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Procédé d'obtention de produits artificiels ayant les propriétés technologiques de l'asphalte naturel,du bitume,de la poix,des résines naturelles et artificielles et matières similaires.
La solution de la "question du phénol" c'est â dire du pro- blème des possibilités techniques de mise en valeur'des quantités considérables de phénol obtenues par les branches de l'industrie produisant du goudron,a une grande importance,toujours croissante.
La consommation en phénol de l'industrie des produits artificiels (industrie de la bakelite),de la fabrication des explosifs,de l'industrie des parfums et autres branches de l'industrie, d'une part,n'est pas assez impcrtante,et d'autre part,est limitée à l'utilisation des homologues inférieurs du phénol (acide carbolique crésols). Par contre les essais entrepris pour transformer les phénols en hydrocarbures n'ont eu jusqu'ici aucun intéret pratique.
Le procédé conforme à l'invention se rapporte à la transforma- tic,n des phéncls en produits offrant une consommation pratiquement illimitée. Il permet,de plus,d,utiliser aussi bien des homologues / inférieurs que des homologues supérieurs du phénol,ainsi que des
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mélanges de ces homologues. Leur origine est accessoire,ils peuven provenir aussi bien de goudrons de lignite que des goudrons de houille,aussi bien à l'état brut qu'à l'état purifié.
Le procédé est basé sur cette observation surprenante que les phénols - ou d'une manière générale'tous les composés conter nant un ou plusieurs groupes phénolhydroxyl e - peuvent réagir sur des matières convenablement réduites en morceaux contenant de la cellulose et de la lignine, telles que de la sciure, et que l'on obtient en généralcomme produit de la réaction,des produits càlorés en noir,insolubles dans l'eau,cependant très facilement solubles,par exemple,dans les solvants utilisés dans l'industrie des laques,et qui possèdent les propriétés de l'asphalte,du bitume de la poix et substances analogues.
La réaction est favorisée par la présence des corps de contact habituels,par exemple d'acides,En ce qui concerne le mécanisme même de la réaction,plusieurs explications sont possibles; sans. entrer dans ces dernières,on peut cependant souligner le fait que les matières cellulosiques ou ligneuses utilisées,par exemple la sciure,ne louent aucunement le rôle de matières de remplissage;il se produit au contraire en fait une réaction entre ces matières et les substances possédant la fonction phénol. Ceci est déjà démontré par le seul fait que la réaction est exothermique.
Il est impossible de retrouver la sciure sous son état initial dans le produit de la réaction à moins au'elle n'it été utilisée en excès. les recherches faites pour trouver les proportions de la réac tion ont montré qu'en utilisant une pression suffisamment élevée, on peut supprimer l'addition de corps accélérant la réaction, comme par exemple les acides ou les substances acides déjà citées . La présence d'eau et d'"ydrocarbures ne gene pas l'accomplissement de la réaction, ell e le ralentit seulement un peu.
Dans certains cas, par exemple pour l'obtention de produits ayant un point de fusion peu élevé,une faible viscosité,une grande élasticité et un grand coefficient de dilatation, la présence d'hydrocarbures est même préférable. Les essais ont permis de montrer que l'on peut obtenir également des produits irréprochables partant des huiles dites "créosteuses". bles en partant des huiles dites "creosoteuses".
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La quantité de matières cellulosiques ou ligneuses (sciure) mise en réaction dépend essentiellement de la quantité et de la qualité des phénols à utiliser. Les créosotes de goudrons de houille ou de lignite de composition moyenne peuvent réagir sur 30 à 60 % de sciure. la vitesse de la réaction dépend principalement outre la na- ture et ledegré de pureté des phénols,de la quantité et de la qualité des substances acides utilisées,ainsi que de la température de réaction. C'est ainsi qu'avec de la créosote pure,par exemple la réaction est déjà extraordinairement vive en présence de 1 à 3 % d'acide sulfurique et à des températures ne dépassant pas sensiblement 100 C.surtout si l'on n'emploie pas de sciure humide et par trop grossière.
La température de l'opération peut osciller dans de larges limites . L'on peut obtenir, par exemple, en partant de phénols purs et de sciure séchée à 1,air et passée à un tamis à'mailles de 1 à 1,5 m/m et en présence de 2 à 3 % d'acide sulfurique, des produits présentant les propriétés citées 1 des températures variant entre 110 et 120 C. Pour des raisons économiques,la réaction doit être conduite de façon telle qu'il soit tout au plus nécessaire de chauffer au commencement de la réaction seulement, la chaleur de réaction fournissant l'appoint nécessaire au cours de la réaction.
On a trouvé de plus,qu'avec l'eau qui s'échappe du lieu de la réaction se dégagent également en quantités plus faibles ou plus grandes,des produits à bas point d'ébullition,analogues à la benzine. Enl'absence d'hydrocarbures,la production de les corps a nalogues à la benzine doit être attribuée à la rupture des chaînes latérales des phénols supérieurs,tandis qu'en présence d'hydro- carbures en raison de l'emploi de sciure augmentant considérable- ment la surface de réaction et de substances acides,il doit se pro- duire vraisemblablement un cracking parti cul ier.
Si l'on emploie de petites quantités de sciure et peu d'acide et que l'on opère à une température plus basse,le procédé conduit à des produits à point de fusion inférieur et même à des produits liquides,qui sont facilement solubles dans les solvants organiques ;
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avec des proportions inverses pour les corps intervenant dans la réaction,le produit extrait est cassant et difficilement ou pas de tout soluble:en est même arrivé à obtenir des produits non fusi- bles et complètement insolubles dans les solvants habituels.
Par certaines de leurs propriétés,les produits obtenus sont analogues aux résines provenant de la formaldéhyde (bakelite) et autres produits de condensation des aldéhydes et des phénols.
On a réussi également par exemple à obtenir des produits qui , par simple chauffage, peuvent etre amenés progressivement ou brusque- ment de l'etat liquide et suluble (état désigné par A dans l'in- dustrie de la bakelite) à l'état infusible et insoluble(état dési- gné par C dans l'industrie de la bakélite).
Dansle cadre de l'invention peuvent être utilisés d'une ma- nière générale toutes les conditions et tous les procédés opéra- toires (catalyseurs,etc) déjà connus pour la fabrication de la bakelite ou de toute autre résine artificielle. les produits que l'on peut obtenir possèdent des propriétés qui, selon la conduite de la réaction,correspondent aux propriétés technologiques caractéristiques de l'asphalte naturel,du bitume naturel de l'ozokérite,etc,Les produits obtenusà l'aide d procédé conforme à l'invention peuvent donc remplacer,avec la même valeur, les corps que l'on vient de citer, ainsi que les diver ses sortes de bitumes ou poix artificielles, ceci aussi bien dans la construction des routes, que pour la couverture (3 or, toits,
l'isc- lement à l'humidité,la gabrication des laques. Mais en dirigeant convenablement la réaction,il est possible d'agir dans un sens particulier sur la qualité du produit artificiel à obtenir, ce qui permet de préparer spécialement des produits asphaltiques ou bitumineux de grande valeur.
La grande importance technique du procédé ci-dessus est due spécialement à ce que l'on peut obtenir à partir de résidus ou de déchets qui sont,d,un côté les résidus de l'industrie du goudron, par exemple la créosote,et d,un autre côté les résidus de l'industrie du bois,par exemple la sciure,des produits ayant de la valeur,et dont la qualité peut être modifiée à volonté en réglant convenablement les conditions de la réaction.
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Exemple I.- Dans une chaudière faite d'une matière résistant aux acides,et munie d'un dispositif agitateur, d'un système de chauf- fage et d'un réfrigérant,on introduit 100 kgs.de créosote de goudron de lignite brute et 3 kgs. décide sulfurique concentré et l'on chauffe le mélange à 110 C. En agitant constamment on ajoute par charges environ 40 kgs.de sciure,séchée à l'air, passée au tamis à mailles de 1,5 m/m l'addition de sciure étant réglée de façon telle que la température de réaction oscille,sans qu'il y ait d'apport de chaleur extérieur,entre 110 et 120 C. La va- peur d'eau et les vapeurs de produits analogues à la benzine, qui se dégagent pendant la réaction,sont condensées dans un ré- frigérant et rassemblées à part.
Au bout de deux à trois heures, la créosote a mis en réaction la totalité de la sciure,et il n'y a plus qu'à surveiller l'obtention des propriétés voulues pour le produit de la réaction. Si l'on veut obtenir des produits as- phaltiques,on continue le chauffage,après absorption et dispari- tion de la totalité de la sciure,assez longtemps pour qu'un échan- tillon ou prise,versé dans de l'eau froide,se prenne en masse ins- tantanément et ne paraisse plus gluant. On neutralise alors l'aci- de sulfuriqueà l'aide de carbonate de chaux ou matière similaire, et l'on coule en moules.
Le point de fusion,la solubilité,etc,du produit obtenu peuvent être réglés au degré voulu, par addition
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de produits de acindonoution d6jà, ubtcnüra,cl'hullc3lp goudron ou d'un autre produit naturel,ou par fusion simultanée avec les produit s cit és.
Exemple II.- On peut obtenir des produits à point de fusion élevé en mettant en réaction, de la manière indiquée dans l'exemple 1, 100 kgs. de créosote, 3,5 kgs.d'acide chlorbydriqùe concentré et .
43 kgs.de sciure. La réaction terminée les acides solubles dans l'eau sont éliminés complètement du produit de la réaction par lavage. La substance lavée est chauffée en agitant constamment jusqu'à ce qu'un échantillon ou prise/présente, le point de fusion voulu.
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Au lieu de la sciure citée dans les exemples donnés plus haut, on peut utiliser également d'autres substances végétales, par exemple de la paille hachée,des épis de maïs vides, des feuil les séchées ou d'autres éléments de végétaux.
REVENDICATIONS.
1) Procédé d'obtention de produits artificiels présentant les propriétés technologiques de l'asphalte naturel,du bitume,de la poix,des résines naturelles et artificielles ou de matières simi- laires,caractérisé en ce qu'on fait réagir les uns sur les autres des phénols et des matières cellulosiques ou ligneuses réduits en morceaux, en particulier de la sciure.