Procédé d'obtention de percîdoréthylène pur, à partir d'un mélange contenant du perchloréthylène, du trichloréthylène, et du tétrachloréthane symétrique
La présente invention a pour objet un procédé d'obtention de perchloréthylène pur, à partir d'un mélange contenant du perchioréthylène, du trichior- éthylène et du tétrachloréthane symétrique.
Jusqu'à ce jour, la séparation du perchloréthylène à l'état de haute pureté à partir de tels mélanges n'a pas été réalisée de manière efficace à l'aide d'une slmple distillation fractionnée. Une distillation fractionnée directe de matières de départ contenant du tétrachloréthane symétrique en concentration notable donne inévitablement un perchioréthylène souillé d'impuretés indésirables. Certaines de ces Impuretés ne sont pas décelables dans le mélange de départ contenant le perchloréthylène et soumis à la distillation fractionnée.
Le procédé selon la présente invention se propose d'obtenir un perchloréthylène de pureté exceptionnellement élevée à partir de mélanges contenant du perchloréthylène, du trichloréthylène et du tétrachlor- éthane symétrique, au moyen d'une combinaison particulière de distillation.
Il est caractérisé en ce que l'on sépare par une première distillation au moins la majeure partie du trichloréthylène du mélange, obtenant ainsi un deuxième mélange formé principalement de perchloréthylène et de tétrachloréthane, en ce que, par une deuxième distillation on réduit la concentration du tétrachloréthane dans ledit mélange à moins de 2 % en poids, obtenant ainsi un troisième mélange contenant du perchioréthylène et presque exempt de tétrachloréthane, puis en ce que l'on sé- pare par une troisième distillation le perclîloréthylène pur de ce troisième mélange.
Ce procédé peut tre appliqué à l'obtention de perchloréthylène très pur à partir des produits résultant de la réaction de la vapeur de tétracliloréthane symétrique avec du chlore gazeux à température élevée, par exemple de 150 à 4500 C, en présence d'un catalyseur de déchlorhydratation tel que du charbon imprégné d'une solution de chlorure de baryum (voir brevet des USA No 2139219). En plus du perchloréthylène, ce procédé fournit du trichloréthylène en quantité variable. On se trouve donc en présence de mélanges de ces deux hydrocarbures chlorés non saturés et de tétrachioréthane symétrique de départ non transformé.
Comme le taux de conversion du tétra chloréthane est fréquemment inférieur à 100%, soit par exemple 80 ou 90 %, il existe une concentration notable de tétrachloréthane dans le produit de réaction.
En plus du tétrachloréthane, du perchloréthylène et du trichloréthylène, la matière de départ peut contenir divers autres composés chlorés en faible concentration. En général, la concentration de chacun de ces antres composés chlorés est inférieure à 1 %, et plus normalement inférieure à 0,5 % en poids de la composition de départ. Parmi ces constituants mi- neurs, dont la présence est fréquente en raison de leur formation au cours de la préparation du perchloréthylène à partir du tétrachloréthane, on trouve des hydrocarbures moins chlorés que le trichloréthylène, tel que le mono- et le dichloréthylène.
Ces composés de degré de chloruration inférieur ont des points d'ébullition inférieurs à celui du trichloréthy- lène et sont désignés par l'expression légers dans le présent t exposé. Des composants bouillant au-des- sus du tétrachloréthane, tels que le pentachloréthane, l'hexachloréthane, l'hexachlorobutadiène, et éven tellement l'hexachlorobenzène, peuvent tre également présents. Ils sont appelés lourds dans le présent exposé.
La matière de départ du procédé selon l'invention
peut contenir, en poids, de 5 à 15 % de tétrachlor
éthane symétrique, de 10 à 75 % de tfichloréthylène,
et de 25 à 75 % de perchloréthylène.
Le procédé selon l'invention peut tre mis en
oeuvre de la manière suivante:
On introduit le mélange d'hydrocarbures chlorés
condensés pratiquement exempt de matières inorganiques dans une colonne de distillation, au niveau
d'un plateau intermédiaire, par exemple dans une
colonne à plateaux, une colonne à garnissage ou un
appareil analogue, que l'on fait fonctionner de manière que la fraction de tte comprenne le trichlor
éthylène et les constituants volatils ou légers , s'il y en a. Sous pression atmosphérique, ou voisine de la pression atmosphérique, la distillation s'effectue à des températures de colonne égaies ou voisines du point d'ébullition du trichloréthylène, soit 87 ou
880 C.
La fraction de queue de cette première distillation est pauvre en trichloréthylène et riche en perchloréthylène et en tétrachloréthane. Si l'on désire que le trichloréthylène de la fraction n de tte soit exempt de produits moins volatils, on conduit cette première distillation de manière à envoyer dans la fraction de tte un peu moins de la totalité du trichloréthylène, de sorte que la fraction de queue contient une concentration appréciable mais faible de trichioréthylène. Si ce n'est pas le cas, on peut conduire la distillation de manière que la fraction de queue soit exempte de trichloréthylène.
On soumet ensuite la fraction de queue de cette première distillation à une seconde distillation, de préférence dans une seconde colonne à plateaux ou appareil de distillation analogue. On introduit la fraction au niveau d'un plateau intermédiaire d'une co lonne opérant t dans des conditions de pression et de température convenant à l'obtention, comme fraction de tte, de perchloréthylène accompagné de composants volatils éventuels tels du trichloréthylène susceptible de se trouver dans la fraction traitée. Dans le cas où la pression dans la colonne est voisine de la pression atmosphérique, on opère donc à une température voisine du point d'ébullition normal du perchloréthylène, soit à environ 120-1210 C.
Cette seconde distillation sépare un perchloréthylène brut sensiblement exempt de tétrachloréthane, c'est-à-dire en contenant moins de 2 % et de préférence moins de 0,5 % en poids. La fraction de queue contient comme constituant principal pratiquement la totalité du tétrachloréthane de départ.
Après avoir condensé la fraction de tte de cette seconde distillation, on introduit le courant liquide résultant au niveau d'un plateau intermédiaire d'une troisième colonne de distillation destinée à séparer les substances bouillant aux températures inférieures au point d'ébullition du perchloréthylène. Le composant principal de la fraction de tte résultant de cette opération est normalement constitué par la faible quantité de trichloréthylène pouvant tre présente dans le système.
Afin d'avoir la certitude que la fraction de queue soit complètement exempte de trichloréthylène et de composés chlorés volatils, on peut conduire la distillation de manière que la fraction de tte contienne une très petite proportion de perchloréthylène. La fraction de queue de cette troisième distillation consiste en perchloréthylène de haute pureté.
I1 est dans la plupart des cas inutile d'opérer à une pression différente de la pression atmosphérique, bien qu'on puisse le faire à des températures de colonne appropriées.
Exemple
On a introduit à un débit de 11,8 kg/h un mélange organique brut de la composition indiquée cidessous, au niveau du 24e plateau compté depuis le sommet dans une colonne de distillation de 3,66 m de hauteur et de 8,9 cm de diamètre d'un nombre de plateaux théoriques de 36.
Composant /o en poids
Trichloréthylène 68,0
Perchloréthylène 23,5
Tétrachloréthane (symétrique) 6,8
Pentachloréthane 0,7
Hexachloréthane 1,0
On a fait travailler la colonne à un taux de reflux de 6 à 1, en maintenant la température au niveau du plateau d'entrée à environ 87,80 C.
On a obtenu une fraction de tte contenant 99,86 % en poids de trichloréthylène et 0,14 % en poids de chlorure de di- et triacétyle; la fraction de queue, c'est-à-dire le produit recueilli au fond de la colonne a présenté la composition suivante, telle que déterminée par analyse aux rayons infrarouges:
Composé /o en poids
Trichloréthylène 2,1
Perchloréthylène 84,6
Tétrachloréthane (symétrique) 15,9
Pentachloréthane 0,58
Hexachlorobenzène 0,1
On a alors introduit cette fraction de queue dans une colonne de 48 plateaux, de 4,88 m de hauteur et 10,16cl de diamètre, le plateau d'entrée étant le 36e à partir du sommet de la colonne et le débit d'alimentation étant de 3,85 kg/h.
On a fait travailler la colonne à une température d'environ 1230 C au niveau du plateau d'entrée, en maintenant un reflux automatique. On a obtenu comme fraction de tte un mélange contenant en poids 99,7 % de perchlor éthylène, 0,09 % de trichloréthylène, 0,18 % de trans-dichloréthylène et 0,03 % de chlorure de diet tri acétyle. La fraction de tte n'a pas contenu de concentration de tétrachloréthane décelable par analyse infrarouge.
La composition de la fraction de queue de cette seconde distillation a été la suivante:
Composant O/oenpoids
Perchloréthylène 2,7
Tétrachloréthane (symétrique) 94,4
Pentachloréthane 1,2
Hexachloréthane 1,5
On a introduit, à raison de 2,81 kg/h, la fraction de tte condensée consistant essentiellement en perchloréthylène et en trichloréthylène, dans une troisième colonne de distillation de 96,6 cm de hauteur et 5,08 cm de diamètre, comportant t 37 plateaux théoriques. On a effectué ladite introduction au 13e plateau à partir du sommet de la colonne et on a fait travailler la colonne à un taux de reflux de 250 à 1. On a maintenu la température au plateau d'entrée approximativement au point d'ébullition normal du perchloréthylène, soit 1210 C.
On n'a pas laissé la température de la vapeur formant la fraction de tte dépasser 1210 C et on l'a maintenue la plupart du temps à 116-1200 C.
La fraction de queue de cette troisième distillation a été constituée par du perchioréthylène complètement pur. La fraction de tte a été presque uniquement formée de perchloréthylène, accompagné de la petite proportion de trichloréthylène introduite dans la colonne.
Si, par contre, on séparait le perchioréthylène par distillation d'un mélange contenant plus de 2 % de tétrachloréthane symétrique, le perchioréthylène ainsi séparé serait contaminé par des substances, telles que le dichloréthylène et le chlorure de di-et de triacétyle, en concentrations notables.