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PROCEDE DE SEPARATION D'UN OU PLUSIEURS HYDROCARBURES SOLIDES DE LEURS MELANGES
AVEC UN LIQUIDE FORTEMENT POLAIRE-
L'invention concerne un procédé de séparation d'un ou plusieurs hydrocarbures solides ou composés complexes d'hydrocarbures de leur mélange (tel qu'une suspension) avec un liquide fortement polaire, qui consiste par exemple en eau ou un liquide aqueux.
Pour effectuer cette séparation on peut débarrasser la substan- ce solide du liquide polaire dans la plus large mesure possible par décan- tation, centrifugation, filtrage, etc.. Mais on obtient ainsi une substan- ce solide qui est encore souillée par une quantité de liquide considérable.
Par exemple si on sépare la paraffine par filtrage d'un liquide aqueux, on obtient un gâteau spongieux de paraffine, qui peut contenir un poids d'eau plusieurs fois plus grand que celui de la paraffine.
Pour éliminer le reste du liquide polaire (ou si une partie du liquide n'a pas été éliminée au préalable, pour éliminer la totalité de ce liquide polaire) on peut chauffer le mélange de la substance solide et de liquide jusqu'à ce que la substance solide fonde ; on peut ensuite séparer les deux phases liquides ainsi formées d'une manière simple, par exemple par décantation. Mais ce chauffage consomme une grande quantité d'énergie, car en général la chaleur spécifique d'un liquide fortement polaire est élevée; tel est le cas en particulier si le liquide polaire consiste en eau ou un li- quide aqueux.
Suivant l'invention il est possible en général d'économiser une quantité d'énergie considérable en amenant la substance solide en con- tact avec un liquide beaucoup moins polaire ou non polaire (support) qui ne se mélange pas sinon très peu avec le liquide polaire, dans des condit ions déterminées de façon que l'angle # # formé par la tension interfaciale y t des deux phases liquides (liquide polaire et liquide de support) avec la substance solide (mesuré au-dessus du liquide de support) soit inférieure
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à 90 . Le liquide polaire se sépare ainsi de la substance solide ou la substance solide passe dans le liquide de support.
Puis dans la mesure où il est nécessaire ou avantageux de le faire, on peut séparer les deux phases liquides l'une de l'autre et/ou séparer la substance solide du li- quide de support.
On choisit de préférence un liquide de support à point d'ébul- lition relativement bas, par exemple un liquide qui bout à la température ambiante ou à peu près. En ce qui concerne l'économie de chaleur réalisée, on obtient de très bons résultats abec un liquide qui par comparaison avec l'eau possède une faible chaleur spécifique et/ou une faible chaleur d'éva- poration.
Dans la pratique les hydrocarbures ou les mélanges d'hydrocar- bures, tels que le propane, pentane, hexane, heptane, benzène, etc. du les cétones, telles que la méthyl éthyl cétone conviennent particulièrement bien.
L'invention s'applique d'une manière particulièrement avanta- geuse au procédé décrit dans les demandes de brevet belges n 396.907 (bre- vet belge n 508.045) et n 403.660.
En résumé ce procédé est le suivant : on sépare les hydrocar- bures solides, en particulier la;paraffine solide ou des composés complexes d'hydrocarbures de leurs mélanges (par exemple une suspension) avec l'hui- le, en présence éventuellement d'un solvant de l'huile qui dissout l'huile mais ne dissout pas la substance solide sinon dans une faible mesure, en amenant la substance solide en contact avec une phase auxiliaire dans des conditions déterminéés de façon à faire passer la substance solide dans la phase auxiliaire ou en tout cas à déplacer la phase d'huile de la sub- stance solide par la phase auxiliaire.
La phase auxiliaire contient ou consiste en un liquide fortement polaire (dont la constante diélectrique est supérieure à celle de la phase d'huile, et de préférence élevée par rapport à celle de la phase d'huile, par exemple l'eau ou un liquide aqueux), ne se mélange guère sinon pas du tout avec la phase d'huile et ne dissott pas la substance solide, sinon dans une faible mesure.
On trouvera un supplément d'explication du principe sur lequel ce procédé est basé et d'autres détails techniques au sujet de son mode d'exécution en se reportant aux demandes de brevet précitées.
Une fois la substance solide séparée de la phase d'huile de la manière décrite, il y a lieu généralement de séparer encore la phase auxiliaire de la substance solide. Cette opération s'effectue d'une manière efficace par le procédé suivant l'invention.
Avant d'appliquer le procédé suivant l'invention, on peut éli- miner d'abord une partie de la phase auxiliaire par décantation, filtrage, centrifugation, etc.
Une fois le contact établi entre la phase auxiliaire et la substance solide suivant les demandes de brevet précitées, on choisit les conditions de façon que l'angle de contact formé par la tension inter- faciale [gamma]de la phase d'huile et de la phase auxiliaire avec la substance solide (mesuré au-dessus de la phase d'huile) atteigne une valeur supérieu- re à 90 C; à ce propos, parmi d'autres mesures, on ajoute une substance tensio-active appropriée. Il faut avoir soin dans l'application du pracé- dé suivant l'invention faite ensuite, que l'angle de contact # t formé par la tension interfaciale entre la phase auxiliaire et le liquide de support avec la substance solide (mesuré au-dessus du liquide de support) soit inférieur à 90 .
Ce résultat peut être obtenu en choisissant d'une manière ap- propriée le liquide de support, en réglant la valeur du pH et/ou de la tem- pérature de la phase auxiliaire, en faisant varier la nature et/où la @ quantité de la phase auxiliaire et/ou en faisant varier la quantité et/ou la nature de la substance tensio-active contenue dans la phase auxiliaire.
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Le mode d'exécution de l'opération le plus intéressant (en particulier si l'opération est continue) consiste à choisie le liquide de support de faon à remplir immédiatement la condition 6 t < 90 . Si par exemple la substance solide est la paraffine, cette condition est faci- le à remplir en choisissant un liquide non polaire ou légèrement,polaire seulement, tel que les hydrocarbures à bas points d'ébullition, propane, butane, pentané, hexane, heptane ou benzène. D'une manière générale la paraffine solide passe immédiatement dans ces hydrocarbures, ce qui n'est pas surprenant en raison de la tendance naturelle des cristaux de paraffine à se mouiller de préférence par-les hydrocarbures.
Si dans un cas particulier, le contact avec un excès d'hydro- carbures n'est pas encore suffisant pour que # <90 , on peut arriver au résultat en faisant varier la température ou en abaissant la valeur du pH de la phase auxiliaire, par exemple en l'acidifiant par HCl et/ou en prenant une des autres mesures énumérées ci-dessus.
Le contact avec le liquide de support surtout s'il consiste en un hydrocarbure tel que le pentane a encore l'avantage de faire rester dans la phase auxiliaire (en général la phase aqueuse) ou d'y faire revenir une notable portion de la substance tensio-active adsorbée par les cristaux de paraffine. Pratiquement on peut ainsi recycler la totalité de la sub- stance tensio-active directement avec la phase aqueuse, en faisant ainsi diminuer notablement la perte de substance tensio-active.
L'invention s'applique aussi à la séparation de composés com- .plexesd'hydrocarbures.
Des exemples de ces composés complexes sont les complexes d'u- rée et d'hydrocarbures à chaîne droite et d'hydrocarbures a chaîne ramifiée ou de naphtènes avec la thiourée.
Suivant des procédés connus on se sert de la formation de ces complexes cristallisés pour séparer les substances précitées, c'est-à-dire les hydrocarbures à chaîne droite (la substanoe de formation du complexe consistant en urée) et les hydrocarbures à chaîne ramidiée et/ou les napht- tènes(au moyen de la thiourée).
On fait passer les complexes cristallisés dans une phase auxi- liaire qui peut consister par exemple en une solution aqueuse alcoolique d'urée ou de thiourée.
On peut aussi faire passer ces composés complexes d'hydrocar- bures de la manière décrite ci-dessus dans un liquide de support (par exem- ple des hydrocarbures tels que le propane, pentane, heptane, benzène, etc.) et les séparer ensuite de ce liquide.
EXEMPLE 1.
En partant d'une huile brute d'Indonésie contenant à + 20 C 12% en poids de paraffine solide, on obtient cette paraffine à partir du distillat en le diluant d'abord à une température de + 70 C avec 300 % en poids de dichloroéthane et en refroidissant ensuite lentement (en 45 minutes) le mélange à + 20 C en l'agitant; on émulsifie la bouillie ainsi obtenue en l'agitant pendant une demi-minute dans 400% en poids d'eau à laquelle on avait ajouté précédemment 0,027% en poids de dodécyl benzène/ propylène tétramère sulfonate de Na à titre de substance tensio-active, outre 0,8% en poids de NaOH.
Dès que l'agitation cesse, il se forme deux phases nettement séparées et la paraffine solide a passé quantitativement dans la phase a- queuse. Puis après avoir décante.la phase d'huile et de dichloro-éthane, on agite suivant l'invention la suspension de paraffine dans l'eau ainsi obtenue pendant une demi-minute avec 300% en poids de pentane saturé de paraffine solide et constituant le liquide de support. Après l'agitation, il se forme immédiatement deux phases et on constate que la paraffine solide
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a passé quantitativement dans le liquide de support.
On peut alors séparer la paraffine solide de la majeure partie du pentane en l'écumant, la décantant ou la filtrant, puis on peut éliminer le reste du pentane par distillation. La quantité de chaleur nécessaire à cette opération est bien plus faible que si on sépare directement la pha- se aqueuse auxiliaire initiale de la paraffine. On peut recycler le pen- tane dans l'opération.
On peut aussi obtenir les mêmes résultats avec une quantité de pentane beaucoup moindre, par exemple de 150% en poids.
EXEMPLE 2.
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On mélange en agitant pendant une demi-minute une suspension de paraffine dans l'eau obtenue de la même manière que dans l'exemple 1 avec 300% en poids de méthyléthyl cétone saturée de paraffine.
Dès que l'agitation cesse il se forme deux phases nettement séparées et on constate que la paraffine a passé quantitativement dans la phase de cétone.
On peut ensuite séparer la cétone par distillation, ou par décantation, filtrage, etc., suivi de la distillation de la paraffine.
EXEMPLE 3.
On émulsifie en agitant pendant,une demi-minute une bouillie obtenue de la même manière que dans l'exemple 1 dans 400% en poids d'eau contenant 0,1% en poids de substance tensio-active consistant en dodécyl benzène propylène tétramère sulfonate de Na, 0,16% en poids de NaOH et 0,01% en poids de MgSO, à titre de désémulsifiant.
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Dès que l'agitation cesse le mélange se sépare en deux phases et on constate que la paraffine a passé quantitativement dans la phase aqueuse. Puis on agite la phase aqueuse contenant la paraffine pendant une demi-minute avec 300% en poids de n-heptane, antérieurement saturé de paraffine solide.
Dès que l'agitation cesse, il se forme deux phases nettement séparées et on constate que la paraffine solide a passé quantitativement dans le liquide de support (phase d'heptane).
On obtient des résultats analogues en remplaçant la n-heptane par le pentane ou la méthyléthyl cétone.
On peut ensuite débarrasser la paraffine du liquide de support de la manière indiquée dans les exemples qui précèdent. Tfais il n'est pas toujours indispensable de le faire, car il est parfois possible d'utiliser un mélange de paraffine tel quel dans'le liquide de support.