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"Procédé de séparation de substances de solubilités différentes".
L'invention concerne un procédé'de séparation de substances possédant des solubilités différentes à l'égard d'une solution d'un réactif susceptible de former une combinaison chimique avec ces substances.
On a découvert que dans certains cas des mélanges des substances considérées à ce propos peuvent être sépa- rées d'une manière simple et peu coûteuse par un procédé caractérisé en ce qu'on traite d'abord le mélange des substances par un réactif de façon à former une combinaison chimique entre ce réactif et toutes les substances à sépa- rer , puis on fait passer une solution des substances com- binées à contre courant avec une solution contenant en dissolution celle des substances dont la solubilité est la plus grande dans la solution des substances combinées.
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Cette opération peut être expliquée par un exemple. Les produits du pétrole, tels que le gasoil contiennent des aci- des naphténiques, d'indice d'acidité différent. Ceux dont d'acidité l'indice/est le plus grand ont plus de valeur que ceux dont l'indice d'acidité est plus faible, il est donc d'importan- ce de séparer les deux catégories d'acides. Suivant l'in- vention il est facile de le faire de la manière suivante.
On traite l'huile contenant les acides naphténiques par une quantité suffisante de lessive de la concentration nécessai- re pour former une combinaison chimique avec tous les aci- des naphténiques, au moins ceux qu'il est nécessaire d'éli- miner pour obtenir une huile désacidifiée assez pure.
On obtient ainsi une solution de savons d'acides naphténi- ques à indices d'acidité faibles et forts dans une lessive aqueuse .Le "réactif" dont il est question dans la descrip- tion générale du procédé suivant l'invention est donc un hydroxyde de sodium ou de potassium ; par conséquent le solvant de la "solution des substances combinées" est l'eau (lessive aqueuse). Dans le cas considéré il est natu- rel de faire réagir le "réactif " en présence du "solvant des substances combinées", mais il n'est nullement indispen- sable de le faire, car il est possible aussi de faire réagir le réactif séparément et de former ensuite la solution des substances combinées.
Il est possible éventuellement d'introduire le mélange des substances à séparer tel quel ou dissous dans un solvant dans l'opération d'extraction, puis de l'amener en contact avec le réactif.
On fait alors passer la solution de savons d'acides naphténiques dans l'eau et/ou dans la lessive aqueuse ainsi obtenue, qui ne contient sensiblement pas d'huile, à contre courant avec une solution d'acides naphténiques libres d'un
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indice d'acidité élevé dans un solvant approprié, non miscible 'avec la solution aqueuse. En effet les acides naphténiques à indice d'acidité élevé sont ceux qui sont les plus solubles à l'Égard de la "solution des substances combinées", qui, dans le cas considéré, est la solution de savons naphténiques dans la lessive aqueuse . Le solvant des acides naphténiques choisi peut être par exemple un produit du pétrole ou un autre et, si on le désire, l'huile désacidifiée elle-même .
La manière dont on obtient cette solution dans la forme de réalisation adoptée de préférence du procédé suivant l'invention est fa- cile à comprendre d'après la discussion qui en est donnée ci- après de cette forme de réalisation.
Il résulte du traitement à contre courant d'une part une solution de savons d'acides naphténiques à indice d'acidité élevé dans la lessive aqueuse, et d'autre part une solution d'acides naphténiques à indice d'acidité faible dans le vol- vant, qui contenait d'abord les acides à indice d'acidité élevé . La séparation cherchée a donc été réalisée. L'in- vention proprement dite n'implique évidemment pas la trans- formation des savons obtenus en acides à indice d'acidité éle- vé , ni le raffinage ultérieur de ces acides, si on le dé- sire , etc... qui peuvent être considérés sans hésitation comme connus.
L'invention est décrite en détail ci-après avec le des- sin ci-joint à l'appui qui est un diagramme d'une forme de réalisation de l'invention, appliquée à la séparation des acides naphténiques suivant leurs indices d'acidité. Il est évident d'après ce qui précède que le procédé est un procédé de séparation général . Il est question ci-après de colonnes dans lesquelles circulent les liquides considérés, mais les colonnes ne sont nullement indispensables et le procédé sui- vant l'invention peut aussi bien être appliqué dans une instal lation comportant de.s récipients de mélange et de sédi-
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mentation.
On introduit la lessive à la partie supérieure de la colonne 1, et à la partie inférieure, par un tuyau 3, un produit contenant des acides naphténiques, par exemple du gasoil . La lessive se combine avec les acides naphté- niques (quel que soit leur indicide d'acidité) et la solution de savons naphténiques dans la lessive ou, si la totalité de la lessive a été consommée , dans l'eau, sort à la partie inférieure de la colonne 1 par un tuyau @. Le gasoil désacidifié sert à la partie supérieure de la colonne 1 par le tuyau 5. On introduit la solution de savons naphté- niques à la partie supérieure de la colonne 2, dans la- quelle elle vient en contact à contre courant avec,par exemple, du kérosène dans lequel sont dissous les acides naphténiques à indice d'acidité élevé .
Les réactions sui- vantes s'accomplissent dans la colonne 2 : acides naph- téniques à faible indice d'acidité sont éliminés de leurs sels par les acides naphténiques à indice d'acidité élevé ( ou, en d'autres termes, les acides à indice d'acidité éle- vé chassant les acides laphténiques à faible indice d'acidité de la solution de lessive en raison de la plus forte solubili- té de ces premiers acides), en provoquant ainsi la séparation voulue ; les acides naphténiques à faible indice d'acidité dissous dans le kérosène sortent à la partie supérieure de la colonne 2 par le tuyau 6, tandis que la lessive contenant les acides à indice d'acidité élevé dissous à l'état de leurs savons, sortent à la partie inférieure de la colonne par le tuyau 7.
On fait passer cette solution de lessive dans un mélangeur 8 dans lequel on introduit également du kérosène par un tuyau 9 et un acide quelconque par exemple de l'acide sulfurique de rebut par le tuyau 10, cet acide étant suscep- tible de convertir les savons naphténiques en acides naphténiques libres . Le mélange contient alors une solution d'acides naphténiques à indice d'acidité élevé et de kérosène,
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d'une part, et une solution aqueuse de sulfate de sodium, d'autre part. On fait passer ces solutions du mélangeur 8 dans un récipient de séparation 11 dans lequel les deux solutions se séparent .
La solution de sulfate de sodium sort dans le tuyau 12, et le kérosène avec les,acides naphté- niques qui y sont dissous, par le tuyau 13..On obtient ainsi les acides naphténiques à indice d'acidité élevé sous forme de solutions dans le kérosène dont ils peuvent être sé- parés d'une manière quelconque connue en soi. On réintroduit une partie du kérosène contenant les acides naphténiques à titre de reflux à la partie inférieure de la colonne 2 par le tuyau 15. Le fait que les acides naphténiques à in- dice d'acidité élevé sont obtenus sous forme de solution dans le kérosène est sans inconvénient, étant donné que d'habitude on raffine ensuite les acides naphténiques dissous dans le kérosène.
Pour le reste, il n'est pas nécessaire d'obtenir l'élé- ment le plus soluble du mélange à séparer en solution dans un solvant tel que le kérosène, car ce solvant peut n'être ajouté qu'à la quantité de l'élément le plus solu- ble qui sert de reflux . De plus, il est possible d'exé- cuter l'opération tout entière sans avoir recours à un se- cond solvant tel que le kérosène dans la séparation des acides naphténiques, c'est-à-dire lorsque l'addition de ce solvant n'est pas nécessaire.
1) dans le but de diminuer la solubilité des élé- ments à séparer ;
2) pour dissoudre les éléments à séparer lorsqu'ils sont solides ou très visqueux;
3) dans le but de s'opposer à une émulsification gênante.
Le procédé décrit ci-dessus permet de préparer les acides naphténiques à indice d'acidité élevé sous forme
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très pure, quoique non avec un rendement maximum. Si on désire débarrasser complètement le kérosène sortant à la partie supérieure de la colonne 2 des acides naphténiques à indice élevé, pour obtenir un rendement maximum de ces acides, il convient de prolonger la colonne 2 par une portion supérieure au sommet de laquelle on introduit une certaine quantité d'une solution de lessive.
Si on le désire, on peut obtenir à partir de la solu- tion de savons naphténiques sortant de la colonne 2, d'abord le reflux, puis le produit par précipitation frac- tionnée avec un acide . On réélise ainsi une séparation nette (en économisant un stade de réaction) qui exige cepen- dant une installation plus compliquée .
La substance qui sert à mettre en liberté les liées substances/qui consistent principalement , dans le cas considéré, dans l'élément le plus soluble servant de re- flux, peut aussi être introduite, si on le désire, par fractions en différents points dans l'opération d'extrac- tion elle-même .Il n'est donc pas indispensable d'effectuer le reflux dans une installation séparée.
Ainsi qu'il est décrit ci-dessus, les substances liées sont mises en liberté par une réaction chimique .Dans le cas des savons naphténiques, l'acide sulfurique sert à cet effet .Il est évident que l'emploi de ces produits chimiques, tels que l'acide sulfurique, n'est pas toujours nécessaire, par exemple lorsque la mise en liberté qu'on désire peut s'effectuer par hydrolyse à température élevée et distillation.
Les mélanges de substances de toutes sortes peuvent être séparés de cette manière .A titre d'autres exemples, on peut citer un mélange de phénols et de thiophénols qu'on trouve dans les produits de distillation sous pression
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à point d'ébullition de 100 à 200 C. La séparation s'effectue avec une lessive aqueuse, le reflux de l'élément le plus solu- ble, c'est-à-dire dans le cas considéré, les thiophénols, est formé avec de l'acide sulfurique et dissous dans l'éther.
Un autre exemple consiste en un mélange de phénols et d'acides carboxyliques 'qu'on trouve dans un produit de crac- king de l'huile minérale . Le réactif est l'hydroxyde de sodium dissous dans l'eau. Le reflux des acides carboxyliques est obtenu avec l'acide sulfurique . Le solvant est par exemple l'éther di-isopropylique .
On peut également séparer un mélange de 2-4-6- trimé- thylpyridine, collidine et quinoléine . Le réactif est l'acide chlorhydrique , le reflux de collidine est obtenu avec une lessive .
Après avoir étudié avec soin le procédé de séparation. suivant l'invention, le choix des produits chimiques qui con- viennent à la combinaison des substances et du solvant introduit à la partie inférieure de la colonne 2 ne donnera lieu à aucune difficulté spéciale .