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Procédé pour retirer des solvants de solutions de matières organiques.
Dans l'industrie chimique, on travaille très souvent avec des solvants ou des diluants ou des mélanges de ces corps qui sont ensuite séparés par vaporisation des matières dissoutes. Si le solvant est difficilement volatil ou que le mélange renferme des parties difficilement volatiles, il faut utiliser, pour les enlever des matières dissoutes, soit le vide, soit une réduction de la pression partielle - par exemple au moyen de vapeur d' eau. L'emploi d'un vide poussé nécessite des dispositifs.coûteux en eux-mêmes, tandis que l'emploi de vapeur d'eau nécessite, la plupart du temps, des opérations gênantes, d"une part, pour enlever l'eau qui reste dissoute dans le solvant après la précipitation et, d'au-
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tre part,
pour récupérer le solvant qui reste dissous dans l'eau de condensation.
En utilisant un mélange de solvants qui renferme des parties à points d'ébullition faible et élevé, on peut enlever même les parties du solvant point d'ébullition éleve par insufflation de vapeurs du solvant à bas point d'ébullition. Dans ce but, on retire d'une partie des constituants à bas point d'ébullition, qui se séparent lors de la vaporisation du mélange de solvants, les autres constituants du melange de solvants, par rectification, et on introduit cette partie dans une colonne d'insufflation qui est parcourue par le. solution à valoriser, en contre-courant de la vapeur d'insufflation. Les vapeurs utilisées pour l'insufflation du solvant à bas point d'ébullition entrainent avec elles les autres parties du solvant.
Toutefois, le procède n'est pas économique au cas où l'insufflation doit se faire sous des pressions auxquelles la partie du solvant à bas point d'eoullition ne peut pas être précipitée par refroidissement avec de l'eau de refroidissement. Par suite, il faut effectuer frequement tout d'abord un travail de compression important pour condenser le solvant à bas point d'ébullition au moyen d'eau de refroidissement, puis effectuer à nouveau l'opéra- tion de mise an solution.
La présente invention se rapporte à un procède servant à enlever des parties à point d'ébullition élevé d'un melange de solvants des résidus d'évaporation de solutions de matières organiques, par exemple d'huiles ou matières anarogues en se servant de vapeurs des parties à bas point d'ebullition du mélange de solvants.
Conformément à l'invention, on débarrasse le mélange de vapeur de solvants, h extraire par insufflation dans l'huile-, en totalité ou en partie, des constituants du solvant diffi@@ cilement volatils et la partie du solvant qui reste et qui est facilement volatile est utilisée de nouveau pour enlever par
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insufflation le résidu de vaporisation de la partie de solvant à point d'ébullition plus élevé. Ce procédé cyclique est applicable à des solutions qui renferment un mélange de solvants fait de deux ou plusieurs solvants.
La séparation totale ou partielle des parties du solvant à point d'ébullition élevé des vapeurs insufflées se fait, de préférence, à l'aide d'un refroidisseur après lequel est disposé un séparateur servant à recevoir le liquide sépare dans le refroidisseur. Les vapeurs restantes sont aspirées du séparateur par exemple à l'aide d'un ventilateur, et sont amenées dans une colonne d'insufflation dans laquelle coule la matière, par exemple l'huile que l'on veut débarrasser du solvant à point d'ébullition élevé. Du fait de l'abaissement de pression partiel du au solvant léger utilisé sous forme de vapeur d'insufflation, l'huile est débarrassée complètement du solvant à point d'ébullition élevé ou, au moins, de la plus grande partie de celui-ci.
Du fait que la séparation du solvant difficilement volatil des vapeurs d'insufflation ne se fait pas sans résidu, les parties facilement volatiles ne sont pas introduites à l'extrémité de la colonne d'insufflation, mais plutôt vers le milieu de celle-ci et le point où se fait l'introduction depend de la pureté de la vapeur d' insufflation facilement volatile.
Les dernières traces du solvant difficilement volatil peuvent alors être retirées de l'huile par insufflation de vapeurs pures du solvant à point d'ébullition bas qui peut être produit par rectification en un autre point de l'installation. L'insufflation finale se fait à la partie inférieure de la colonne, de sorte que les vapeurs insufflées pures intro&- duites à la base de la colonne peuvent être efficaces même à la partie supérieure de celle-ci; après la condensation partielle ou complète des vapeurs difficilement volatiles, on retire une partie des vapeurs de solvants facilement vo-
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latiles, partie qui correspond à la quantité de la vapeur de solvant volatil introduite dans la colonne d'insufflation.
Suivant une variante du procedé selon l'invention, les constituants à point d'ébullition élevé:, insuffles, sont enlevés à l'aide d'une colonne à déflegmation. Les vapeurs sortant de la colonne coulent, sous forme liquide, éventuellement après refroidissement préliminaire, dans une colonne à déflegmation avec du solvant à point d'ébullition bas, de sorte que le solvant à point 3'ébullition élevé est précipite et est retiré au bas de la colonne. A la partie supérieure de la colonne -de rectification, on retire à l'aide d'un ventilateur ou organe analogue, les vapeurs de solvant facilement volatiles qui sont en général pures et qui sont nécessaires pour l'insufflation et, on les amène à la partie inferieure de la colonne d'insufflation dans laquelle coule, en contrecourant, la solution à traiter.
Pour séparer la partie du solvant difficilement volatil, on peut naturellement se servir simultanément des deux façons de faire décrites ci-dessus. Par exemple, l'une des parties des vapeurs facilement volatiles n'est pas débarrassée complètement du solvant facilement volatil et, par suite, est introduite à l'état impur à peu près au milieu, mais en aucun cas toutefois, à l'extrémité dela colonne d'insufflation, tandis que la deuxième partie restante des vapeurs facilement volatiles est débarrassée complètement dans la colonne de rectification des solvants point d'ébullition élève. et sort à l'état pur de la colonne pour être introduite dans la colonne d'insufflation, %3.la partie supérieure, en contrecourant de la solution.
Cependant, il est plus avantageux de séparer d'abord du mélange de vapeur sortant de la colonne d'insuffiation ,cuis un refrigérateur, une partie de la solution à point d'ebul- lition élevé et de débarrasser complètement de la partie du solvant difficile-nent volatil, le reste des vapeurs facilement
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volatiles encore impures sortant du refroidisseur par traitement de par de la vapeur ou par arrosage avec du solvant pur facilement volatil, dans une colonne de rectification.
Le procédé selon l'invention présente, par rapport aux procédés connus, l'avantage important que le dispositif de rectification nécessaire et que le travail de compression à exécuter peuvent être réduits au minimum.
Le procédé est utilisable pour toutes sortes de solvants du de mélanges de solvants qui sont difficilement volatils ou qui renferment des constituants difficilement volatils.
Ainsi, par exemple, on peut enlever les solvants qui restent dans les extraits et l'on peut débarrasser complètement des solvants les matières dissoutes dans ceux-ci. Si l'on utilise des mélanges de solvants, les restes des constituants à point d'ébullition élevé peuvent être enlevés complètement par insufflation de la matière dissoute au moyen de vapeur des constituants facilement volatils. Le procédé est applicablee de façon particulièrement avantageuse avec des mélanges de solvants, par exemple des mélanges benzol-SO qui sont utilisés pour le raffinage des huiles minérales et le déparaffinage.
On @a décrire maintenant plusieurs formes de réalisation de l'objet de l'invention en se reportant au dessin annexé dans lequel:
La figure 1 représente une installation avec un appareil refroidisseur et un dispositif de séparation.
La figure 2 e représente une installation avec une colonne de déflegmation, et
La figure 3 est une disposition comportant un refroidisseur et une colonne de déflegmation.
EXEMPLE 1
Lorsqu'on emploie des mélanges de nitro-benzol et de méthyl-acétate pour le raffinage de distillats d'huiles mi-
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nérales, la plus grande partie du solvant est vaporisée à la pression atmosphérique en augmentant la température du mélange d'huile. La solution restante est alor*, conformement à la figure 3, amenée par le tube l à la partie supérieure d'une colonne d'insufflation 2 qui est légèrement soumise à l'action du vide. On y enlève les dernières traces de nitrobenzol par insufflation de méthyl-acétate à l'état de vapeur.
Les vapeurs nitro-benzol, méthyl-acétate sortant de la colonne 2 par le tube 3 passent dans un refroidisseur 4 pour en retirer la plus grande partie du nitro-benzol. Dams le sepa¯ rateur 5, les constituants du solvant à point d'ebullition élevé sont séparés sous forme de liquide et retirés en passant par la canalisation 6 par la pompe 7. A l'aide d'un ven¯ tilateur 9, les vapeurs facilement volatiles qui renferment encore de petites quantités de vapeurs plus difficilement volatiles sont amenées par la canalisation 8 au milieu de -La colonne d'insufflation 2, tandis qu'au bas de la colonne 2, par la canalisation 10, on introduit une quantité de vapeur de méthyl-acétate pur correspondant aux vapeurs enlevées par 22.
De ce fait, à la partie inférieure de la colonne, la pression partielle de vapeur de nitro-benzol est pratiquement nulle. Une partie des vapeurs de solvant facilement volatil sont enlevées par le branchement 22. L'huile d'ou a éte enlevé le solvant à point d'ébullition élevé est enlevée à la partie inférieure de la colonne 2 et est évacuée par la pompe 12 en passant par la canalisation 11.
Exemple 2.
Conformément à la figure 2, les vapeurs nitro-benzol, méthyl-acétate sortant de la colonne d'insufflation 2 arrivent en passant par une canalisation 13 à une colonne 14 de défleg- mation dans laquelle on précipite le nitro-benzol contenu dans le mélange de vapeur en 1' arrosant avec du méthyl-acetate liquide qui arrive par la canalisation 15. Le nitro-benzol
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est évacué au moyen de la pompe 18 en p assant par la canali- sation 17 et peut être utilisé dans une autre partie de l'ins- tallation, par exemple pour effectuer une solution sélective.
Les vapeurs de solvant pur, facilement volatil, qui se sont formées dans la colonne de déflegmation 14 en partant du mélan- ge de vapeurs et du méthyl-acétate pur, liquide, qui a été introduit, sont retirées par le haut ; partie dea vapeurs est emmenée par la canalisation 19 et peut être comprimée en un autre point de l'installation et réutilisée. Le reste des vapeurs de méthyl-acétate pur retiré à la partie supérieure de la colonne 14 est ramené en passant par la canalisation 20, au moyen de la pompe 21, dans la colonne d'insufflation 2 et l'on retire de la solution d'huile en une seule opération et sans résidu, le nitro-benzol qu"elle contient.
EXEMPLE 3.
Conformément à la figure 3, les vapeurs provenant de la colonne d'insufflation 2 arrivent d'abord, en passant par la canalisation 3, dans le refroidisseur 4 ou une partie du cons- tituant du solvant difficilement volatil se condense. Les va- peurs qui restent et le condensat viennent ensuite par la ca¯ nalisation 23 dans la colonne de rectification 14 où elles sont arrosées au moyen de solvant facilement volatil pur, li- quide, amené par 15. Le reste du solvant difficilement volatil se sépare alors et est emmené par la pompe 18 en passant par la canalisation 17, tandis que le solvant facilement volatil, y compris la quantité amenée par 15, sort à la partie supé- rieure de la colonne de rectification.
Une partie qui corres- pond à la quantité amenée par 15 s'en va par le branchement 19.
Une autre partie passant par la canalisation 20 est in- troduite par le ventilateur 21 à la partie inférieure de la colonne d'insufflation et passe en contre-courant avec l'huile contenant du solvant introduite par 1. L'huile ne contenant plus le solvant à point d'ébullition élevé est évacuée par la @
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canalisation 11 au moyen de la pompe 12.
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Process for removing solvents from solutions of organic materials.
In the chemical industry, one works very often with solvents or diluents or mixtures of these substances which are then separated by vaporization of the dissolved substances. If the solvent is hardly volatile or the mixture contains hardly volatile parts, either vacuum or partial pressure reduction - for example by means of water vapor, should be used to remove them from the dissolved materials. The use of a high vacuum requires devices which are expensive in themselves, while the use of water vapor requires, most of the time, troublesome operations, on the one hand, to remove the water which remains dissolved in the solvent after precipitation and, further
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be part,
to recover the solvent which remains dissolved in the water of condensation.
By using a mixture of solvents which contains low and high boiling parts, even parts of the high boiling solvent can be removed by blowing vapors of the low boiling solvent. For this purpose, the other constituents of the solvent mixture are removed from a portion of the low-boiling point constituents, which separate during vaporization of the solvent mixture, by rectification, and this portion is introduced into a column. insufflation which is traversed by the. solution to be upgraded, in counter-current to the insufflation steam. The vapors used for the insufflation of the low-boiling solvent carry with them the other parts of the solvent.
However, the process is uneconomical in the case where the insufflation has to take place under pressures at which the part of the low-eoullition solvent cannot be precipitated by cooling with cooling water. As a result, a large compression work must be carried out frequently first to condense the low-boiling solvent by means of cooling water, and then carry out the dissolving operation again.
The present invention relates to a process for removing high-boiling parts of a mixture of solvents from the evaporation residues of solutions of organic materials, for example oils or anarogue materials, using vapors of the solvents. low boiling parts of the solvent mixture.
In accordance with the invention, the vapor mixture is freed from solvents, to be extracted by insufflation in oil, in whole or in part, of the constituents of the difficultly volatile solvent and the part of the solvent which remains and which is easily volatile is used again to remove by
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blowing the vaporization residue with the higher boiling solvent portion. This cyclic process is applicable to solutions which contain a mixture of solvents made up of two or more solvents.
The total or partial separation of the parts of the high-boiling solvent from the blown-in vapors is carried out, preferably, by means of a cooler after which is arranged a separator serving to receive the liquid separated in the cooler. The remaining vapors are sucked from the separator, for example with the aid of a fan, and are brought into an insufflation column in which the material flows, for example the oil which is to be freed from the solvent at the point of high boil. Due to the partial pressure drop due to the light solvent used in the form of insufflation vapor, the oil is completely freed from the high-boiling solvent or, at least, most of it. .
Since the separation of the hardly volatile solvent from the insufflation vapors does not take place without residue, the easily volatile parts are not introduced at the end of the insufflation column, but rather towards the middle thereof and the point at which the introduction takes place depends on the purity of the easily volatile blowing vapor.
The last traces of the hardly volatile solvent can then be removed from the oil by blowing in pure vapors of the low boiling point solvent which can be produced by rectification at another point of the installation. The final insufflation takes place at the bottom of the column, so that the pure blown vapors introduced at the base of the column can be effective even at the top of the column; after partial or complete condensation of the hardly volatile vapors, part of the easily volatile solvent vapors is removed.
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latiles, part which corresponds to the quantity of the volatile solvent vapor introduced into the insufflation column.
According to a variant of the process according to the invention, the constituents with a high boiling point :, blown in, are removed using a dephlegmation column. The vapors leaving the column flow, in liquid form, optionally after preliminary cooling, into a dephlegmation column with low boiling point solvent, so that the high boiling point solvent is precipitated and is removed at the bottom. of the column. At the top of the rectification column, the easily volatile solvent vapors which are generally pure and which are necessary for the insufflation are removed with the aid of a ventilator or the like. the lower part of the insufflation column in which the solution to be treated flows in counter-current.
In order to separate the part of the hardly volatile solvent, it is naturally possible to use simultaneously the two procedures described above. For example, one of the parts of the easily volatile vapors is not completely freed from the easily volatile solvent and, therefore, is introduced in an impure state approximately in the middle, but in no case however, at the end. from the insufflation column, while the remaining second part of the easily volatile vapors is completely freed in the rectification column of the high boiling point solvents. and exits in the pure state from the column to be introduced into the insufflation column,% 3.the upper part, countercurrently from the solution.
However, it is more advantageous to first separate from the vapor mixture exiting the insufflation column, cook a refrigerator, part of the high boiling point solution and completely free from the part of the difficult solvent. -nent volatile, the rest of the vapors easily
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still impure volatiles leaving the cooler by treatment with steam or by spraying with pure, easily volatile solvent, in a rectification column.
The method according to the invention has, over the known methods, the important advantage that the necessary grinding device and the compression work to be performed can be reduced to a minimum.
The process can be used for all kinds of solvents and mixtures of solvents which are hardly volatile or which contain components which are hardly volatile.
Thus, for example, the solvents which remain in the extracts can be removed, and the materials dissolved therein can be completely freed of the solvents. If mixtures of solvents are used, the remains of the high boiling point components can be completely removed by blowing the dissolved material with steam of the readily volatile components. The process is particularly advantageously applicable with mixtures of solvents, for example benzol-SO mixtures which are used for refining mineral oils and dewaxing.
We will now describe several embodiments of the object of the invention with reference to the accompanying drawing in which:
Figure 1 shows an installation with a cooling device and a separation device.
Figure 2 e shows an installation with a dephlegmation column, and
Figure 3 is an arrangement comprising a cooler and a dephlegmation column.
EXAMPLE 1
When mixtures of nitro-benzol and methyl acetate are used for the refining of distillates of medium oils
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Generally, most of the solvent is vaporized at atmospheric pressure by increasing the temperature of the oil mixture. The remaining solution is then, in accordance with FIG. 3, brought through tube 1 to the upper part of an insufflation column 2 which is slightly subjected to the action of vacuum. The last traces of nitrobenzol are removed there by insufflation of methyl acetate in the vapor state.
The nitro-benzol and methyl-acetate vapors leaving column 2 through tube 3 pass into a cooler 4 in order to remove most of the nitro-benzol therefrom. In seperator 5, the constituents of the high-boiling solvent are separated as a liquid and removed through line 6 through pump 7. Using a fan 9, the vapors easily volatile which still contain small quantities of more difficult volatile vapors are brought through line 8 to the middle of the insufflation column 2, while at the bottom of column 2, through line 10, a quantity of pure methyl acetate vapor corresponding to the vapors removed by 22.
Therefore, at the bottom of the column, the partial vapor pressure of nitro-benzol is practically zero. Part of the easily volatile solvent vapors are removed through branch 22. The oil from which the high boiling solvent has been removed is removed at the lower part of column 2 and is discharged by pump 12 at passing through pipe 11.
Example 2.
In accordance with FIG. 2, the nitro-benzol, methyl-acetate vapors leaving the insufflation column 2 arrive via a pipe 13 to a dephlegmation column 14 in which the nitro-benzol contained in the mixture is precipitated. of vapor by spraying it with liquid methyl acetate which arrives by the pipe 15. The nitro-benzol
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is evacuated by means of the pump 18 passing through the pipe 17 and can be used in another part of the installation, for example to make a selective solution.
The vapors of pure, easily volatile solvent which have formed in the dephlegmation column 14 from the mixture of vapors and the pure, liquid methyl acetate which has been introduced, are withdrawn at the top; part of the vapors is taken through line 19 and can be compressed at another point in the installation and reused. The remainder of the pure methyl acetate vapors withdrawn at the top of column 14 is returned via line 20, by means of pump 21, to insufflation column 2 and solution d is withdrawn. oil in a single operation and without residue, the nitro-benzol it contains.
EXAMPLE 3.
According to figure 3, the vapors coming from the insufflation column 2 first arrive, passing through the line 3, in the cooler 4 where a part of the component of the hardly volatile solvent condenses. The remaining vapors and the condensate then flow through channel 23 into the rectification column 14 where they are sprayed with pure, liquid, easily volatile solvent, supplied by 15. The remainder of the hardly volatile solvent collects. then separates and is carried by pump 18 through line 17, while the easily volatile solvent, including the amount supplied by 15, exits at the top of the rectification column.
A part which corresponds to the quantity supplied by 15 goes through branch 19.
Another part passing through the pipe 20 is introduced by the fan 21 to the lower part of the insufflation column and passes in countercurrent with the oil containing solvent introduced by 1. The oil no longer containing the insufflation column. solvent with a high boiling point is discharged through the @
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pipe 11 by means of pump 12.