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PROCEDE DE PRECIPITATION DES HYDRATES DE CARBONE ET DES
COMPOSES DES HYDRATES DE CARBONE,
Pour précipiter les hydrates de carbone et les composés des hydrates de carbone, tels que l'acétate de cellulose, l'éther de cellulose, le xanthogénate de eellu- lose, la cellulose cupro-amoniacale, les monoses et les bioses acylées ou alcoylées, les dérivés de l'umidon, etc. de leurs solutions, on procède, d'après les procédés connus de la manière suivante : ces solutions sont ajoutées en agitant ou en malaxant, à un agent précipitant (voir par exemple "La cellulose" par Clément et Rivière, traduction allemande, 1923, p.75).
On peut aussi les introduire dans une grande quantité de l'agent précipitant, afin de réali- ser la séparation (voir par exemple "La soie artificielle" par O.Faust, 2e et 3e édition, p.118, et brevet allemand
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252.706. Outre l'eau on emploie dans cette opération aussi des hydrocarbures (voir par exemple brevet des Etats-Unis 708.457 et des composés des hydrocarbures (voir par exemple brevets allemands 185.151 et 242.289.
La propriété, qui est particulière aux substances ou aux composés à précipiter, de se gonfler, en tant que colloïdes, lors de la précipitation, de se coaguler, et de se séparer en morceaux informes, ainsi que la viscosité généralement élevée de ces solutions,fo nt de la précipita- tion des composés en question, d'après ces procédés, une opé- ration à la fois difficile et dépourvue de sécurité, lors- qu'on veut fabriquer pratiquement ces substances.
D'une part l'agitation et le malaxage lors de la précipitation exigent des appareils très puissants et à grand rendement, et supposent une grande consommation d'énergie; d'autre part la mise en oeuvre de la précipitation réclame un soin, une attention extraordinaires et une perte de temps consi- dérable, si l'on veut obtenir un produit quelque peu ré- gulier avec un rendement convenable. On ne réussit que difficilement à obtenir le produit précipité sous la forme régulière que l'on désire.
Les produits ainsi pré- cipités doivent être divisés (au moyen de piles à papier pour l'acétate de cellulose et la nitro-cellulose, ou au moyen de broyeurs) pour un traitement ultérieur. Ou encore, finalement, en raison de l'irrégularité des produits ob- tenus lorsqu'on répète le processus de précipitation, on est obligé de soumettre ces produits à un traitement des- tiné à les régulariser.
Un autre inconvénient des procédés connus jusque ici consiste dans la formation inévitable de produits en poussière, ce qui, lors des traitements ultérieurs et lors de l'emploi, est excessivement gênant et aboutit à une perte notable. De plus, d'après les procédés anciens, il n'est
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pas possible d'exécuter la précipitation, du début jusqu'à la fin, en conservant des conditions qui demeurent identi- ques, par exemple en ce qui concerne la concentration du solvant dans l'agent de précipitation; cependant ceci est d'une grande importance pour la régularité et la qualité du produit final obtenu ou qu'on se propose d'obtenir. En- fin, il n'est pas possible de mettre en oeuvre d'une façon ininterrompue les procédés proposés jusqu'ici.
Conformément à la présente invention, on a fait la constatation surprenante qu'il est possible, non seulement d'éviter l'un ou l'autre de ces inconvénients, mais encore que le nouveau procédé est exempt de tous ces inconvénients et permet de plus de donner aux produits finals des qualités précieuses que l'on ne pouvait pas obtenir jusqu'ici.
Le procédé conforme à la présente invention consis- te en ce que la solution de la substance à précipiter et l'agent précipitant (ou le mélange de l'agent précipitant et de son solvant), à l'état divisé ou non divisé, et après avoir parcouru un certain trajet libre, viennent se réunir sous un angle quelconque, la quantité, la vitesse d'écoule- ment et la viscosité des liquides qui se réunissent devant être de préférence réglées suivant la nature de ces liquides et la constitution que l'on désire pour le produit précipité.
Grées au procédé conforme à la présente invention, on peut précipiter de leurs solutions tous les hydrates de carbone et les composés de ces hydrates de carbone, par exemple ceux qui ont été cités au début. Comme agents pré- cipitants, on peut employer desagents liquides, aqueux, ou de nature organique, des genres les plus divers : exem- ple l'eau, les solutions salines, les acides, les bases, les hydrocarbures, les hexanes, les benzènes, la naphtaline, le pétrole, les alcools, les aldéhydes, les esters, les 4thers, et analogues, ou encore des mélanges de ces agents
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avec des solvants. Les agents précipitants sont utilisés de préférence en quantité multiple de la quantité de la solution de la substance à précipiter, et de préférence en excès très important.
Le procédé peut être mis en oeuvre aussi bien à la température ordinaire qu'à une tem- pérature supérieure à la température ordinuire, suivant, la nature des substances que l'on met en contact les unes avec les autres.
Avec le procédé conforme à la présente invention, non seulement il est possible de produire un précipité pré- sentant une forme et une grandeur qui sont déterminées par
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avance et qui demeurent constamLlent i:en4 iclues , -.!ai::.; 8ncore le procédé permet,sans qu'il soit besoin de prendre des mesures spéciales, et par simple modification et réglage des conditions de précipitation, d'obtenir des produits précipités ayant la forme et la fragmentation qui convien- nent le mieux aux traitements ultérieurs et à l'emploi final, sans qu'il soit nécessaire de les soumettre à un traitement supplémentaire.
Ce procédé exige -comme il était impossible de le prévoir étant données les conditions par elles-mêmes complexes et délicates des réactions qui se produisent - un appareillage relativement simple, qui ne nécessite qu'une faible dépense d'énergie et une surveil- lance minime.
Le procédé conforme à la présente invention repré- sente un progrès tout spécialement important par rapport à la technique ancienne, en ce qui concerne la mise en oeuvre pratique de la précipitation. Alors que, d'après les procédés anciens, il fallait, à chaque nouvelle opé- ration, de nouveaux soins, une nouvelle attention et un nouveau contrôle, le procédé conforme à la présente inven- tion, une fois qu'il a été réglé de façon à donner le pro- duit que l'on désire, donnera ce produit d'une façon
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absolument régulière et sans changements, et cela absolument indépendamment du soin et de l'attention apportés par le personnel de service.
D'autres grands avantages du nouveau procédé pro- viennent de ce qu'il est possible de l'utiliser d'une ma- nière continue, en introduisant constamment la solution et l'agent précipitant, en séparant le produit précipité et une partie du mélange de solvant et d'agent précipitant, et en réutilisant la plus grande partie de ce mélange de solvant et d'agent précipitant; au cours de ces opérations on maintient une concentration constante de précipitation, c'est-à-dire un rapport constant entre solvant et agent pré- cipitant.
On y parvient avantageusement, par exemple en sé- parant, après précipitation, l'agent précipitant ou le mé- lange d'agent précipitant et de solvant, de la substance précipitée, puis en rétablissant la teneur originaire de ce mélange ou de cet agent précipitant par addition d'une quan- tité correspondante d'agent précipitant frais et non mélangé et enfin en ramenant au processus de précipitation cet agent ou ce mélange et en le réutilisant pour ce processus. Grâce à cette mise en oeuvre du procédé en continu, on supprime les opérations ennuyeuses et longues de purification ainsi que les pertes inévitables qui, dans les procédés actuels, résultent de ces opérations ; le procéda conforme à la présente invention ces pertes n'entrent pratiquement pas en ligne de compte.
Le procédé conforme à la présente invention, peut, à titre d'exemple, être mis en oeuvre avec un dispositif analogue à celui de la fig.l.
Dans le récipient cylindrique 3, qui peut être aussi avantageusement, fermé, se trouve au centre un tambour tour- nant 2 ayant une commande extérieure 18. La solution à pré- cipiter, dont la quantité peut être modifiée au moyen du dispositif de réglage 24, est introduite par le tuyau 1
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et la trémie 7 dans le tambour tournant, dont le nombre de tors peut être modifié par le dispositif de réglage 19, constitué par exemple par des poulies étagées. Cette solu- tion parvient par les fentes 20 dans l'enceinte libre du récipient 3. L'agent précipitant, ou le mélange d'agent précipitant et de solvant est réglé en quantité par le dispositif de réglage 21.
Il est mis en mouvement par le dispositif de refoulement 12, et il est introduit dans 1' enceinte libre du récipient 3 par les conduites 13, 10,4,
5, 6, et parés avoir franchi les fentes 17. La solution et le mélange d'agent précipitant et de solvant ou l'agent précipitant se rencontrent dans l'enceinte libre du réci- pient 3 et sur la paroi de ce récipient, en sorte que le produit à précipiter se sépare. Le mélange contenant l'agent de précipitation, le solvant et le produit précipité, est évacué par les tubulures 8 et 9 et il parvient dans le séparateur 14 présentant un organe de tamisage 15. Le produit r demeure précipité/sur le tamis et est constamment enlevé par la trappe 25.
Le mélange d'agent précipitant et de solvant sort partiellement du séparateur par la conduite 16, sa quantité étant déjà déterminée par le dispositif de réglage 23. La partie principale de ce mélange passe par la conduite 13 dans le dispositif de refoulement 12 et retourne donc dans le circuit. Par la conduite 11 on ajoute au mélange de l'agent précipitant et du solvant, de l'agent précipitant pur en quantité réglée par le dispositif de réglage 32,
On peut aussi mettre en oeuvre le procédé conforme à la présente invention dans des dispositifs conformes aux figures 2, 3, 4 et 5.
Dans le dispositif de la figure 3 la solution de la substance à précipiter d'une part, et l'agent de préci- pitation, ou le mélange d'agent de précipitation et de solvant d'autre part, sont introduits séparément dans un taubour
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double étagé. Le récipient peut lui-même avoir un mou- vement de rotation. Le fonctionnement du dispositif , résulte de la comparaison de la figure 2 avec la figure
1 et des explications données ci-dessus. La solution de la substance à précipiter pénètre par la trémie 32 dans le tambour tournant, et parvient par ses perforations 26 dans l'enceinte libre du récipient 27.
L'agent de précipitation ou le mélange d'agent deprécipitation et de solvant est mis en mouvement par le dispositif de refoulement 28, et, après avoir franchi la partie supérieure 29 du tambour tournant double, il pénètre dans l'enceinte libre du récipient 27, en rencontrant lu solution de la substance à précipiter.
L- mélange contenant l'agent de précipitation, le solvant et le produit précipité, est évacué par la tubulure 30, et parvient dans le séparateur 31 qui est disposé d'une manière analogue au séparateur 14 de la figure 1. Dans ce séparateur on obtient la séparation qui a été décrite.
On peu: aussi mettre en oeuvre le procédé con- forme à la présente invention dans des dispositifs sans parties tournantes. Ces dispositifs ont été représentés, à titre d'exemple, sur les figures 3, 4 et 5. Dans ces appereils, on produit, au moyen de fentes, de tuyères ou analogues, des jets de solution n'une part et d'agent précipitant et de mélange d'agent précipitant et de sol- vant d'autre part, ces jets se rencontrant à l'air libre suivant un angle quelconque approprié, par exemple un angle de 180 , 90 , 45 , etc.
Le mélange obtenu, qui contient l'agent précipitant, le solvant et le produit précipité, est ensuite évacué, d'une manière appropriée, du répipient collecteur qui se trouve en-dessous, et on en sépare, comme on l'a décrit ci-dessus, le produit pré- cipité, après quoi, une proportion appropriée du mélange restant est ramenée au processus de précipitation.
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Les deux liquides qui doivent être mis en contact peuvent aussi être projetés à l'air libre en jets parallèles entr'eux et s'entourant l'un l'autre, par exemple au moyen d'un dispositif du genre du robinet de Daniell ou d'un dispositif analogue. Le cas échéant, on peut avoir plusieurs enveloppes concentriques; par exemple, on aura un jet cylindrique de la solution de la substance à pré- cipiter, ce jet étant tubulaire et étant compris entre un noyau de l'agent de précipitation, et une couche exté- rieure de cet agent de précipitation ou du mélange d'agent de précipitation et de solvant. Le cas échéant, on peut aussi, dès que les jets sont sortis l'air libre, les diviser en donnant la forme voulue a l'orifice de sortie, et les faire se croiser.
Par exemple, pour procéder de cette façon, on utilisera des tuyères à' jets divergents disposées les unes dans les autre.-:.; en en sortant les liquides se rencontrent à l'air libre, soit immédiate- ment, soit peu après leur sortie.
Exemples.
1 - On précipite, dans un dispositif du gonre de d'acétate celui de la figure 1, une solution/de cellulose dans l'acide acétique concentré, par l'acide acétique à 10%, dans les conditions suivantes : Viscosité relative de la solution = 21 (par comparaison avec l'huile de ricin à 20 suivant d'unité).
Rapport Quantité de solution passée ,. 1 quantité d'agent précipitant passée 100
Vitesse périphérique du tambour, 4,75 m. par seconde.
On obtient un produit exempt de poussière, à fibres grossières, ayant des fibres de 5 à 12 cm. de long et de 0,5 à 2 m/m de diamètre. Ce produit peut être lavé très rapidement, il peut être largement débarrassé de liquide par compression et séché en un temps très bref.
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2 - On précipite, dans un dispositif analogue à celui de la figure 1, une solution d'acétate de cellulose dans l'acide concentrique concentré, par l'acide acétique à 20% dans les conditions suivantes
Viscosité relative de la solution = 21 (par comparaison avec l'huile de ricin à 20 servant d'unité).
Rapport Quantité de solution passée 1 Rapport quantité d'agent précipitant passée 50
Vitesse périphérique du tambour, 15,5 m. par seconde.
On obtient une matière exempte de poussière, en petits grains ou en fibres courtes, les fibres ayant '5 à 12 m/m de long et un diamètre de 0,04 à 0,1 m/m.' Ce produit se lave extraordinairement vite, il se sèche en très peu de temps, il se dissout aveo une rapidité remarquable dans les solvants organiques.
3 - On précipite, dans un dispositif analogue à celui de la figure 1, une solution acétique étendue d'acétate de cellulose par l'eau, dans les conditions suivantes Viscosité relative de la solution = 2,5 (par comparaison avec l'huile de ricin à 20 servant d'unité) Rapport Quantité de solution passée =1 Quantité d'agent précipitant passée 65 Vitesse périphérique du tambour 4,75 m. par seconde.
On obtient des graims allongés, exempts de poussière, denses, ayant 1 à 5 m/m d long environ, et 0,5 à 2 m/m environ de diamètre. Le produit se lave extraordinairement vite, il se déplace aisément et il possède une grande faculté d'écoulement. Il est inutile de le broyer.
4 - On précipite, dans un dispositif d'essai analo- gue à celui de la figure 1, une solution à 4 % de cellu- lose dans la liqueur cupro-ammoniacale, par de la soude à 20 % à 20 à 25 , de la Manière suivante : Viscosité relative de lu solution = 12,4 (par comparaison avec l'huile de ricin à 30 servant d'unité).
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Rapport Quantité de solution passée 1 Quantité d'agent précipitant passée 234 Vitesse périphérique du tambour, 8,22 m, par seconde.
On obtient un précipitéà petites fibres, qui, après lavage à l'eau et décuivrage par l'acide sulfurique dilué, donne une cellulose à fibres très fines ayant de 4à 8 cm. environ de long.
5 - On précipite une solution à 5 % d'éthyl-cellulose dans le benzène, par de l'essence, l'opération se faisant dans un dispositif d'essai analogue à celui de la fleure 1: Viscosité relative de la solution = 0,22 (par comparaison avec l'huile de ricin à 20 servant d'unité).
Rapport Quantité de solution passée¯¯¯¯¯¯ = 1 Quantité d'agent précipitant passée 120 Vitesse périphérique du tambour 3,36 m. par seconde.
Revendications et Résumé.
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