FR3130815A1 - Procede de preparation d'hydrate d'hydrazine en presence d’un agent anti-mousse - Google Patents
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Abstract
PROCEDE DE PREPARATION D'HYDRATE D'HYDRAZINE EN PRESENCE D’UN AGENT ANTI-MOUSSE L’invention porte sur un procédé de préparation d’hydrate d’hydrazine, comprenant une étape d’hydrolyse d’une azine dans une colonne de distillation en présence d’au moins une silicone de formule polydialkylsiloxane, polydiarylsiloxane ou polyalkyl-arylsiloxane. L’invention porte également sur l’utilisation d’au moins une silicone de formule polydialkylsiloxane en tant qu’agent anti-mousse dans un procédé de préparation d’hydrate d’azine
Description
La présente invention concerne un procédé de préparation d'hydrate d'hydrazine.
La présente invention concerne plus précisément un procédé de préparation d'hydrate d'hydrazine à partir de l’azine d’alkylcétone obtenue en présence d’une cétone par oxydation de l'ammoniac par l'eau oxygénée et d'un activateur.
L’hydrazine est utilisée dans diverses applications, principalement dans la désoxygénation des eaux de chaudières (par exemple des centrales nucléaires) et sert à la préparation de dérivés pharmaceutiques et agrochimiques.
Il existe donc un besoin industriel pour la préparation d’hydrate d’hydrazine.
La production industrielle d'hydrate d'hydrazine se fait selon les procédés RASCHIG, BAYER ou à l'eau oxygénée.
Dans le procédé RASCHIG, on oxyde l'ammoniac par un hypochlorite pour obtenir une solution diluée d'hydrate d'hydrazine qu'il faut ensuite concentrer par distillation. Ce procédé peu sélectif, peu productif et très polluant, n'est presque plus utilisé.
Le procédé BAYER est une amélioration du procédé RASCHIG, qui consiste à déplacer un équilibre chimique en piégeant, à l'aide d'acétone, l'hydrazine formée sous forme d'azine de formule suivante :
(CH3)2C=N-N=C-(CH3)2.
(CH3)2C=N-N=C-(CH3)2.
L'azine est ensuite isolée puis hydrolysée en hydrate d'hydrazine. Les rendements sont améliorés, mais il n'y a pas d'amélioration quant aux rejets dans l'environnement.
Le procédé à l'eau oxygénée consiste à oxyder un mélange d'ammoniac et d'une cétone par l'eau oxygénée en présence d'un moyen d'activation de l'eau oxygénée pour faire directement I'azine qu'il suffit ensuite d'hydrolyser en hydrate d'hydrazine. Les rendements sont élevés et le procédé est moins polluant. Ce procédé à l'eau oxygénée est décrit dans de nombreux brevets, par exemple US 3 972 878, US 3 972 876, US 3 948 902 et US 4 093 656.
Ces procédés sont aussi décrits dans ULLMANN'S ENCYCLOPEDIA OF INDUSTRIAL CHEMISTRY (1989), vol A 13, pages 182-183 et les références incluses.
Dans les procédés à l'eau oxygénée, l'ammoniac est oxydé par le peroxyde d'hydrogène en présence d'une cétone et d'un moyen d'activation du peroxyde d'hydrogène selon la réaction globale suivante, en formant une azine :
Le moyen d'activation ou activateur peut être un nitrile, un amide, un acide carboxylique ou encore un dérivé du sélénium, de l'antimoine ou de l'arsenic. Puis I'azine est hydrolysée en hydrazine et la cétone est régénérée selon la réaction suivante :
Cette hydrolyse est effectuée en réalité en deux temps, avec formation d’une hydrazone intermédiaire :
Que I'azine soit produite par un procédé à l'eau oxygénée ou un autre procédé, la méthyl éthyl cétone est avantageusement utilisée, car elle est peu soluble dans un milieu aqueux.
En effet, dans le procédé à l'eau oxygénée, l'azine de la méthyl éthyl cétone est relativement insoluble dans le milieu réactionnel, forcément aqueux puisque l'on utilise des solutions aqueuses commerciales de peroxyde d'hydrogène titrant entre 30 et 70 % en poids. Cette azine est donc facilement récupérable et séparable par simple décantation. Elle est très stable surtout en milieu alcalin, c'est-à-dire dans le milieu réactionnel ammoniacal. Dans les procédés actuels, cette azine est ensuite purifiée, puis hydrolysée dans une colonne de distillation réactive pour libérerin finede la méthyl éthyl cétone en tête à recycler, et surtout une solution aqueuse d'hydrate d'hydrazine en pied. Celui-ci doit contenir aussi peu de produits carbonés que possible comme impuretés et doit être incolore.
L'hydrolyse des azines est connue. Par exemple, E.C. GILBERT, dans un article dans le Journal of American Chemical Society vol.51, pages 3397-3409 (1929), décrit les réactions équilibrées de formation d'azine et les réactions d'hydrolyse de celle-ci et fournit les paramètres thermodynamiques du système dans le cas d'azines solubles dans l'eau. Par exemple, l'hydrolyse de l'azine de l'acétone est décrite dans le document US 4 724 133 (SCHIRMANN et al.). L'hydrolyse doit être réalisée dans une colonne réactive, de telle sorte qu'en séparant continuellement la cétone en tête de colonne de distillation et l'hydrate d'hydrazine en pied de colonne, on peut parvenir à une hydrolyse totale. Bien entendu, ce système est au meilleur de son fonctionnement lorsqu'on travaille en continu comme décrit dans les brevets FR 1 315 348, GB 1 211 54 7, GB 1 164 460, US 4 725 421 (SCHIRMANN et al.) ou encore WO 00/37357.
Un procédé de préparation efficace d’hydrate d’hydrazine est connu du document WO 2020/229773.
Le procédé de synthèse est généralement réalisé en continu, avec, pour l’étape d’hydrolyse, l’utilisation d’une colonne de distillation. Or, il a été observé qu’une mousse apparaît dans la colonne de distillation lors de l’étape d’hydrolyse. Le front de mousse entraine à la fois un flux de vapeurs et la phase liquide, empêchant ainsi une séparation efficace des produits.
La présence de mousse dans la colonne limite ainsi la productivité de celle-ci, et de ce fait la productivité du procédé de préparation. En effet, dès l’apparition de cette mousse, il est nécessaire de réduire l’allure du procédé afin de ne pas perdre en sélectivité.
Dans un autre contexte, il est connu du document EP0761595 l’utilisation de tensioactifs non-ioniques ayant des groupes polyoxyéthylène et de la silice comme agent contre l’engorgement de la colonne dans l’étape d’hydrolyse.
Or, il a été observé que ces composés ne sont pas performants contre l’apparition de la mousse et ne sont pas résistants à la chaleur. En effet, ces produits ont tendance à se dégrader. Ils encrassent ainsi le circuit de production et génèrent des impuretés dans le produit fini.
Dans le procédé de synthèse de l’hydrazine, les conditions de l’hydrolyse de l’azine ou celle de régénération de la phase aqueuse sont très dures, avec des températures allant de 160 à 180°C dans le bouilleur, et des températures au niveau des parois encore plus élevées. De ce fait, il est indispensable que l’agent anti-mousse proposé ne se décompose pas sous l’effet de la température.
Un objectif de la présente invention est donc de fournir un procédé de préparation d’hydrate d’hydrazine, comprenant une étape d’hydrolyse, sans apparition de mousse dans la colonne de distillation. L’objectif recherché est ainsi de conduire une réaction d’hydrolyse stable dans le temps.
Le procédé selon l’invention répond aux objectifs mentionnés ci-dessus.
Les présents inventeurs ont découvert de façon surprenante que l’utilisation d’une silicone particulière évitait l’apparition de mousse dans la colonne à distiller lors de l’étape d’hydrolyse, permettant ainsi de stabiliser l’allure de production. De plus, ces agents anti-mousses sont résistants à des températures élevées. Ainsi, ils sont moins sensibles à la dégradation, n’encrassent pas ou peu la colonne de distillation et le circuit de production. En effet, en cas de recyclage de tout ou partie de réactifs dans le système, les silicones revendiquées laissent moins d’impuretés dans le système de production.
L’invention a donc pour objet un procédé de préparation d’hydrate d’hydrazine, comprenant une étape d’hydrolyse d’une azine dans une colonne de distillation en présence d’au moins une silicone de formule polydialkylsiloxane, polydiarylsiloxane ou polyalkyl-arylsiloxane.
L’invention a également pour objet l’utilisation d’une silicone de formule polydialkylsiloxane, polydiarylsiloxane ou polyalkyl-arylsiloxane en tant qu’agent anti-mousse dans un procédé de préparation d’hydrate d’azine.
Claims (13)
- Procédé de préparation d’hydrate d’hydrazine, comprenant une étape d’hydrolyse d’une azine dans une colonne de distillation en présence d’au moins une silicone de formule polydialkylsiloxane, polydiarylsiloxane ou polyalkyl-arylsiloxane.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la silicone est choisie parmi les polydiméthylsiloxanes, les polydiphénylsiloxanes, les polyméthylphénylsiloxanes et les polyéthylphénylsiloxanes
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la silicone présente une viscosité comprise entre 5 et 1 000 000 cSt, de préférence entre 50 et 100 000 cSt, et plus particulièrement entre 80 et 10 000 cSt à 25°C.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la silicone est un polydiméthylsiloxane.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la silicone se présente sous la forme d’une émulsion aqueuse.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la silicone est introduite en tête de la colonne de distillation, avec l’eau introduite dans la colonne pour l’hydrolyse.
- Procédé l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la silicone est introduite en une teneur allant de 1 ppm à 5000 ppm en poids par rapport à l’azine, de préférence entre 5 ppm et 4000 ppm en poids par rapport à l’azine.
- Procédé l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’azine est l’azine de la méthyléthylcétone ou l’azine de la diméthylcétone, de préférence l’azine est l’azine de la méthyléthylcétone.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce le procédé comprend :
-une étape de réaction de l'ammoniac, du peroxyde d'hydrogène et de la cétone en présence d'une solution comprenant au moins un activateur pour former une azine dans une solution de travail, préalablement à l’étape d’hydrolyse définie dans les revendications précédentes. - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
- séparation de l'azine de la solution de travail ;
- régénération de la solution de travail en la portant à au moins 130°C tout en éliminant l'eau de réaction et l'eau apportée par l'eau de dilution de l'eau oxygénée sous forme d'un courant contenant de l'eau, de l'ammoniac, de la cétone et du CO2;
-passage du courant obtenu à l’étape précédente dans une colonne de stripping, en présence d’au moins une silicone telle que définie à l’une quelconque des revendications 1 à 5, en tant qu’agent anti-mousse. - Utilisation d’au moins une silicone telle que définie à l’une quelconque des revendications 1 à 5 en tant qu’agent anti-mousse dans un procédé de préparation d’hydrate d’azine.
- Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la silicone est introduite dans la colonne de distillation permettant l’hydrolyse d’une azine.
- Utilisation selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que la silicone est introduite dans une colonne de stripping de l’ammoniac alimentée par un flux issu de l’étape de régénération de la solution de travail récupérée après l’étape de réaction de l'ammoniac, du peroxyde d'hydrogène et de la cétone pour former l’azine.
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| CA3240893A1 (fr) | 2023-06-29 |
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