Procédé pour augmenter la teneur en SOs de matières organiques sulfonées. La présente invention se rapporte à un procédé pour augmenter la teneur en S03 de matières organiques sulfonées et en particu lier, mais non exclusivement, d'huiles et de cires saponifiables sulfonées.
Selon la pratique habituelle de production d'huiles et de cires saponifiables sulfonées, on soumet la matière grasse à la sulfonation avec n'importe quel agent approprié de sufona- tion, tel que l'acide sulfurique, l'acide chloro- sulfonique, le S03, etc.
La quantité de S03 organiquement combiné avec l'huile ou la cire grasse, peut habituellement varier dans de certaines limites selon la méthode parti culière employée et selon les conditions main tenues pendant la sulfonation. Cependant, dans tous les cas, les produits sulfonés obte nus par le procédé conventionnel de sulfona- tion, ne contiennent pas plus de 10 % environ de S03 combiné .organiquement et, dans la plupart des cas, la teneur en S03 se trouve dans les limites comprises entre environ 4 et 9 %.
Bien que ces huiles et cires saponi- fiables sulfonées ordinaires aient trouvé un grand emploi dans bien des domaines, elles présentent de l'instabilité dans certaines con ditions. Elles tendent à se séparer et à se dé composer à la longue ou en présence de solu tions aqueuses, acides ou salines, en formant une boue. Lorsque de tels produits sulfonés sont par exemple employés pour les traite ments de textiles, la séparation et la décom position conduisent à la souillure des fibres.
On a trouvé que la stabilité de matières organiques sulfonées et en particulier des huiles et des cires saponifiables sulfonées peut être grandement améliorée, en augmentant la teneur en S03 combiné organiquement, par exemple jusqu'à une valeur supérieure à 10 %. De tels produits sont également particulière ment résistants ià la formation de boue ou à la séparation de dépôts gras, à la longue, ou en présence d'acides ou de sels. Cependant, ces produits à teneur accrue en S03 ne sont pas facilement produits par sulfonation di recte.
Pour obtenir des produits fortement sul- fonés, on a déjà proposé dans certains cas d'oxyder et d'hydroxyler des matières grasses à poids moléculaire élevé, de manière à créer un plus grand nombre de points d'introduc tion possible de groupes sulfo, en permettant ainsi aux composés d'être sulfonés à un plus haut degré, mais ces procédés d'oxydation et d'hydroxyla.tion n'ont pas un haut rendement en les matières désirées.
Dans tous les cas, il n'est pas facilement possible d'augmenter di rectement la teneur en S03 de ces produits d'acide gras ou huileux au-dessus de 10%, sans recourir à des procédés difficiles et longs, entraînant un fort accroissement du prix des matières premières et nécessitant un appareillage plus coûteux ayant un moins bon rendement en produit sulfoné désiré.
On a constaté que les huiles ou les acides gras sulfonés ordinaires, contenant moins de 10% de SO;, renferment des quantités im portantes de matières non sulfonées qui ten dent à créer l'instabilité des produits. De plus, on a. constaté que, lorsque ces matières non sulfonées sont partiellement enlevées pour laisser un produit de teneur accrue en S03, la, stabilité de la matière sulfonée sera grandement améliorée.
L'invention se rapporte à un procédé de traitement d'un mélange contenant des ma tières organiques sulfonées et des composés non sulfonés, en vue d'augmenter la teneur en matières sulfonées de ce mélange. Cette séparation se fait en soumettant le mélange à l'action d'un solvant organique liquide capa ble de dissoudre les composés non sulfonés et de former avec eux, sans adjonction d'un autre liquide, une couche se séparant des ma tières organiques sulfonées. Il faut employer une quantité de solvant assez grande pour qu'il ne soit pas en totalité absorbé dans les matières organiques sulfonées. Les composés non sulfonés s'étant dissous, on amène le mélange obtenu à se séparer en deux couches bien distinctes, par exemple simplement en le laissant reposer.
Il est alors facile d'enlever la couche liquide, qui a absorbé les impuretés. de la partie qui contient les matières orga niques sulfonées concentrée. Les solvants choisis qu'on emploie permettent donc de concentrer les composés sulfonés dans les ma- tières à traiter parce qu'ils ont un pouvoir solvant préférentiel pour les composés non sulfonés.
Il faut remarquer que les solvants peu vent être emplovés chacun pour son compte ou mélangés ensemble pour servir aux opé rations d'extraction. et que, d'autre part, si l'on fait plusieurs extractions successives, il n'est pas nécessaire d'employer plusieurs sol vants successifs distincts, mais que le même solvant (qui peut donc être formé d'un mé lange de plusieurs d'entre eux) peut servir seul à toute la suite des opérations d'extrac tions successives qui peuvent être nécessaires pour obtenir la concentration voulue des ma tières sulfonées.
Il faut remarquer encore que l'emploi de ces solvants permet de supprimer l'eau qu'on devait ajouter jusqu'ici pour faciliter l'élimi nation des produits indésirables dans les dif férents stades de la. concentration, en notant bien, toutefois, que si une addition d'eau était effectuée, cela ne modifierait pas le pouvoir des solvants, ni la valeur du procédé.
Parmi les solvants pouvant être employés, nous citerons des hydrocarbures aromatiques et aliphatiques halogénés, facilement volatili- sables. qui possèdent justement cette pro priété de dissoudre la partie non sulfonée d'une masse de matière grasse sulfonée, sans qu'il faille leur adjoindre de l'eau.
De préférence peuvent être employés: les bichlorures d'alcoylènes contenant de 2 à 5 atomes de carbone et, tout spécialement, le dichlorure d'éthylène et le diehlorure de propylène. Ces dichlorures d'alcoylènes sont donc des solvants différentiels particulière ment appropriés pour être employés avec les acides gras et les huiles grasses sulfonées. On les emploie généralement à la température ordinaire, de préférence, ou à des tempéra tures légèrement inférieures.
D'autres sol vants chlorés, tels que le chloroforme, l'ortho- dichlorbenzène, le dichloréthyléther, le tri- chlorbutane, etc., peuvent également être em ployés.
Pour utiliser ces solvants, qui peuvent être employés en mélange, mais qui sont de préférence utilisés individuellement, on peut procéder comme suit: On traite le produit sul foné, par exemple l'huile ou l'acide gras sul- foné, avec le même volume ou poids de sol vant, ou avec un volume ou poids essentiel lement plus grand, le rapport préféré du sol vant au produit sulfoné étant de 1 à 4 vo lumes du premier pour un volume du der nier.
Après brassage et mélange complet, on laisse reposer la mixture et celle-ci se sépare en deux couches, une couche contenant le pro duit sulfoné de concentration accrue en SOg et l'autre couche contenant la plus grande par tie du solvant. avec une forte quantité de pro duits non sulfonés. Cette extraction peut être répétée plusieurs fois et elle peut être ex6cu- tée à des températures variant entre la tem pérature ordinaire et 0 C ou même moins.
La couche supérieure, qui contient les produits sulfonés de concentration accrue en S03, peut ensuite être chauffée pour volati liser et pour enlever par distillation le sol vant qu'elle contient, de manière que l'on ob tienne une huile ou un acide gras sulfoné de teneur accrue en S03 variant de 10 à 16 ou même plus.
L'autre couche peut être trai tée pour en enlever le solvant volatil et pour récupérer ce dernier, et le résidu peut ensuite être utilisé comme matière première pour une nouvelle sulfonation. Généralement, une di minution de température donne une sépara tion plus satisfaisante et augmente l'effica cité .d'une telle séparation.
Voici quelques exemples d'exécution du procédé selon l'invention, ces exemples étant donnés à titre simplement illustratif et non limitatif.
Exemple <I>1:</I> 1000 gr d'huile d'olive sulfonée, dont la teneur en SOs est de 8,56%, sont soumis trois fois de suite à l'extraction à une température de 10 C; pour chaque extraction, on utilise 2000 gr de dichlorure de propylène. Après chaque extraction, on sépare la couche infé rieure, contenant le plus de solvant et les ma tières non sulfonées extraites.
Quand on a enlevé de la couche supérieure finale le sol vant qui y est contenu, elle donne 545 gr d'huile d'olive sulfonée ayant une teneur en S03 de 11,1%. Ainsi, le<B>70%</B> environ du S03 présent à l'origine a été récupéré dans le produit final sulfoné.
<I>Exemple 2:</I> 500 gr d'huile d'olive sulfonée, dont la teneur en S03 est de 8,12<B>%,</B> sont soumis deux fois à l'extraction avec du dichloréthyléther, à une température de 0 C. On détermine pour chacune des opérations d'extraction la quantité de dichloréthyléther nécessaire en se rapportant au volume d'huile d'olive sulfonée à traiter; pour 1 volume d'huile d'olive, on prend 2 volumes du solvant organique liquide. On sépare ensuite la couche supérieure finale contenant le produit sulfoné de forte teneur en S03, de la couche inférieure contenant une forte proportion de matière non sulfonée.
Après enlèvement du solvant de la couche supérieure séparée, on obtient 245 gr d'une huile d'olive sulfonée ayant une teneur en Soi de 11,251o'.
Exemple <I>3:</I> 1000 gr d'acide oléique sulfoné, ayant une teneur en S03 de 8,87%, sont soumis à une seule opération d'extraction, mais en utili sant 3 volumes de dichlorure d'éthylène pour un volume d'acide oléique sulfoné. On ob tient 623 gr d'acide oléique sulfoné ayant une teneur en S03 de 13,35%, ce qui repré sente une récupération d'environ 94 % du S03 original.
Exemple 1000 gr d'acide oléique sulfoné, ayant une teneur en SOs de 9,37%, sont soumis à l'ex- traction deux fois avec 2000 cmg de dichlorure d'éthylène chaque fois. et à la température ordinaire. Après enlèvement du solvant du produit sulfoné, on obtient 565 gr d'acide oléique sulfoné ayant une teneur en SOs de 15,84%.
<I>Exemple 5:</I> 300 gr d'acide oléique sulfoné, ayant une teneur en SO., de 8,5 %, sont soumis à l'extrac tion deux fois avec 1200 cin' d'ortho-dichlor- benzène chaque fois et à 0 C. Après sépara tion de la couche inférieure et distillation de la couche supérieure pour enlever le solvant, on obtient 140 gr d'acide oléique sulfoné ayant une teneur en SO de<B>15,35%,</B> corres pondant à une récupération d'environ 84,5% du S03 original.
Dans chacun des exemples ci-dessus, le solvant a. été bien mélangé avec le produit sulfoné et. après agitation parfaite, on a laissé se séparer la mixture à une température abais sée, si nécessaire, pour que la séparation se fasse mieux. Si désiré, la. séparation peut être accélérée en employant une machine cen trifuge. Bien que la quantité de solvant em ployée pour chaque extraction soit variable, on a. trouvé que 1 à 4 volumes environ de solvant pour un volume de produit sulfonr,. donne la vitesse de séparation la meilleure et la concentration la plus efficace en SO.; dans la couche supérieure, par un nombre d'extrac tions minimum.
On peut employer des rap ports de solvant à. produit sulfoné plus petits ou plus grands, mais de trop petits volumes de solvant peuvent se dissoudre entièrement dans le produit sulfoné, tandis que de trop grands volumes peuvent ne pas donner une séparation efficace. Le volume de solvant uti lisé et le nombre des extractions exécutées, dépendent entièrement de la quantité de SO.; combiné désirée dans le produit final.
Lorsque le produit formé d'une huile ou d'un acide gras sulfoné doit être utilisé dans un milieu presque neutre ou seulement faible ment acide, on a trouvé qu'un pourcentage en S0; combiné compris entre 10 et 1,3% est satisfaisant; tandis qu'une acidité plus forte, que donne par exemple 1 % ou plus de HCl, peut rendre plus désirable un produit ayant une teneur en SO;, combiné de plus de 13%, si cette teneur augmente sa stabilité dans un tel milieu.
Comme déjà mentionné, les produits ob tenus ont non seulement une teneur accrue en SO.,, mais ils ont une stabilité améliorée en particulier vis-à-vis de milieux contenant des quantités importantes d'acides ou de sels. Et cette stabilité augmentée est plus impor tante qu'on ne l'espérait de l'accroissement de la teneur en SO-;
. La matière obtenue pré sente aussi des caractéristiques particulière ment désirables dues à ce que la quantité de matière non sulfonée qu'elle contient. est mi nime et à. la disparition pratique des produit hydrolytiques secondaires se formant pendant le lavage et la neutralisation qui suivent la ul f ovation.
Les matières ii, teneur accrue en S03, ob tenues comme décrit ci-dessus, sont utilisables dans un grand nombre d'applications indus trielles, ainsi: le produit sulfoné ayant une teneur de<B>13.35</B> % en S03, obtenu comme indiqué à l'exemple 3, peut facilement être utilisé pour la teinture (le fibres textiles.
Lorsque l'on ajoute environ<B>0-2.) à 0,5</B> 5o de la matière sulfonée ii un milieu aqueux acidifié contenant le colorant, la matière agit comme agent de pénétration à grand pouvoir mouil lant et elle sera plus stable. Elle ne se décom posera. pas avec séparation d'acide oléique libre et en formant des triches sur la matière textile, qui s'opposent à la teinture.
Pour le finissage du tissu, on peut em ployer les produits à forte teneur en S03 dé crits aux exemples 1 à 5, en présence de grandes quantités de gommes et de sels, tels due des sulfates, par exemple du sulfate de magnésium, sans qu'il se produise de "relar- gage" de dépôts gras, comme cela arrive avec des produits ordinaires sulfonés.
Les produits des exemples 1 à 5 peuvent être utilisés avantageusement comme agents mouillants et agents de dispersion. Par exem ple, du soufre en poudre peut être mouillé avec succès par l'incorporation d'acides gras sulfonés ou de dérivés d'acides gras sulfonés ü, forte teneur en SO.,, tels que décrits ci- dessus, même en proportion aussi petite que 1%.
De plus, les dispersions de soufre ou de produits similaires, résultantes, restent sta bles cri présence d'acide chlorhydrique ou d'autres acides fréquemment utilisés dans les pulvérisations insecticides, les solutions de la vage et d'aspersion des fruits, etc. Des résul tats semblables aussi satisfaisants ne peuvent pas être obtenus avec des huiles ou des sa vons sulfonés ordinaires.
Bien que dans ce qui a été décrit ci-dessus on ait indiqué l'huile d'olive et l'acide oléique comme matières sulfonées à soumettre au pro cédé de séparation selon l'invention, il est également possible d'utiliser ce procédé avec:
huile de ricin sulfonée, huile de céréale sul fonée, huiles de poisson sulfonées, huile de ca chalot sulfonée, huile de pied de b#uf sulfo- née, huile de lin sulfonée, huile de saindoux sulfonée, huile de colza sulfonée, huile de soya sulfonée, huile de coton sulfonée, etc. et leurs acides gras correspondants sulfonés. Des composés sulfonés d'esters autres que les gly cérides peuvent également être traités.
Ce procédé de concentration peut égale ment, quoique avec moins d'avantages, être appliqué à d'autres composés aliphatiques., non saturés, sulfonés et à des composés ali phatiques, saturés, sulfonés ou à des combi naisons sulfonées contenant des alcools, des aldéhydes et des cétones, gras, supérieurs, tels que par exemple ceux contenant de 8 à 24 atomes de carbone.
Si on le désire, le procédé d'extraction ou de séparation de la présente invention peut être appliqué à des produits sulfonés conte nant d'autres pourcentages de S03 que 4 à 10 %, indiqués comme étant ceux obtenus par sulfonation ordinaire.