Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
11C~2~55
~ a présen-te invention a pour objet un procédé de
fabrication en continu de chlorofo~ne i~ partir.dlune solution
aqueuse d'hypochlorite de Rodium ou de calcium, et d'acétone,
ainsi qu'un appareil pour la mi~e en oeuvre de ce procédé.
Un procedé de fabrication en discontinu, de chlorofo~ne
partir d'une solution aqueuse d'hypochlorite de calcium et
d'acétone est déji~ connu et applique industriellemcnt, comme par
exemple par la Cie C.I.~. dans son usine de Shawinigan, province
de Québsc. Ce procédé, de type "batch", consiste i~ faire réagir
une.301ution aqueuse d'hypochlorite de calcium, qui provient d'un
système de récupération du chlore, avec de 1'acétone pendant
environ 24 heures dans un réacteur isothe~ne maintenu à une temp~
rature inférieure ou égale à 50 de façon i~ éviter la di3tillation
du chloroforme qui i~e forme. Une foiis la réaction achevée, la :
température du réacteur est augmentée de fa~on ~ distiller le
chloroforme formé et ainsi le réoupérer.
Ce procédé, bien qu'il soit très utilisé ~ l'échelon
industriel, présente toutefois plusieurs inconvénients:
1) le réacteur utilisé etant du type "b tch", la quan-
tité de 3clution aqueuse d'hypochlorite traitée et par conséquentla-quantité de chloroforme formée par jour sont forcément
limitées au volume de r~act~ur;
2) le temps de rétention dans le réacteur étant
d'environ 24 heures par lot9 les quantités de solution traitée ~ .
et de chlorofo~ne formée sont également limitées dans le temps.
En fait, ce temps de r~tention relativement élevé est
lié non pa3 à la c:inétlque de la réaction que l'on peut considérer ~-
comme in~ti~ntanée mais au taux d'admission de 1'acétone dans le
réacteur, qui doit être maintenu en deça d'une valeur bien
déterminée parce que la réaction e~t en elle m~me exothermique
et qu'il est nécessaire de maintenir la température du lot en
dei~sous du point d'ébullition du chlorsforme i~ savoir 61J2 C,
3S5
pour éviter que ce dernier distille au sein du réacteur et soit
contaminé par les vapeurs d'acétone.
3) Il e~t nécessaire d'a~surer en permanence un refroi-
dissement du réacteur, afin de pouvoir conserver un taux raison-
nable d'admis~ion en l'acétone, non seulement pour la raison
précédemment mentionnée, mais également parce que le réacteur
est sujet à un encrassement élevé d~ à une corrosion par le chlore
qui entra~ne la f~mation d'un film sur les paroi~ du réacteur
et les serpentins et retarde le tran~fert thermique.
4) ~e chloroforme obtenu ~ l'état brut apr~s distillation
est de mauvaise qualité, car il contient du tétrachlorure de
carbone qui se crée simultanément avec le chloroforme pendant et
cause de la durée de la réaction. ~'hypochlorite de calcium
qui provien-t des tou~s d'absorption du chlore, contient en effet
du chlore à llétat dissous 9 qui réagit sur le chloroforme qui se
forme au sein du réacteur et avec lequel il re~te en contact
prolongé, selon le schéma suivant:
HCl~ + ~12 ~ CC14 + HCl.
Ceci est particulïerement genant pui~que cette conta-
mination exige un raffinage ultérieure par rectification.
5) Enfin, de grandes quantités d'eau et d'énergie sontnéce3saires pour le refroidis~ement du réacteur et la distillation
finale, pour obtenir une concentration finale en chloroforme
d'environ 2% ~eulement. ;
A titre d'information, on peut mentionner que le réac-
teur de type "batch" en opération ~ l'usine de Shawinigan de la
- cie C.I.~. a un volume de 6000 gallons. Ce réacteur traite 5000
gallons d'hypochlorite de calcium par 24 heures et utili~e 4500
gallon~ d'eau de refroidessemen-t par heure ainsi que 800 livres
~o de vapeur ~ haute pression par mille gallons d'hypochlorite
traité. Ce réacteur est bien entendu pourvu d'équipement~ de
refroidissement et de contrôle ainsi que a ~ un équipement pour la
--2--
~l~Z3SS
distillation du chloroforme, don-t la fabrication et l'entretien
néces~i-tent d'importants inve~tis~ements financiers et le fonction-
nement implique la con~ommation d'une grande quantit~ d'énergie.
~ a présente invention a pour objet un procédé de
fabrication du chloroforme ~ partir d'une ~olution aqueuse d'hypo-
chlorite de calcium ou, préférablement, de sodium, qui permet de
remédier à tous les inconvénient~ précédemment mentionnés dan~ le
cas du procéd~ connu, du type "batch".
Plu~ precisément, l'invention a pour objet un procéd~
de fabrication du chloroforme du type continu, caractérisé en ce
que:
a) on introduit de façon continue une solution aqueuee
d'hypochlorite de calcium ou, de préférence9 de ~odium simultané-
ment avec une quantité d'acétone suffisante pour obtenir une
température de sortie comprise entre 61.2C et 85C environ, dans
un réacteur maintenu à une pres~ion subatmosph~rique, de préfé-
rence de l'ordre de 2 a-tmosphère~, afin d'éviter la formation
d'une phase gazeuse au cour~ de la réactio~;
b) on laisse réagir l'hypochlorite de ~odi~m ou de
calcium avec l'acétone au sein du réacteur pendant une période
de rétention d'au moins une minute, de pr~férence comprise entre
5 et 10 mn, et
¢) on sépare le chloroforme formé des autres produit~
obtenus au sein du réacteux, de préférence au moyen d'une chambre
d'expan-sion, ~ la ~ortie de ce dernier.
~ e procédé selon l'invention est particulièrement
avantageux puisqu'il permet tout d'abord d'augmenter la capacité
de production du chloroforme par rapport au procédé connu et
d'améliorer la qualité du chloroforme obtenu. Etant continu, oe
procédé permet en effet de réduire le volume du réacteur, le temps
de rétention inutile au ~ein de ce dernier et, comme con~équence -
directe, le~ risque~ de contamination par le t~trachlorure de
Z3S5
carbone au contact prolongé avec la solution d'hypochlorite.
~e procédé selon l'invention permet ~galement de réduire
les dépe~ses énergétlques et de dimunuer considérablement les ~
coûts de fabrication. En effet, la r~action s'effectuant ~ou~ -
une pre~ion subatmo~ph~rique afin d'~viter la formation d~uno
phase gazeuse au cours de la réaction, on peut opérer ~ une tempé-
rature relativement élevée, comprise entre 61,2C et 85C, ce qui
rend inutile non seulement tout équipement pour le refroidis3ement
du réacteur, mais é~alement tout équipement pour la distillation
du chloroforme, ce dernier, dont le point d'ébullition est de
61,2C, di~tillant de lui-m8me ~ la sortie du réacteur aux
températures indiquées.
~e procédé ~elon l'invent~on permet enfin de diminuer
considérablement les coûts d'entretien, De par ~a simplicité, ce ~ -
procédé évite en effet la plupart des problème~ d'encra~sement ou
de corrosion.
~e procéde selon l~invention est donc tout particuliare- ~
ment économique puisque, gr~oe ~ Ba simplicité et son indépendance ;
par rapport aux principaux paramètres de production et qualité
20 du produit final, tels que le volume du réacteur, le temps de ,`~
rétention, le taux de refroidi~ement, l'encras~ement et la cor-
rosion, il permet non seulement de diminuer les coût~ de produc~
tion en capital mais ~galement d'augmenter le rendement~ Ainsi,-~
le procédé selon L~invention permet par exemple de traiter
jusqu'à 50.000 gallons d'hypochlorite de sodium par jour en uti-
lisant un réacteur ayant un ~olume de 2m3, sans n~ces~iter de
refroidi~sement ou de chau~fag~ ext~rieur~ et tout en produi~ant
un produit final, ~ ~avoir du chloroforme brut, ayant une qualité
au moins ~gale ~ cclle du chloroforme obtenue par le procéd~
connu de type "batch", Ce rendement correspond ~ une capacité
de fonctionnement de O,lQI d'hypochlorite par litre de réacteur
., .. . .. - - -. .. ,.;.. . . .,.. .,~.. . .. . .. .
ll~Z~
et par minute, ce qui est environ 150 fois supérieur au rendement
maximum obtenu avec le procédé connu.
Tel qu'indiqué ci-de3sus, la temperature ~ la sortie du
réacteur est comprise entre 61~2C et environ 85C. ~a température
inférieure de cette fourchette est, tel qu'également indiqué
ci-dessus, la température d'ébullition du chloroforme, de façon
~ obtenir une "auto-di~tillation" de ce dernier à la sortie du
réacteur sans chauffage extérieur. ~a température supérieure
d'envirin 85C est celle ~ partir de laquelle la contamination
du chloroforme par la ~apeur d'eau devient trop importante (25%)
relativement à la qualité du produit brut que l'on veut reoueillir.
~ el qu'il sera illu~tré ci-après, la tcmpérature de
réaction et par conséquent, celle ~ la sortie du réacteur sont
liées à la concentration de la solution d'hypochlorite introduite
dans le réacteur. ~a chaleur de réaction dégagée étant propor-
tionnelle à la quantité de réacti~ introdui~ plu8 la concentration
en hypochlorite est grande, plu~ la température est élevée.
Si la concentration en hypochlorite est bacse 9 par
exemple inféri~ure ~ 70g/1l il sera nécessaire pour obtenir une
20 température de sortie adéquate, de proc~dér ~ un préchauffage `
des produit~ de base avant leur entrée dans le réacteur. Préféra-
-blement~ ce préchauffage sera obtenu ~ l'aide d'un échangeur de ~
chaleur utilisant la chaleur de la ma~se réactionnelle ~ortant ;
du réacteur. ~-
~ el qu'indiqué ci-des~us, la p~riode de rétention au
~ein du réacteur e~t d'au moins une minute. ~a réaction entre
l'hypochlorite et l'acétone est cinétiquement très rapide et l'on
peut, en pratique, con~idérer que la vites~e de réaction est
égale à celle ~ laquelle le réacteur est alimenté en acétone.
~a limite inférieure de 1 minute e~t liée ~ l'alimentation du
réacteur et au mixage de~ produits de base au sein de ce dernier~
qui ne sont jamais parfaits. Préférablement, on utilisera un
--5_ :
... :
1~023SS
temps de sé~our oompri~ entre 5 et lO mn. A priori, il n'y a pas
de temp~ de s~jour maximum. Toutefois, il e~t ~ noter qu'un
temps de séjour trop long réduira considérablement le rendement.
~ e procédé selon l'invention peut 8tre mi~ en oeuvre
en utilisant, à titre de produit de base, soit une solution
d'hypochlorite ds calcium~ comme d~l~ le c~s du procédé connu,
soit, préférablement, une solution aqueuse d'h~pochlorite de
sodium, selon le~ schémas r~actionnel~ suivants:
a~ Diochlorite de calcium
2 CH3COCH3 ~ 3Ca(OCl)2 -~2CHCl3 ~ C~(CH3C00)2 ~ 2 Ca(OH)2
acétone hypochlo- chloro- acétate de hydrate de
rite forme calcium calcium
b) avec l'hypochlo-ite de sodium
CH3COCH3 ~ 3NaClO --p CHC13 ~ CH3COO~a ~ 2NaOH
acétone hypochlo- ohloro- acétate soude
rite de forme de
sodium sodium
- Pour l'hypochlorite de sodium on peut utili~er le~
solutions aqueuses produites ~ longueur d'année par le~ u~in~
de chlore dans le~quelles le ga~ résiduel provenant de la liqué-
faction du chlore est purifié avant d'etre rejeté dans l~atmos-
phère. Cette purification 9 ~ effectue par absorption du chlore
libre dan~ de la soude caustique. Une partie de la quantite
dthypochlorite de ~odium ain~i formée, laquelle quantité e~t `
relativement con~idérable~ est utilisée comme eau de javel ~e ;-~
surplus est génér~lement détruit av~nt d'~tre rejeté dan~ les
cour3 d'eau, avec toute la pollution que c~la peut entra~ner.
Le proc~dé ~elon l'invention qui offre non ~eulement
une nouvelle po~sibilité d~utilisation de cet excès d'hypochlorite
de sodium provenant des usine~ de chlore mai~ as~ure en plu~ une
regénération de la soude, e~-t donc particulièrement avantageux
des points de vue economique et écologique.
~6-
., -~
~1(3235i5
Sur le plan pratique, on utili~era de pré~érence telles
quelles, les ~olution~ aqueu~es d'hypochlorite de sodium pro~enant
des usines de chlore, qui contiennent habituellement de 40 ~ 120
grammes d'hypochlorite de sodium par litre.
~e procédé selon l'invention peut être mi3 en oeuvre,
au moyen d'un appareil spécialement adapté à cet effet qui forme
également un objet de l'invention.
~et appareil est caractéri~é en ce qutil comprend:
a) un réacteur préférablement muni de moyens d'agitation,
et pourvu de deux entrées destinées à l'introduction d'une
solution aqueuse d'hypochlorite de sodium ou de calcium et
d'acétone respectivement, et d'une sortie suf~isamment éloignée
- aes entrées pour as~urer un temps de rétention au sein du réacteur
d'au moins 1 mn;
b) des moyens pour maintenir le réacteur SOU3 pre~ion
pour éviter la formation d'une phase gazeu~e au cour~ de la
réaction, et
c) une chambre d'expanæion connectée ~ la sortie du
r~acteur pour separer le chloroforme formé des autre~ produit~
de la réaction. -
Selon un mode de réalisation préférée de l'invention,
le réacteur est formé de deux cylindres coaxiaux montés sur une
même base et communiquant dan~ leurs partie~ cupérieures. ~e3
deux entrées donnant ~ travers cette ba~e commune directement
dans le cylindre intérieur et la sortie est située dans le
cylindre extérieur, près de la base.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention~ les
moyen~ pour maintenir le réacteur 80US pression sont constitués
par des pompes alimentant le réacteur en acétone et en solution
d'hypochlorite ~o~s pres~ion et par un contrôle de debit ~itué ~ -~
à la sortie du réacteur.
Selon encore un autre mode de réali~ation préférée de
--7--
., , ~ . . ... . . .... . . . .
l~Z3SS
l'invention, l'appareil comprend en outre un échangeur de chaleur
pour préchauffer la solution d'hypochlorite avec la ohaleur de
la masse reactionnelle ~ortant de la chambre d'expan~ion, 8i
be~oin est.
~ 'invention sera mieux comprise ~ la lecture de la
description qui va suivre d'un exemple de réalisation d'un appareil
~elon l'invention, faite en connection avec la planche de de~in
annexé qui représente un schéma géneral de l'appareil et de son
montage. ~ .
~'appareil 1 représente sur le des~in annexé comprend
à titre a 'éléments principaux un r~acteur 3, une chambre d'expan-
sion 5 et un échangeur thermique 7. ;-
~ e r~acteur 3 e~t formé de deux cylindres coaxiaux 11
et 13 montés sur une même base 9. ~e cylindre intérieur 13 est ~-
de hauteur lég~rement inférieure à celle du cylindre extérieur 11
de façon ~ communiquer avec ce dernier par son extr~mité supérieure
~ ,
m~me lor~que le réacteur est fermé par le couvercle 15.
~e réacteur 3 comprend deux entrées 17 et 19 disposées ~ -
~ proximité l'une de l'autre, qui passent toutes deux ~ travers
la ba~e 9 pour donner directement dans la partie inférieure du
cylindre interieur 13.
~ e r~acteur 3 comprend également d'une ~ortie 21 pa~ant - -
~ travers la paroi du cylindre extérieur 11 ~ proximlté de la
base 9. ;
Cette structure ain~i que disposition originale de~
entrées et ae la sortie pe~mettent d'obtenir un temp~ suffi~ant
de rétention des produit~ de base au ~ein réacteur. Ceux-ci
circulent e~ effet depui~ le~ entrees 17 et 19 jusqu'à l~extr~-
mit~ ~upérieure du cylindre int~rieur 13 p~ur rede~cendre ju~qu~
la sortie 21 ~ l'intérieur du volume défini par le cylindre
intérieur 13 et le cylindre extérieur 11.
~e réacteur 3 comprend enfin un agitateur ~ palettes 23
- ~
:
~235S
destine à assurer un bon mixage des produits de base au sein du
cylindre interieur 13 et une valve 25 destinee à laisser echapper
l'air dans la partie superieure du reacteur lors de ~on remp~ssage.
Pour des raisons de securite, la reaction s'effectuant
sous une pression sub-atmospherique, le reacteur 3 peut être
également equipe d'une valve de securite et d'un indicateur de
temperature et de pression (non representes).
Les produits de base, ~ savoir l'acetone et l'hypochlo-
rite, qui sont stockes à temperature normale à l'intérieur de
containers 27 et 29, sont introduits à l'intérieur du reacteur
par l'intermediaire de pompes 37 et 39 alimentant respectivement
- les entrees 17 et 19.
Les pompes 37 et 39 qui servent à alimenter le reacteur
en produit de base, servent egalement à maintenir celui-ci sous `
pression grâce à un controle de debit 31 dispose à la sortie 21 du
xeacteur. Le contrôle de debit 31 est bien entendu réglable de
fac,on a pouvoir augmenter ou reduire à volonte le debit de sortie
du reacteur et, ainsi, ajuster la pression creee au sein du
reacteur 3, par la force des pompes 37 et 39.
La masse reactionnelle sortant du reacteur 3 par la
sortie 21 est introduite dans la chambre d'expansion 5 à l'inte~
rieur de laquelle le chloroforme se transforme en vapeur et se ,~
separe des autres produits de la re,action qui restent li~uide. - -
Cette chambre d'expansion 5 peut être une tour-chicane dont la ,~,
partie superieure est equipee d'un système d'alimentation par
douche pour assurer une meilleure repartition des produits à
separer. Cette tour presente dans sa partie superieure une sortie
. .
33 connectee à un separateur (non represente) de façon à separer
le chloroforme de la vapeur d'eau et un condenseur (non
represente~ pour receuillir le chloroforme. ,
La partie inferieure de la tour contient un entonnoir
destine ~ recueillir la phase liquide apres expansion. Cette
phase liquIde sort de la chambre d'expansion 5 par la,sortie 35
_ g _
~23S5
où elle est récupérée pour ~tre 3tock~e ou, préférablsment, `
dirigéeJ-ver~ de~ tours d'adsorption du c~Lore où elle peu-t 8tre
r~utilis~e apr~ réaju~tement de la c~noentration en soude.
La sortie 35 e~t équipée d'un circuit de dérivation
alimenté par l'interm~diaire d'un robinet réglable 41, Ce circuit
de dérivation alimente l'échangeur cle chaleur 7 qui ~ert à
préchauffer~ Bi besoin e~t9 l'hypochlorite alimenté par la pompe
39 avant ~on introduction dans le r~acteur 3.
Ce préchauffage n'e3t nécessaire que lor~que la
température de sor-tie de la ma~se réactionnelle n'est plu3 suf-
fisante pour que le chloroforme fo~mé distille "~pontanément" au
~ein de la chambre d'expansion 5. ~e robinet 41 e~t donc asservi
à un système de contrôle de la tempér~ture 43 di~posé ~ la sortie
21 du réacteurJ qui, en fonction de la température mesurée,,
determine la fraction de la pha~e liquide recueillie ~ faire pas-
ser au ~ein de l'échangeur de chaleur 7 pour réchauffer l'hypo-
chlorite et ainsi augmenter la température ae réaction.
~'appareil 1 comprend enfin un ~yst~me de contrôle dè~
concentrations 45, disposé à la ~ortie 21 du réacteur3. Ce ,
système est a~socié ~ une valve 47 diQpo~ée entre la pompe ~7 ~t
l'entrée 17 de llacétone dans le réacteur 3. ~a vaLve 47 e~t
directement a~servie ~ ce ~ystème de contr81e afin d'augmenter
ou ralentir l'alimentation en acétone par rapport ~ celle en hypo-
chlorite. Cette di3po~ition permet dlaj~ster en permanence le
rapport des quantites,introduites dan~ le reacteur de façon ~
obtenir un produit final d'excellente qualité. Pour ce faire, il
estpréférable d'opérer avec un faible exc~ d'hypochlorite plut8t
que d'acétone afin d'éviter une contamination du chloroforme
formé. ~e système de contr81e des concentrations 45 peut ~tre
par exemple un ana:Lyseur de chlore mesurant la quantité de chlore
libre contenu dans llhypochlorite qui n'a pa~ réagi ou tout autre
--10--
~2;~SS
...~
dispositif analogue.
L'appareil 1 précédemment décrit fonctionne de la
fac,on suivante.
La solution aqueuse d'hypochlorite de calcium ou de
sodium provenant par exemple de tours d'absorption du chlore, est
pom~é de son container 29 vers le réac-teur 3. La solution traverse
sur son chemin l'échangeur de chaleur 7 dans lequel elle peut
subir un préchauffage, si besoin est.
Cette solution est alors introduite au sein du réacteur
simultanément avec de l'acétone amenée de son container 27 au
réacteur 3 au moyen de la pompe 37. L'acétone et l'hypochlorite
qui sont maintenus sous pression au sein du réacteur 3 grâce
aux pompes 37 et 39 et au contrôleur de débit 31, sont mélangés
intimement grâce à l'agitateur 23 et réagissent pour former le
chloroforme. ~;
La vitesse d'introduction de l'acétone et de l'h~pochlo- -
rite est choisie de façon a ce que le temps de rétention de la
masse réactionnelle au sein du réacteur soit d'au moins une minute, `
et préférablement de cinq a dix minutes, de fac,on ~ ce que la
totalité des produits introduits puisse r8agir.
La température de sortie de la masse réactionnelle est
comprise entre 61,2 C et 85 environ. Cette fourchette de
températures est généralement atteinte car la réaction de l'ac~tone -
~
et de l'hypochlorite est exothermique. Toutefois, l'hypochlorite ~;
se présentant généralement sous forme de solution de faible
concentration, il peut être nécessaire de procéder a un préchauffa-
ge qui s'effectue au moyen de l'échangeur de chaleur 7.
La masse réactionnelle qui sort sous pression du
réacteur entre dans la chambre d'expasnion 5 qui fonctionne a la
pression atmosphérique. Il seproduit alors une vaporisation du
~1~123SS
chloroforme.
Le chloroforme ainsi ~aporise sort en haut de ~a chambre
d'expansion 5 et est ensuite condensé sous forme brute,
Le restant de la masse réactionnelle, sous forme liquide,
est évacué par le bas de la chambre d'expansion. ~u cas ou la
concentration en h~pochlorite n'est pas sufEisante pour obtenir
une température de sortie adéquate, une ~raction ou, si besoin
est, la totalité de ce restant de la masse réactionnelle es-t
diri~ée grâce au robinet ~1 vers l'échangeur de chaleur 7 avant
d'être récupérée et soit stockée, soit retournee vers les tours
d'absorption du chlore ou il peut être réutilisé tel quel apres
réajustement de la concentration en soude. ;~
Comme on peut le constater, cet appareil fonctionne donc
de façon parfaitement continu et sans aucun dispositif de refroidis- `
sement. ~`
EXEMPLE 1
En u*ilisant un appareil du type precédemment décrit,
comprenant un réacteur de 2 m et un échangeur de chaleur du type
S~ELL, et en maintenant un temps de rétention de 10mn et une
pression de 2 atm au sein du réacteur on a fait réagir une solution
aqueuse d'hypochlorite de sodium contenant 110 g d'hypochlorike
par litre avec une quantite variable d'acetone. ;-
Au début de l'experience, on a effectue la reaction avec
un excès d'acétone, par rapport au rapport stoechimétrique. On
a ensuite graduellement diminué la quantite d'acetone introduite en -^
fonction du temps de façon a ce que la temperature réactionnelle
à la sortie du réacteur varie de 78 C a 65 C.
La réaction s'est ef~ectuée sans qu'aucune energie exté- `
rieure ne soit nécessaire. Le rendement moyen obtenu a éte en~iron
30 95 ~, correspondant a une capacité de fonctionnement de 0,1 g `-
d'hypochlorite par litre de réacteur et par minute.
A cinq (5j températures différentes au cours de la réaction,
-12-
.....
~ 23s~;
on a mesure le pourcentage d'ace-tone e-t de tetrachlorure de
carbone dans le chloroforme recueilli.
Les resultats que l'on a obtenu sont les suivants:
Temperature à la Pourcentage Pourcentage de
sortie du reacteur d'acetone dans CC14 dans CHC13
CHC13
o
78 C 1,16 1l67
75 C 0,l4 4,32
72 C 0~05 ~,48
68 C 0,06 3,20
65 C 0,04 4,60. -
.
Le tableau precedent montre que le chloroforme brut que
l'on a obtenu a la même qualite si ce n'est une qualite superieure
a celui produit a partir du procede connu du type ''batch'', pour
lequel les normes de contamination habituellement acceptees sont
de l'ordre de 0,10% d'acetone et d'environ 4% de tetrachlorure de
carbone (ce dernier pourcentage est en fait limite a l'efficacite
des colonnes de rectification du chlore).
Le tableau precedent montre en particulier que dans le cas
du procede selon l'invention, la contamination par l'acetone ne
devient importante que lorsqu'on utilise un exces de cette derniere
dans la composition initiale.
Le tableau precedent montre ëgalement que dans le cas du
procede selon l'invention, la~quantite absolue de tetrachlorure de
carbone formee au sein du réacteur par litre de solution aqueuse
d'hypochlorite traitee ne depend pas de la temperature a laquelle
la reaction est effectuee ni de la nature de l'hypochlorite traite.
Cette quantite absolue est essentiellement liee à
13-
, . . . . . .
ll~Z3~5
la concentrat.ion en ch~ore libre dissout au sein de la solution ~ !
aqueuse d'hypochlorite au sein des tours d'absorption (dissolu-
tion maternelle~. ~e chlore libre réagit en effet ~ur le chloro-
forme formé de la façon suivante:
CHCl3 + ~ ~12 --~ c~14 ~ H~
~ e pourcentage de contamination par le tétrachlorure
de carbone dépend donc essentiellement de la qualite de la solu-
tion d'hypochlorite utilis~e.
Ceci est quelque peu différent du procédé de type
lO "batch", dans lequel la quantité de tétr~chlorure de carbone : :
dans le chloroforme obtenu dépend de la longueur et de l'effica-
cité des colonne~ de raotifioation utilisées en vue de la sepa-
ration du chlore.
De oe qui préc~de, on constate que pour améliorer la
qualité du chloroforme formé, on peut donc~
a) soit d'utiliser une solution aqueuse d'hypochlorite
de forte concentration (sup~rieure ~ 70 g/l) en vue d~augmenter
la quantité de chloroforme form~ et ain~i reduite proportionnel- .:
lement le pourcentage en CCl4 dana le ohlorofo~me obtenu;
b) soit de dégazer la solution aqueuse d'hypochlorite
en vue de réduire sa concentration en ohlore di~out avant de la
faire réagir avec l'acétone.
EXEMP~E 2
En utilisant un appareil identique ~ celui précéde~ment
déorit et en maintlenant un temps de ré~ention de lO mn et une
pression adéquate au sein du réacteu~ on a ~ait réagir succes-
sivement plusieurs solutions aqueuses d'hypochlorite de 30dium
d~ conoentration différente, introduites ~ temperature no~male
au sein du réacteu:r simultan~ment avao, pour chaque expérience7
de 11acetone en concentration stoechiométrique. ~es résultats
que l'on a obtenu 90nt le~ suivants:
-14- :
13 ~X3SS
Concentration~empérature IZ=~ De~ D~ rD~-a=
hypochlorite~ la sortie de,la mas,se ,, chloroforme
de sodium du réacteur réactionnelle produit
(en ~/1 (C) ~ la ~ortie (en g~
de la ch~mbre de solution
d'extension hypochlorite
(C) introduite)
4~ 42 15.9
48 47 21.2 :~
52 50 26.5 ~
56 54 31.8 ,, ~,
61 59 37.8
62 42.4
69 ~6 44.7
100 7~ 71 53
110 78 75 58.3 -
120 83 79 63.6
Ce tableau montre que si l'on Yeut obtenir une auto-
distillation du chloroforme au sein de la chambre d'expansion
la ~ortie du réacteur, il e~t néoe~sair~ d'utiliser une solution
àqueuse d'hypoch1orite ayant une concentration égale ou ~up~rieure
70 gtl. En ef~et, en des~ou~ de cette concentratLon, la
temp~rature ~ la ~ortie du r~acteur est inférieure à la temp~ra- :.
ture d'ébullition du chloroforme, soit 61~2C, et il ne peut donc y
avoir auto-di~tillation que ~i l'on procède ~ un préch~uffage de
l'hypochlorite. Ce,prechauffage ~'effectue avantageu~ement en
utili~ant la chaleur de la mas~e réa,ctionnelle ~ortant de la
chambre d'expansio:n, que l'on fait pa~ser au sein de l'~changeur
, de chaleur.
~e calcul theorique,effectué ~ partir de la chaleur ,~
standard de réaction (-97 89 kical/mol, d'acétone)~ le~ chaleurs
~pécifique~ des réactif~ et le~ constante3 de l'échangeur de
''~'
-15- ~:
"
.
1 IL~Z35S
chaleur que l'on compte utiliser~ont permi~ de d~terMiner que la
concentration minimale en hypochlorite de sodium e~t de 40 g/l.
poux que la chaleur de réaction et~ par conséquent, oelle de la
masse résiduelle ~ la sortie de la ch~mbre d'expansion utilisée
au préchauffage de l'alimentation, 9~0it suffisante pour obtenir
une auto-distillation sans énergie extérieure.
~ e tableau précédent montre également que la concen-
tration maximale de la solution d'hypochlorite de 30dium
utili~er est d'environ 120 ~/1. 8i l'on veut obtenir une
température da sortie du r~acteur inferi~ure ~ 85C et ainsi
éviter une trop forte contamination du chloroforme obtenu par la
vapeur d'eau ~ l'intérieur de la chambre d'expansion.
EXI~IPIE 3
.:
En utili3ant un appareil substantiellement identique
celui précédemment décrit ~ 1'exception du diamètre de~ tuyauteries
que l'on a choisi légarement supérieur afin d'éviter un enoras-
sement, à cause de la chaux formée au cours de la réaction, on a
fait réagir plusieurs 301utions aqueuse~ d'hypochlorite de oaloium
avec, ~ chaque foiæ, une quantit~ stoechiométrique d'acétone.
~es résultat3 obtenus ont été aussi satisfaisant~ que
précédemment.
.
-16-
