, l'isopropanol étant le solvant tout préféré. Sa matière sèche est alors comprise entre 50 %
et 80 % de son poids total, et est préférentiellement d'environ 70 /0. Cette solution est ensuite refroidie lentement, dans un temps variant de 2 à 10 heures, et préférentiellement voisin de 5 heures, jusqu'à une température comprise entre 5 C et 25 C, préférentiellement entre 10 C et 20 C. Une amorce de 1,4:3,6-dianhydrohexitol recristallisé est ajoutée lorsque la température est voisine de 40 C afin d'initier la cristallisation. Les cristaux sont ensuite essorés dans une essoreuse et lavés avec un peu d'isopropanol (ou 2-propanol).
L'essorage des cristaux permet de dégager d'une part un flux principal (1) riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols et un flux d'eaux-mères (1 bis). Leurs teneurs massiques

9 respectives en matière sèche sont comprises entre 95 % et 99 % d'une part et entre 30 % et 35 % d'autre part, et leurs richesses en 1,4:3,6-dianhydrohexitols (ou teneurs en poids sec en 1,4:3,6-dianhydrohexitols) sont comprises entre 94,9 % et 98,9 % d'une part et 27 % et 32 % d'autre part.
On réalise ensuite une étape d'évapocristallisation sur les eaux-mères (1 bis). Celle-ci a lieu par évaporation dans un évapocristallisoir, par apport de vapeur saturée à
travers un échangeur thermique placé soit dans ledit évapocristallisoir, soit dans une boucle de recirculation. On crée ainsi un degré de sursaturation suffisant pour engendrer une cristallisation.
Dans les exemples de la présente Demande, on démontre que l'emploi de l'isopropanol qui correspond à la variante préférée de l'invention, permet de mettre en oeuvre des conditions tout à fait douces en matière de température et de pression. L'isopropanol présente en effet l'avantage de pouvoir être utilisé dans des conditions de températures proches de l'ambiante et de vide peu poussé.
On ensemence ensuite la solution sursaturée par introduction d'au moins une semence cristalline. Ladite semence consiste en une amorce de 1,4:3,6-dianhydrohexitol et peut être sous forme dispersée, dans un alcool aliphatique linéaire ou ramifié, préférentiellement un alcool aliphatique linéaire ou ramifié en C1-C4, très préférentiellement choisi parmi le méthanol, l'éthanol, le propylène glycol et l'isopropanol, l'isopropanol étant le solvant tout préféré.
La cristallisation se poursuit sous vide partiel maintenu constant.
L'évaporation est réalisée de telle manière à ce que l'on obtienne dans l'évapocristallisoir une agitation forte et bien contrôlée de la solution sursaturée. Le solvant qui s'évapore de ladite solution va en effet créer un phénomène de pompage qui agite fortement la solution. Ce phénomène permet d'agiter la solution avec une amplitude bien plus grande que celle qui serait générée par une agitation mécanique. Le solvant évaporé est alors soit éliminé de l'évapocristallisoir, ou condensé à l'intérieur de celui-ci. La matière sèche de la solution à l'entrée de l'évapocristallisoir est également ajustée de manière à obtenir la quantité de vapeur saturée nécessaire et suffisante au pompage.
L'évapocristallisation conduit à un flux de solvant (2), de manière préférentielle un flux d'isopropanol, et un flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols (2 bis). La teneur massique en matière sèche du flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols (2 bis) est

10 comprise entre 75 % et 90 cYo, et la richesse en 1,4:3,6-dianhydrohexitols (ou teneur en poids sec en 1,4:3,6-dianhydrohexitols) est comprise entre 67,5 % et 82,5 cYo.
Les cristaux du flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols (2 bis) issu de l'étape d'évapocristallisation peuvent ensuite être essorés (étape f). Cette étape f) permet de dégager un flux principal (3) riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols et un flux d'eaux-mères (3 bis). Les teneurs massiques en matière sèche de ces deux flux sont respectivement comprises entre 95 % et 99 % d'une part et entre 60 % et 82 %
d'autre part, et leurs richesses en 1,4:3,6-dianhydrohexitols (ou teneurs en poids sec en 1,4:3,6-dianhydrohexitols) sont comprises entre 94,5 % et 98,8 % d'une part et 48 % et 68 % d'autre part.

11 EXEMPLES
Exemple 1 Etape a) Dans un réacteur en verre de marque Schott, de contenance 10 L, muni d'une double-enveloppe alimentée par un bain thermostaté à circulation d'huile, d'une pâle d'agitation, d'un thermomètre, d'une tête de distillation associée à un réfrigérant et à une recette de distillation, on introduit 10 kg d'une solution de sorbitol à 70 % de matière sèche (soit 7000 g sec) commercialisée par la Demanderesse sous l'appellation NEOSORB 70/02, et 70 g d'acide sulfurique concentré. Le mélange obtenu est chauffé sous vide (pression d'environ 100 mbar) pendant 5 heures de façon à éliminer l'eau contenue dans le milieu réactionnel initial et celle provenant de la réaction de déshydratation du sorbitol. Le brut réactionnel est ensuite refroidi vers 100 C puis neutralisé avec 110,4 g d'une solution de soude à 50% (en poids).
Etape b) La composition d'isosorbide ainsi neutralisée est ensuite distillée sous vide (pression inférieure à 50 mbar). On obtient 3900 g de distillat brut d'isosorbide de pureté 98,0 %
mesurée en Chromatographie en Phase Gazeuse (CPG).
Etape c) Le distillat brut d'isosorbide est ensuite mis en solution dans l'isopropanol (ou 2-propanol), à
une température de 60 C, de façon à obtenir une solution à 70 % de matière sèche (MS).
Cette solution est transférée dans un cristallisoir agité de 8 litres muni d'une double-enveloppe alimentée en eau, puis est refroidie lentement, en l'espace de 5 heures, jusqu' à
une température de 20 C. A 40 C, la sursaturation de la solution est de 1,23 et une amorce d'isosorbide recristallisé est ajoutée afin de provoquer la cristallisation.
Etape d) A la fin de l'opération, les cristaux sont séparés de la suspension obtenue dans une essoreuse et lavés avec du 2-propanol. Après séchage sous vide, on obtient un flux principal (1) contenant 3125 g de cristaux d'isosorbide secs de pureté égale à 99,9 %
mesurée en CPG. Le rendement en isosorbide de cristallisation est de 81,7 /0. Le flux d'eaux-mères (1 bis) (masse 2380 g) a une matière sèche de 32,5 /0, présente une pureté en isosorbide de 90,4 % mesurée en CPG par rapport à la matière sèche et une sursaturation égale à 0,27.
Etape e)

12 Le flux d'eaux-mères (1 bis) est transféré dans un réacteur de 5 litres équipé
d'une double-enveloppe alimentée par un bain thermostaté à circulation d'eau, d'une pâle d'agitation, d'un thermomètre, d'une tête de distillation munie d'une vanne associée à un réfrigérant et à une recette de distillation pour réaliser l'étape d'évapocristallisation. La solution est chauffée à
.. 40 C sous vide (pression 100 mbar) afin de permettre la distillation de l'isopropanol. Le vide est ensuite progressivement augmenté ce qui a pour effet de baisser progressivement la température pendant la distillation de l'isopropanol. Lorsque la température de la solution atteint 30 C, la pression est de 60 mbar, la matière sèche est de 85 % et la sursaturation est égale à 3,53. Une amorce d'isosorbide recristallisé est ajoutée afin de provoquer la cristallisation. Après avoir fermé la vanne de la tête de distillation, le vide est progressivement augmenté ce qui a pour effet de baisser progressivement la température tout en maintenant une matière sèche constante par reflux total de l'isopropanol sous ébullition. Lorsque la pression atteint 30 mbar, la température est de 20 C.
Le flux d'isopropanol distillé (2) est de 1470 g. Le choix de l'isopropanol permet de travailler dans des conditions particulièrement douces , comme en témoigne la température à la fin de la cristallisation.
Etape f) Les cristaux sont séparés de la suspension obtenue (2 bis) dans une essoreuse et lavés avec du 2-propanol. Après séchage sous vide, on obtient un flux principal (3) contenant 390 g de cristaux d'isosorbide de pureté égale à 99,7 % mesurée en CPG. Le rendement en isosorbide de l'évapocristallisation est de 55,5%. Les flux (1) et (3) de cristaux sont réunis et constituent un flux de 3515 g d'isosorbide de pureté égale à 99,87% mesurée en CPG. Le rendement global de cristallisation par rapport au distillat brut d'isosorbide mis en oeuvre est égal à 90,1% massique. Le flux d'eaux-mères (3 bis) est de 510 g et présente une matière sèche de 75,5 % avec une pureté mesurée en CPG de 80,8 % par rapport à la matière sèche. Ce flux (3 bis) est ensuite concentré à sec afin de récupérer l'isopropanol, puis conservé en vue d'être réintégré lors d'une prochaine production dans l'étape a) du procédé.
Exemple 2 On répète l'exemple 1 jusqu'à l'étape f).
A ce niveau, les flux (1) et (3) ne sont pas réunis comme dans l'exemple 1, mais le flux principal (3) issu de l'étape f) est recyclé en totalité au niveau de l'étape c) de cristallisation.
Après essorage et séchage des cristaux comme indiqué au niveau de l'étape d) de l'exemple 1, on obtient 3442 g de cristaux secs de pureté égale à 99,95 % mesuré par CPG
avec un

13 rendement global de cristallisation par rapport au distillat brut d'isosorbide mis en oeuvre de 88,3 % massique.
Exemple 3 On applique au procédé selon l'invention un fonctionnement en mode continu.
Dans un premier temps, on réalise une cristallisation selon l'exemple 1. Après 5 heures, quand la température de 20 C est atteinte, on alimente le cristallisoir à un débit de de 1000 g/h par un mélange de distillat d'isosorbide et d'isopropanol de matière sèche égale à 70 %. On extrait en continu du cristallisoir un flux de cristaux à un débit équivalent au débit d'alimentation en mélange distillat d'isosorbide / isopropanol.
Ce flux est séparé en continu sur une essoreuse en un flux (1) riche en cristaux (environ 550 g/h séchés de pureté égale à 99,9 %) et en un flux (1 bis) d'eaux-mères. Le flux (1 bis) d'un débit environ égal à 440 g/h est introduit en continu dans un évapocristallisoir et on applique les conditions de vide et température décrites dans l'exemple 1 permettant d'évaporer l'isopropanol et d'augmenter la matière sèche afin de provoquer la cristallisation des cristaux.
Lorsque la matière sèche de 85 % et la température de 20 C sont atteintes, un flux (2) d'un débit d'environ 265 g/h de distillat d'isopropanol est obtenu en régime équilibré. On extrait en continu du cristallisoir un flux (2 bis) de cristaux permettant de garder un niveau constant dans l'évapocristallisoir, soit environ 175 g/h.
Ce flux (2 bis) est séparé en continu sur une essoreuse en un flux (3) riche en cristaux (environ 70 g/h séchés de pureté égale à 99,6 %) et en un flux (3 bis) bis d'eaux-mères. Les flux (1) et (3) de cristaux sont réunis et constituent un flux de 620 g/h d'isosorbide de pureté
égale à 99,87 % mesurée en CPG. Le rendement global de cristallisation par rapport au flux continu d'alimentation de distillat brut d'isosorbide est égal à 88,6 %
massique. Le flux d'eaux-mères (3 bis) d'environ 105 g/h est concentré à sec pour récupérer l'isopropanol, puis recyclé dans l'étape b) du procédé.
Cet exemple démontre que le procédé selon l'invention s'accommode parfaitement d'un fonctionnement en continu, ce qui est un atout en termes de rentabilité d'un procédé
industriel.

14 Exemple 4 On répète l'exemple 3 jusqu'à équilibrage des différents flux d'alimentation et de sortie des 2 cristallisoirs. Le flux de cristaux essorés (3) issus de l'évapocristallisoir est ensuite réintroduit en continu dans le premier cristallisoir en diminuant d'autant le débit d'alimentation de distillat d'isosorbide afin de garder le niveau du cristallisoir constant. Le flux de cristaux (1) issu du premier cristallisoir s'équilibre à un débit de 555 g/h de cristaux essorés et séchés avec une pureté de 99,95 % mesurée en CPG. Le rendement global de cristallisation par rapport au flux continu d'alimentation de distillat brut d'isosorbide est égal à 88,1 %
massique.
Comme l'exemple précédent, cet exemple démontre que le procédé selon l'invention s'accommode parfaitement d'un fonctionnement en continu, ce qui est un atout en terme de rentabilité d'un procédé industriel.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de fabrication de cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols comprenant les étapes de :
a) fournir une solution d'un produit de déshydratation interne d'au moins un hexitol b) distiller la solution issue de l'étape a) de manière à obtenir une solution d'au moins un

1,4:3,6-dianhydrohexitol c) cristalliser le 1,4:3,6-dianhydrohexitol issu de l'étape b) d) essorer les cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitol issus de l'étape c) ce qui conduit à un flux riche en cristaux (1) et à un flux d'eaux-mères (1 bis) et caractérisé en ce que tout ou partie du flux d'eaux-mères (1 bis) subit une étape d'évapocristallisation e) en présence de solvant, ce qui conduit à la formation d'un flux de solvant (2) et à la formation d'un flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols (2 bis)

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flux d'eaux-mères (1 bis) issu de l'étape d'essorage d) subit en totalité une étape d'évapocristallisation e).

3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flux d'eaux-mères (1 bis) issu de l'étape d'essorage d) subit pour partie une étape d'évapocristallisation e), 50 % à 99,9 %
en poids dudit flux subissant l'étape d'évapocristallisation, et 0,1 % à 50 %
en poids dudit flux étant réintroduit dans le distillat au niveau de l'étape de cristallisation c).

4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le solvant dans l'étape e) d'évapocristallisation est choisi parmi un alcool aliphatique linéaire ou ramifié en C1-C4, préférentiellement parmi le méthanol, l'éthanol, le propylène glycol et l'isopropanol, l'isopropanol étant le solvant tout préféré.

- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les cristaux du flux riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols (2 bis) issu de l'étape d'évapocristallisation e), sont essorés au niveau d'une étape f) ce qui conduit à la formation d'une part d'un flux principal (3) riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols et d'autre part à la formation d'un flux d'eaux-mères (3 bis).

6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ce flux principal (3) riche en cristaux de 1,4:3,6-dianhydrohexitols est réintroduit dans le distillat au niveau de l'étape c).

7 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les cristaux du flux principal (3) sont récupérés.

8 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le flux d'eaux-mères (3 bis) est réintroduit au niveau de l'étape d'évapocristallisation e).

9 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le flux d'eaux-mères (3 bis) est réintroduit au niveau de l'étape a) de la fourniture de la solution du produit de déshydratation interne de l'hexitol de départ et / ou au niveau de l'étape b) de distillation de la solution du produit de déshydratation interne de l'hexitol, après en avoir éliminé le solvant de cristallisation.

- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé
en ce que l'ensemble du procédé est réalisé en continu.

11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'hexitol est choisi parmi le sorbitol, le mannitol et l'iditol et leurs mélanges, et est préférentiellement le sorbitol.

12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le 1,4:3,6-dianhydrohexitol est l'isosorbide, l'isomannide, l'isoidide ou leurs mélanges et est préférentiellement l'isosorbide.