La présente invention concerne un procédé en vue de réduire la teneur en halogènes dans une polyoléfine en parti-, cules formée par polymérisation catalytique d'une oléfine en présence d'un catalyseur de Ziegler-Natta en soumettant cette polyoléfine en particules à un traitement de purification consistant à faire passer un gaz au travers.
Lors de la polymérisation d'oléfines en utilisant des catalyseurs de Ziegler-Natta, les polyoléfines en particules habituellement obtenues ont une certaine teneur en composants catalytiques suivant la combinaison catalytique utilisée et les conditions de polymérisation adoptées. C'est ainsi que, pratiquement dans toutes les polyoléfines de ce type, il y a une teneur relativement élevée en halogènes, en particulier, en chlore, ce qui signifie que les polyoléfines doivent être traitées pour réduire cette teneur en halogènes avant de les soumettre à un traitement complémentaire, sinon il pourrait en résulter une corrosion relativement grave dans les machines utilisées pour la transformation des polyoléfines. La présence d'halogènes exerce également un effet préjudiciable sur les propriétés des produits formés avec ces polyoléfines.
Il existe plusieurs procédés bien connus en vue de réduire les teneurs en catalyseur et en halogènes de ces polyoléfines. Un de ces procédés consiste à dissoudre les polyoléfines, hydrolyser et précipiter les composants catalytiques, filtrer ce système et reprécipiter les polyoléfines de la solution de filtration. Un autre procédé consiste à traiter les poly- oléfines en particules avec des liquides de lavage spécifiques.
Un troisième procédé consiste à traiter les polyoléfines en particules avec des solutions alcalines aqueuses ou un sulfoxyde dans des extrudeuses. Un procédé hautement efficace dans lequel on utilise des extrudeuses, est décrit dans le brevet des <EMI ID=1.1>
extrudeuse. Les halogènes présents sont transformés en une alkylène-halohydrine qui est suffisamment volatile pour pouvoir être aisément séparée de la polyoléfine.
Un autre procédé encore en vue de réduire la teneur en halogènes est le procédé de déchloration à lit fluidisé en phase gazeuse tel que celui décrit dans le brevet britannique
1.420.837 au nom de "Badische Anilin und Soda-Fabrik Aktiengesellschaft". Suivant ce brevet, on soumet des polyoléfines en particules à un traitement de purification consistant à faire
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effectué dans un lit fluidisé en phase gazeuse, tandis que le gaz de purification utilisé comprend un mélange d'azote, de vapeur d'eau et d'un oxyde d'alkylène dans un rapport particulier. Dans ce brevet, il est stipulé que ce procédé permet
de réduire la teneur en halogènes à environ 20 parties par million et on a trouvé que des modifications complémentaires de ce procédé permettaient de réduire davantage encore la teneur en halogène.
Dans le procédé décrit ci-dessus, d'importantes quantités d'oxyde d'alkylène sont consommées. En conséquence,
il serait nettement avantageux du point de vue économique de récupérer la plus grande quantité possible d'oxyde d'alkylène. On sait très bien que les alkylène-halohydrines peuvent être transformées en oxydes d'alkylène en traitant les halohydrines avec des solutions caustiques. En fait, il existe un certain nombre de procédés industriels anciens pour la fabrication d'oxyde d'éthylène à partir d'éthylène-chlorhydrine. Dans tous ces procédés, on utilise des solutions d'éthylène-chlorhydrine
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en concentrations relativement importantes pour obtenir de l'oxyde d'éthylène.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 1.446.872 au nom de Brooks, on décrit un procédé de fabrication d'oxyde d'éthylène à partir d'éthylène-chlorhydrine en faisant réagir la chlorhydrine avec un alcali caustique en présence d'une quantité d'eau aussi faible que possible. Dans ce brevet, il est stipulé que, lorsqu'on effectue la réaction en présence d'une importante quantité d'eau, on obtient des rendements très médiocres en oxyde. Dans ce brevet, il est également stipulé qu'en faisant réagir ensemble une partie en poids d'une solution contenant 80% de chlorhydrine et 20% d'eau, avec 1 partie en poids de soude caustique solide, on obtient le rendement maximum théoriquement possible d'oxyde d'éthylène.
Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.886.187 aux noms de Bartholome, Koehler, Stoeckelmann et May, on décrit un procédé de fabrication en continu d'oxyde de propylène en mélangeant, au moyen d'un
jet turbulent, une solution de propylène-chlorhydrine avec un alcali aqueux, puis en mélangeant avec de la vapeur d'eau pour obtenir un mélange à deux phases et en effectuant ensuite un <EMI ID=3.1>
que l'on obtient de l'oxyde de propylène avec un haut rendement, ainsi qu'avec un haut rendement espace/temps. Dans ce brevet, il est stipulé que les composants alcalins sont généralement utilisés en concentrations de 2 à 15 moles par -litre de solution.
Dans le procédé de déshalogénation à lit 'fluidisé
la concentration de l'alkylène-halohydrine dans le courant
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très faible. On a trouvé qu'en traitant des solutions diluées d'une alkylène-halohydrine avec des solutions caustiques d'une concentration relativement forte, telles que celles décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique précités 1.446.872 et
3.886.187, les conditions réactionnelles favorisaient la formation d'une quantité inopportune d'un alkylène-glycol plutôt que d'un oxyde d'alkylène. Hormis le fait qu'il est préférable d'obtenir un oxyde afin qu'il puisse être recyclé dans le lit fluidisé, la présence de glycol est également la cause d'une formation inopportune de mousse exerçant une influence néfaste sur le fonctionnement de l'épurateur dans lequel l'halohydrine est mise en contact avec la solution caustique.
De façon inatten due, on a trouvé qu'en traitant les solutions d'halohydrines diluées avec des solutions caustiques diluées, on pouvait atteindre une production maximum d'oxyde d'alkylène, tout en minimisant la formation de glycol et 'Les problèmes de formation de mousse qui y sont associés.
En conséquence, un objet de la présente invention est de régénérer un oxyde d'alkylène de telle sorte qu'il puisse être recyclé à l'appareil de déshalogénation à lit fluidisé.
La présente invention a également pour objet d'assurer une production maximum d'un oxyde d'alkylène dans l'épurateur à solution caustique, minimisant ainsi la formation d'un alkylèneglycol dans cet épurateur, Un autre objet encore de l'invention est de minimiser ou d'éliminer la formation de mousse dans l'épurateur à solution caustique.
La présente invention concerne un procédé perfectionné en vue de réduire la teneur en halogènes d'une polyoléfine en particules formée par polymérisation catalytique d'une oléfine en présence d'un catalyseur de Ziegler-Natta. Ce procédé compren les étapes consistant à : (a) faire passer la polyoléfine, à l'état sec, dans le lit fluidisé en phase gazeuse ;
(b) mettre la polyoléfine (à température élevée et dans le lit fluidisé) en contact avec un gaz comprenant 0,05 à <EMI ID=5.1>
constitué d'un gaz inerte, de préférence, l'azote, de telle sorte que l'oxyde d'alkylène réagisse avec les halogènes présents dans la polyoléfine pour former une alkylène-halohydrine ; <EMI ID=6.1> réduisant ainsi la teneur en halogènes de la polyoléfine ;
(d) mettre l'alkylène-halohydrine en contact avec une <EMI ID=7.1>
71 [deg.]C, le solvant étant choisi parmi le groupe comprenant l'alcool et l'eau. tandis que la concentration de la solution caustique
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(e) récupérer l'oxyde d'alkylène formé en faisant réagir l'alkylène-halohydrine et la solution caustique.
Le procédé décrit ci-dessus est particulièrement utile pour réduire la teneur en halogènes du polypropylène cristallin. Les oxydes d'alkylène qu'il est préférable d'utiliser suivant
la présente invention, sont l'oxyde d'éthylène et l'oxyde de propylène. Les produits caustiques qu'il est préférable d'utiliser suivant la présente invention, sont choisis parmi le groupe comprenant l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de calcium.
Le procédé de la présente invention est particulièrement utile pour la préparation d'oxydes d'alkylène à partir de solutions diluées d'alkylène-halohydrines. Le courant gazeux quittant le lit fluidisé ne contient qu'une très faible concentration d'une alkylène-halohydrine, cette concentration se situant le plus souvent dans l'intervalle allant de 50 à 300 parties par million. On a trouvé que l'on ne pouvait utiliser que des , , solutions caustiques diluées pour régénérer l'oxyde d'alkylène
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sont utilisées en concentrations plus élevées, il se forme une quantité inopportune d'un alkylène-glycol, tandis que l'on voit apparaître une importante formation de mousse dans l'épurateur à solution caustique, Le procédé de la présente invention
peut être adopté indépendamment du procédé de déshalogénation
à lit fluidisé décrit ci-dessus.
On charge la polyoléfine en particules, de préférence, le polypropylène, dans le système à lit fluide en poudre agité en plusieurs étages. Le lit fluide peut être mis en oeuvre dans un mode discontinu ou continu. S'il est mis en oeuvre dans un mode discontinu, aucun préchauffage de la polyoléfine n'est nécessaire. Toutefois, si le lit fluide est mis en oeuvre en continu, il est souhaitable que la première section du lit fluide soit une section de préchauffage. Il importe que le système interne reste dans des conditions aussi proches que possible des conditions adiabatiques. A cet effet, on peut envisager soit une combinaison d'une isolation et d'un chauffage appliqué à la surface extérieure, soit uniquement une isolation,
La température du lit fluidisé est maintenue dans
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étant d'environ 110[deg.]C. Si l'on adopte une température inférieure à 88[deg.] C dans le système à lit fluide, une durée de séjour anormalement longue est nécessaire pour la déshalogénation. Si l'on adopte des températures trop proches du point de fusion ou du. point de ramollissement de la polyoléfine, le système à lit fluide risque de s'encrasser.
En règle générale, le procédé de traitement des polyoléfines en particules au moyen de gaz s'écoulant au travers dans le lit fluidisé peut être effectué de n'importe quelle manière habituelle en utilisant n'importe quel appareil classiqt. pour de tels procédés à lit fluidisé en phase gazeuse. Par exemple, on peut faire barboter le gaz d'admission à travers la poudre à partir de la base du lit fluidisé. Le gaz d'admissior doit contenir 0,05 à 0,2% d'un oxyde d'alkylène, de préférence, l'oxyde d'éthylène ou !-'oxyde de propylène. Si on laisse des ce) dre la concentration de l'oxyde d'alkylène en dessous de 0,05%, il en résulte soit une réaction incomplète, soit une durée de séjour anormalement longue dans le lit avant que la déshalogéna. tion complète n'ait lieu.
La concentration de l'humidité dans ce gaz d'admission doit se situer entre 5 et 30%, une concentration d'environ 10% constituant la concentration idéale. La concentration de l'humidité dans le lit fluidisé a un effet double. En premier lieu, elle est nécessaire pour la réaction du catalyseur résiduel halogéné de Ziegler-Natta avec l'oxyde d'alkylène afin de former une alkylène-halohydrine. En théorie l'humidité réagit avec le chlore actif contenu dans la poudre pour former de l'acide chlorhydrique qui réagit ensuite avec l'oxyde d'alkylène pour former une alkylène-halohydrine. En second lieu, cette humidité est nécessaire pour régler de manié] adéquate l'électricité statique pouvant inhiber fortement le traitement des polyoléfines en particules.
Le reste du gaz d'admission doit être constitué d'un gaz inerte, de préférence, d'azote, mais uniquement en raison de sa disponibilité et de son faible prix.
La vitesse de la charge de gaz par unité de poids de la polyoléfine peut varier dans de larges limites. En règle générale, cette vitesse est plus élevée pour les polyoléfines ayant une teneur initiale élevée en halogènes et également lorsque la teneur en halogènes doit être réduite dans une forte mesure et que le gaz a une faible concentration d'humidité ou d'un oxyde d'alkylène. Les vitesses superficielles de gaz les mieux appropriées dans le lit fluidisé sont égales à environ
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relativement élevée et� dès lors, la majeure partie de la teneur
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On effectue la régénération et le recyclage de l'oxyde d'alkylène en mettant les gaz sortants du lit fluidisc et contenant une alkylène-halohydrine, en contact avec une solution caustique. La quantité d'alkylène-halohydrine contenue dans le courant des gaz sortants est très faible. La concentration
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Cette mise en contact peut être effectuée au moyen de n'importe quel appareil approprié assurant un mélange intime entre des courants de gaz et de liquides.
De préférence, on fait passer les gaz sortants à travers une colonne d'épuration à solution caustique comportant un lit comprimé, fonctionnant à contre-courant et dans laquelle les gaz entrent en contact intime avec une solution caustique diluée.
Le garnissage de la colonne peut être n'importe quel garnissage classique utilisé dans des colonnes de ce type, par exemple,
des anneaux de Pall, des anneaux déformés "Intalox" (marque commerciale déposée), des anneaux déformés de Berl et des anneaux de Raschig. Des redistributeurs d'écoulement peuvent être utilisés dans la colonne pour empêcher la solution de descendre le long des surfaces intérieures de celle-ci. Le solvant utilisé pour la solution caustique peut être l'eau ou un alcool ayant une volatilité telle que le courant de recyclage de l'oxyde
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d'alcool vaporisé. Parmi les alcools répondant à cette descrip-tion, il y a l'alcool n-butylique, l'alcool sec-butylique, l'alcool isobutylique� l'alcool t-amylique, de même que le 2-pentanol. Dans cet épurateur à solution caustique, on peut utiliser des produits caustiques classiques tels que l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium et l'hydroxyde de calcium
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Si la concentration du produit caustique est inférieure à 0,001N, la réaction de l'alkylène-halohydrine en un oxyde d'alkylène est alors incomplète. Si l'on porte la concentration
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amélioration dans la transformation de l'alkylène-halohydrine
en un oxyde d'alkylène, mais on augmente fortement les pertes
de l'oxyde d'alkylène se transformant en un alkylène-glycol. Les vitesses de la réaction de transformation de l'alkylène-halohydrine en
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toutes deux de la concentration en ions hydroxyde. L'utilisation de faibles concentrations en ions hydroxyde permet de régler
les réactions se produisant dans l'épurateur de telle sorte que la transformation de l'oxyde d'alkylène en alkylène-glycol se déroule lentement, empêchant ainsi les pertes de l'oxyde d'alky� lène désiré. Si l'on maintient la concentration en hydroxyde
et la durée de séjour à de faibles valeurs, la production de l'oxyde d'alkylène est portée à son maximum.
La température régnant dans la colonne d'épuration
à solution caustique peut se situer entre environ 32[deg.]C et environ
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en humidité dans le lit fluide est à ce point faible que l'électricité statique pose alors un problème. La température optimale
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de la colonne est d'environ 43[deg.]C lorsqu'on utilise l'eau comme S
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lène-glycol inopportun, la température de la colonne d'épuration permet également de régler la concentration en humidité du gaz d'admission chargé dans le lit fluidisé après recyclage à partir de cette colonne d'épuration. La température de la colonne d'épur;
tion est utilisée comme élément principal de réglage de l'humidi-
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peu près à une teneur en humidité de 9% dans le gaz d'admission chargé dans le lit fluidisé suivant la pression du système.
La limite supérieure de température est facultative et elle dépend de la quantité d'humidité que l'on désire obtenir dans le système. Si la colonne est à des températures supérieures, l'eau se condensera dans les parties plus froides du système, posant ainsi des problèmes de corrosion. Si la colonne d'épuration est à une température supérieure, on obtient de plus fortes concentrations en humidité, mais on provoque également la transformation d'un plus haut pourcentage d'oxyde d'alkylène en un alkylène-glycol dans l'épurateur. Ceci est évidemment inopportun car on obtient une plus faible quantité d'oxyde d'alkylène pour le recyclage au lit fluide. En outre, la tolérance relative
à l'alkylène-glycol formé dans la colonne d'épuration est nettement réduite et, de pïus, la formation de mousse pose un problème sérieux à des températures élevées. La formation de mousse est due aux bulles du gaz inerte qui se forment et qui s'élèvent vers la surface d'un liquide, dont la viscosité empêche le déplacement des parois des bulles et leur rupture. La formation
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au cours de l'un ou l'autre passage à travers le système, mais plutôt par suite d'une accumulation dans le solvant qui est constamment recyclé à travers le système. L'oxyde de propylène est l'oxyde d'alkylène qu'il est préférable d'utiliser suivant la présente invention, car il est moins toxique que certains autres oxydes d'alkylène, au même titre que son glycol. L'oxyde d'éthylène est également avantageux, du fait qu'il est relativement peu coûteux. L'azote est le gaz inerte préféré en raison
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sium et l'hydroxyde de sodium sont également préférés en raison de leur disponibilité et de leur prix relativement bas.
Comme on l'a indiqué ci-dessus, le solvant utilisé pour la solution caustique de la colonne d'épuration peut être l'eau ou l'alcool. L'utilisation d'alcool offre un avantage '
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et que, par conséquent, il ne se pose aucun problème de formatic de mousse dans la colonne d'épuration. Toutefois, suivant la présente invention, on ne peut utiliser que des alcools ayant une volatilité telle que le courant de recyclage d'oxyde d'alkylène quittant la colonne d'épuration contienne 5 à 30% d'alcool vaporisé ; en effet, si la volatilité est trop faible, la concentration de l'alcool dans le courant de recyclage sera inférieure à 5% et, si elle est trop élevée, la concentration sera supérieure à 30%.
Les variables décrites ci-dessus peuvent être réglées de telle sorte que le procédé puisse être mis en oeuvre dans des colonnes de différentes dimensions et à des débits de gaz différents .
Ces réglages sont du ressort des spécialistes.
Exemple I
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on charge de la poudre de polypropylène dans un lit fluidisé turbulent à plusieurs étages. On divise ce lit en cinq sections
.
à savoir une section de préchauffage de 171,45 mm de long et de
101�6 mm de profondeur, ainsi que, dans la zone réactionnelle, quatre sections ayant chacune une longueur de 101,6 mm et une profondeur de 101,6 mm. Le lit a une hauteur de 1,524 m et une zone supérieure d'expansion de volume de 0,45 m. La poudre pénètre dans le lit fluide près de son sommet et elle entre dans la zone de préchauffage qui est maintenue à une température de
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un chauffage de la surface extérieure. La profondeur de poudre dans le lit fluide est maintenue à 1,219 m dans la zone de préchauffage et à 0,762 m dans la zone réactionnelle. Le temps de séjour de la poudre dans le lit est de 50 minutes.
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de nombreuses ouvertures pratiquées dans le fond de ce dernier. On chauffe le gaz à une température de 116[deg.]C avant qu'il ne soit introduit dans le lit fluide. Le débit du gaz à travers le
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Les gaz contenant de la propylène-chlorhydrine formée par réaction d'oxyde de propylène et de chlore dans la poudre de propylène, sortent par le sommet du lit fluidisé. On filtre ce courant gazeux et on l'envoie vers une colonne d'épuration à solution caustique. Le courant gazeux sortant contient 75 parties par million de propylène-chlorhydrine.
La colonne d'épuration à solution caustique est une tour verticale d'une hauteur de 4, 572 m et d'un diamètre normal de
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"Super Intalox" (marque commerciale déposée), avec des redistri-
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buteurs annulaires d'écoulement espacés de 1,143 m. La soit caustique contenue dans la colonne est une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium d'une concentration de 0,04N. La t pérature de la colonne est maintenue à environ 43[deg.]C. Le cou gazeux sortant du lit fluide s'écoule au fond de la colonne, tandis que la solution caustique s'écoule au sommet de celleLe courant gazeux sortant du sommet de la colonne d'épuratio:
contient 0,1% d'oxyde de propylène et il est recyclé au gaz
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n'obtient que 25 parties par million/h de propylène-glycol e1 il se forme très peu de mousse.
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réduite de 400 parties par million à 50 parties par million.
Presque tout l'oxyde de propylène chargé dans le lit fluide est récupéré dans le courant gazeux sortant de la colonne d'é ration à solution caustique.
Exemple II
On répète le procédé de l'exemple 1 dans les condit suivantes :
Température de la zone de préchauffage à lit fluide : 103[deg.]C. Température de la zone réactionnelle à lit fluide : 105[deg.]C. Profondeur de poudre du lit fluide : 0,914 m (toutes les sectj Temps de séjour de la poudre : 52 minutes.
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Débit de gaz : 0,74 m3/minute.
Concentration en propylène-chlorhydrine dans le courant gazeux sortant : moins de 75 parties par million.
Solution caustique : hydroxyde de potassium 0,04N dans l'alcoo isobutyli que,
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La teneur en chlore de la poudre de propylène est réduite de 358 parties par million à 85 parties par million.
Il ne se forme pas de propylène-glycol et il ne se produit pas non plus de formation de mousse du fait qu'il n'y a pas d'eau dans le système.
Exemples III - V
Une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium 0,004N s'écoule vers le bas à raison de 30 ml/minute à travers une colonne d'épuration de 0�609 m de haut garnie d'anneaux écrasés
en matière céramique de moins de 6,35 mm. A travers cette colonne
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nant de la propylène-chlorhydrine. On mesure la température à
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gazeux à l'entrée et à la sortie afin de déterminer la transformation de propylène-chl-orhydrine (PCH) en oxyde de propylène
(OP). Le tableau A ci-après donne'les résultats de trois réglages différents de températures.
TABLEAU A
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Ces résultats indiquent que la transformation de propylène-chlorhydrine en oxyde de propylène*se déroule convenablement à cette faible concentration en produits caustiques et
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Exemples VI-IX
On répète le procédé de l'exemple III avec une solution
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à un débit de 30 ml/minute. Le courant gazeux s'écoule à un débit de 0,0032 m3/minute. Les résultats sont repris dans le tableau B ci-après.
TABLEAU B
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Ces résultats indiquent que la transformation est très bonne à cette concentration, en particulier, aux températures supérieures,
Exemples X - XII
On répète le procédé de l'exemple III avec une solution
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36 ml/minute. Le courant gazeux s'écoule à un débit de 0,0035 m3/minute. Les résultats obtenus sont repris dans le tableau C.
TABLEAU C
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Ces résultats démontrent que la transformation se déroule très bien à cette concentration élevée. Cette expérience
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mousse, étant donné que celle-ci n'apparaît que lorsque la concentration en propylène-glycol dans l'eau recyclée s'accumule au cours d'une certaine période.
REVENDICATIONS
1. Procédé en vue de réduire la teneur en halogènes d'une polyoléfine en particules formée par polymérisation catalytique d'une oléfine en présence d'un catalyseur de ZieglerNatta, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à :
a. laisser s'écouler la polyoléfine à l'état sec dans un lit fluidisé en phase gazeuse,
b. mettre la polyoléfine (à température élevée et dans le lit fluidisé) en contact avec un gaz comprenant 0,05% à 0,2% d'un oxyde d'alkylène� 5 à 30% d'un solvant, le reste étant constitué d'un gaz inerte de telle sorte que l'oxyde d'alkylène réagisse avec les halogènes présents dans la polyoléfine pour former une alkylène-halohydrine,
c. éliminer l'alkylène-halohydrine du lit fluidisé, réduisant ainsi la teneur en halogènes de la polyoléfine,
d. mettre l'alkylène-halohydrine en contact avec une solution caustique à une température comprise entre environ 32
et environ 71 [deg.]C, le solvant étant choisi parmi le groupe comprenant l'alcool et l'eau, tandis que la concentration de la solu-
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