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"Procédé de séparation de composés organiques"
La présente invention concerne la séparation de mélanges comprenant deux ou plusieurs hydrocarbures.
On a proposé antérieurement de séparer des mélanges d'hy- drocarbures par extraction au solvant ou par distillation extrao- tive en utilisant comme agent d'extraction le composé sulfolane :
EMI1.1
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ou un dérivé de ce composé obtenu par le remplacement d'un ou plusieurs atomes d'hydrogène par des groupes substituants. Des composés de ce type ont généralement été préparésjusqu'à pré- sent par fermeture cyclique d'une diène oonjugée, au moyen d'anhydride sulfurique, suivie par l'hydrogénation, ces procédés étant souvent difficiles à mettre en oeuvre et coûteux.
La présente invention a pour but de créer un procédé de séparation de mélanges d'au moins deux hydrocarbures, en parti- culier d'hydrocarbures de types chimiques différents, en une fraction enrichie en l'un de ces hydrocarbures et une fraction enrichie en un autre de ces hrydrocarbures. Un autre but de l'in- vention est de créer un procédé d'extraction au solvant en uti- lisant un solvant perfectionné comme agent d'extraction.
Conformément à la présente invention, des mélanges oom- portant deux ou plusieurs hydrocarbures sont amenés en contact avec du pentaméthylène-sulfone ou avec un simple dérivé de sub- stitution de ce dernier,
Suivant un procédé de mise en oeuvre, le mélange de composés organiques est soumis à l'extraction au solvant en ame- nant le mélange en contact avec un pentaméthylène-sulfone du type déterminé, qui est un liquide stable à la température de mise en contact pour former une phase extrait et une phase raf- finat, puis les deux phases sont séparées.
Le polyméthylène-sulfone peut ensuite être récupéré à partir des phases séparées et être réutilisé.
Suivant un autre procédé de traitement, un mélange va- porisable de composés organiques est distillé en présence de pentaméthylène-sulfone du type spécifié, qui est stable à la température de distillation pour former un produit de tête cons- titué par le pentaméthylène-sulfone ensemble avec une fraction du mélange riche en l'un des composés organiques mentionnés et pour former un produit de fond contenant le reste du sulfone ensemble avec le reste du mélange.
Le sulfone peut ensuite être récupéré à partir de frac-
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tions séparées et être réutilisé.
Les pentaméthylène-sulfones préférés pour être utilisés dans la présente invention sont les pentaméthylène-sulfones :
EMI3.1
et leurs dérivés monométhyle ou polyméthyle.
Cependant, si on le désire, on peut utiliser les olé- fines cycliques correspondantes ou des dérivés oontenant des groupes substituants simples, tels, par exemple, que d'autres groupes alcoyles, groupes hydroxy et groupes alkoxy.
Un avantage de la présente invention consiste en ce que le polyméthylène-sulfone et ses dérivés alcoyle simples peuvent être obtenus facilement par oxydation des sulfures correspondants.
Ces sulfures et leurs dérivés simples peuvent être récupérés à partir d'huiles de goudron obtenues à partir d'acide sulfurique utilisé dans le traitement d'une fraction d'huile minérale, telle qu'un extrait aromatique tiré du pétrole. La récupération et l'oxydation de ces sulfures sont décrits dans le brevet belge n 486933 déposé le 21.1.49 pour "Procédé de production de sul- fones cycliques".
Le procédé de l'invention n'est pas limité à l'utilisa- tion de pentaméthylène-sulfones individuels; l'utilisation de mélanges de deux ou plusieurs pentaméthylène-sulfones, ainsi que des pentaméthylène-sulfones avec d'autres sulfones, tels que les tétraméthylène-sulfones et de pentaméthylène-sulfones avec d'au- tres solvants bien connus dans cette technique rentre dans son cadre. Ainsi c'est un avantage de l'invention que l'on peut uti- liser des mélanges relativement bon marché de sulfones obtenus par l'oxydation de mélanges de sulfures cycliques, aucune sépa- ration des sulfures avant l'oxydation ou des sulfones après l'oxydation n'étant nécessaire.
Un mélange de sulfones, approprié pour l'utilisation
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.comme solvant selon la présente invention, peut être préparé comme suit:
Une fraction de benzine de pétrole de traitement rec- tiligne bouillant dans la gamme de 100 C à 160 C est traitée par extraction au solvant, usuellement avec de l'anhydride sul- fureux, pour la récupération d'un concentré aromatique. Le con- oentré aromatique est raffiné à l'acide en utilisant de l'acide sulfurique à 90 à 98 %, l'acide utilisé étant dilué avec un agent aqueux, de préférence de l'eau, et la couche d'huile qui se sépare étant récupérée.
La couche d'huile,ou une fraction de distillation de cette dernière, est oxydée à l'aide d'un agent oxydant doux.
Des agents appropriés sont des solutions alcalines aqueuses de ohlorhydrure de sodium, de permanganate de sodium ou de perman- ganate de potassium ou une solution de peroxyde d'hydrogène dans l'acide acétique concentré.
1% sulfones peuvent être séparés du produit d'oxyda- tion par distillation ou par d'autres moyens convenables. De préférence, le produit d'oxydation est soumis à la distillation fractionnelle pour la récupération d'une fraction bouillant dans la gamme de 288 C à 320 C. Cette fraction, contenant un pen- taméthylène-sulfone ou des monométhyl-pentaméthylène-sulfones, a été trouvée très appropriée pour être utilisée dans un procédé selon l'invention.
Le procédé de l'invention est avantageusement appliqué à la séparation de mélanges organiques constitués par deux ou plusieurs hydrocarbures. Un avantage particulier est obtenu par l'application du procédé de l'invention à la séparation d'hydro- carbures d'un type chimique de ceux d'un autre type chimique.
Ainsi, le procédé de l'invention peut être appliqué à la sépara- tion de paraffines à partir de naphtènes, de naphtènes à partir de produits aromatiques, de paraffines à partir d'oléfines et de mono-oléfines à partir de diènes.
Le procédé de l'invention peut aussi être appliqué à
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,la séparation de composés contenant du soufre à partir d'hydro- carbures, comme, par exemple, dans la désulfuration de fractions de pétrole. Le procédé peut aussi être utilisé pour le raffinage d'huiles lubrifiantes.
Le procédé de la présente invention montre un avantage particulier dans la production de concentrés aromatiques à par- tir de produits distillés du pétrole, tels par exemple que la fraction benzine bouillant à environ 110 C à 160 C par extrao- tion au solvant.
Les sulfones cycliques montrent un avantage très net sur l'anhydride sulfureux liquide dans l'extraction au solvant, en ce qu'ils peuvent être utilisés sensiblement à la température ambiante, ils ne sont pas corrosifs et, du fait qu'ils sont nor- malement des liquides ou des solides à bas point de fusion, ils sont plus facilement stockés.
Des pentaméthylène-sulfones ont été trouvés être plus appropriés que des tétraméthylène-sulfones pour ce procédé car, bien qu'à 20 C la sélectivité fut trouvée être inférieure, le pouvoir solvant était approximativement double.On peut avantageu- sement utiliser un mélange de tétraméthylène-sulfones et de pen- taméthylène-sulfones.
L'invention est illustrée par les exemples suivants dans lesquels on compare des procédés d'extraction au solvant utilisant des tétraméthylène-sulfones, des pentaméthylène-sul- fones et des mélanges de ces produits.
Le mélange d'hydrocarbures utilisé dans les exemples était une fraction benzine de pétrole ayant les propriétés sui- vantes: indice de réfraction n20D 1,4211 densité d20 0,7490 gamme de points d'ébullition 110 - 160 C teneur en aromatiques % en poids 18,1.
Les sullfones utilisés sont désignés ci-après comme
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fractions 1, 2, 3 et ils avaient les caractéristiques suivantes:
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<tb> Fraction <SEP> No. <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Indicede
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> réfraction <SEP> n20D <SEP> 1,4773 <SEP> 1,4827 <SEP> 1,4761
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Densité <SEP> d20 <SEP> 1,190 <SEP> 1,183 <SEP> 1,118
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gamme <SEP> d'ébullition <SEP> C.
<SEP> 110-130/1,7mm <SEP> 95-130/0,5mm <SEP> 9,5-108/0,6mm
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 283-305/760mm <SEP> 288-320/760mm <SEP> 287-305/760mm
<tb>
EMI6.2
<tb> Composition <SEP> tétraméthylène <SEP> pentaméthylène- <SEP> un <SEP> mélange <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> sulfone <SEP> et <SEP> tétra- <SEP> sulfone <SEP> et <SEP> mo- <SEP> poly-alcoyl-
<tb>
<tb>
<tb> méthylène-sulfones <SEP> nométhyl-pen- <SEP> tétraméthy-
<tb>
<tb>
<tb> substitués <SEP> taméthylène- <SEP> lène <SEP> et <SEP> pen-
<tb>
<tb>
<tb> sulfones <SEP> taméthylène-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> sulfones
<tb>
Le procédé d'extraction consiste à mélanger l'hydrocar- bure et le solvant à la température appropriée, à séparer les deux phases et retirer l'hydrocarbure du solvant par distillation,
L'exemple 1 est destiné à la comparaison et le traite- ment suivant cet exemple ne rentre pas dans le cadre de la pré- sente invention.
Exemple 1
La fraction benzine fut extraite dans le traitement à phase unique à 20 C avec la fraction sulfone 1 en une quantité égale à 40 % en volume de l'hydrocarbure. Ceci fut répété à la même température avec une quantité de solvant équivalent à 100 % en volume de l'hydrocarbure.
Après retrait du solvant, les pha- ses extrait et raffinat avaient les propriétés suivantes:
EMI6.3
<tb> EXTRAIT <SEP> RAFFINAT
<tb>
<tb> en <SEP> Vol.
<tb>
EMI6.4
de solvant ##################################-## Sur> ydr0¯ $ en poids n20 d20 teneur en % en poids n20 d20
EMI6.5
<tb> carbure. <SEP> de <SEP> fraction <SEP> D <SEP> aromatiques <SEP> .
<SEP> de <SEP> fraction'
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> benzine <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> benzine
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 40 <SEP> 4,6 <SEP> 1,4670 <SEP> 0,8225 <SEP> 68 <SEP> 95,4 <SEP> 1,4183 <SEP> 0,7458
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100 <SEP> 12,1 <SEP> 1,4564 <SEP> 0,8059 <SEP> 57 <SEP> 87,9 <SEP> 1,4157 <SEP> 0,7418
<tb>
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Ces chiffres montrent que le sulfone est un solvant sélectif pour les hydrocarbures aromatiques présents dans l'hydro- oarbure,
Exemple 2
La même fraction de benzine fut extraite à 20 C d'une manière analogue à la fraction sulfone 2 en une quantité égale à 40 en volume de l'hydrocarbure. Les phases extrait et raf- finât avaient, après le retrait de solvant, les propriétés sui- vantes:
EMI7.1
<tb> phase <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> n20n <SEP> d20 <SEP> teneur <SEP> en <SEP> aromati-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> fraction <SEP> ques <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> benzine
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> raffinât <SEP> 91,9 <SEP> 1,4177 <SEP> 0,7443
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> extrait <SEP> 8,1 <SEP> 1,4562 <SEP> 0,8068 <SEP> 56
<tb>
Exemple 3
La fraction benzine fut traitée de façon analogue avec la fraction sulfone 3 en une quantité égale à 40 % en volume de l'hydrocarbure à la fois à + 20 C et - 30 0 pour donner les deux phases ayant la composition suivante :
EMI7.2
<tb> EXTRAIT <SEP> RAFFINAT
<tb> Température
<tb>
<tb> d'extraction
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> fraction <SEP> D <SEP> aromati- <SEP> poids <SEP> D
<tb> benzine <SEP> ques <SEP> % <SEP> en <SEP> de <SEP> fracpoids. <SEP> tion <SEP> benzine
<tb>
EMI7.3
<tb> + <SEP> 20 C <SEP> 14,2 <SEP> 1,4374 <SEP> 0,7761 <SEP> 37 <SEP> 85,8 <SEP> 1,4180 <SEP> 0,7447
<tb>
<tb> - <SEP> 30 C <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 1,4575 <SEP> 0,8077 <SEP> 58 <SEP> 91,4 <SEP> 1,4172 <SEP> 0,7430
<tb>
Exemple4
Un échantillon de l'extrait obtenu à l'exemple 3 à - 30 0 fut extrait à -20 0 avec la fraction sulfone 1, en une quantité égale à 40 % en volume de l'hydrocarbure par le même procédé.
Les deux phases avaient les propriétés:
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EMI8.1
<tb> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 20
<tb> d'hydrocarbure <SEP> n <SEP> d20 <SEP> teneur <SEP> en <SEP> aromatide <SEP> charge <SEP> D <SEP> ques <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb> extrait <SEP> 32 <SEP> 1,4773 <SEP> 0,8401 <SEP> 80
<tb> raffinât <SEP> 68 <SEP> 1,4481 <SEP> 0,7936
<tb>
REVENDICATIONS
1 - Procédé de séparation de mélanges comportant au moins deux '-hydrocarbures en une fraction enriohie en un hydro- carbure et une fraction enrichie en un autre hydrocarbure, qui consiste à faire venir le mélange en contact avec un solvant constitué par un pentaméthylène-sulfone ou un simple dérivé de substitution de ce dernier.