Procédé et- appareil pour la fabrication de l'alcool absolu. La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication simple et économique de l'alcool absolu, ainsi qu'à une installation pour réaliser ce procédé. Selon ce dernier, on ajoute à l'alcool commercial à déshydrater un corps liquide capable de former par distil lation avec l'eau et l'alcool un mélange ter naire à point d'ébullition minimum, c'est-à- dire inférieur à celui de chacun des corps en présence, distille le mélange d'alcool commer cial et de -corps liquide de façon à obtenir à la base de la colonne de distillation de l'alcool absolu, le mélange à point d'ébullition minimum qui distille étant condensé,
et le coridensat traité de façon à en séparer la majeure partie de l'alcool et ledit corps li quide, ce dernier au moins étant retourné dans la colonne de distillation.
Le distillat peut constituer soit un liquide homogène, soit deux couches non miscibles. La séparation de l'alcool et dudit corps liquide y contenu peut être effectuée en trai tant le liquide homogène ou chacun des li quides formant les deux couches ou encore l'enseinble des couches par les substances déshydratantes connues, telles que les car bonates de potassium ou de sodium, etc., pour leur enlever l'eau et obtenir un mélange binaire dont l'alcool absolu- -est séparé par distillation, ou encore en traitant séparément le liquide de chaque couche par distillation, pour en extraire un mélange ternaire et laisser un mélange binaire; dans la couche la plus aqueuse, le mélange binaire contiendra de l'eau qui sera séparée par distillation ou tout autre moyen;
dans la couche la moins aqueuse, le mélange binaire obtenu ne contiendra pas d'eau et l'alcool sera séparé du corps liquide employé par distillation ou par tout autre moyen.
Ce procédé de fabrication peut être exé cuté par exemple de la manière suivante: En ajoutant à l'alcool commercial (alcool éthylique contenant habituellement moins de 10 /o d'eau) certains corps liquides dont les points d'ébullition sont au voisinage de celui dé l'alcool, tels que carbures, chlorures d'al coyles, chlorure d'éthylène et d'acétylène, tétrachlorure de carbone, éthers oxydes, éthers sels etc., on forme un mélange qui, soumis à la distillation donne, comme on le sait, naissance à un mélange ternaire dont le point d'ébullition est inférieur aux pointa d'ébullition des trois constituants.
Pour la facilité des explications, on appellera dans la suite ces corps "corps entraîneurs"..
Les vapeurs condensées constituant le mélange provenant de la distillation du mé lange d'alcool commercial et du corps entraî- iieur donnent lieu < < nu liquide homogène ou < i, un liquide se séparant ci) deux couches.
Le liquide homogène peut être déshydraté par les substances avides d'eau connues et ce liquide se transforme. en un mélange binaire, dcquel il est facile d'extraire l'alcool absolu en même temps que celui contenu dans le résidu de la, chaudière.
D'autre part, les deux couelies formées contiennent des proportions différentes des trois éléments constitutifs. Ou elioisira de préférence le corps entraîneur de telle sorte due l'une des couches liquides formées con tienne beaucoup plus d'eau que l'autre.
La couche la plus aqueuse peut étre dés- hydratée par les substances avides d'eau connues et donner lieu ensuite à un mélange binaire duquel il est facile d'extraire l'alcool absolu, en même temps que celui contenu dans le résidu de la chaudière.
La couche la moins aqueuse peut être déshydratée de la même façon ou peut, à vo lonté, rentrer dans l'appareil distillatoire pour subir nue nouvelle distillation.
La couche la plus Aqueuse dont il vient d'être question contient, de par la nature même de sa formation, unie porportiou d'eau plus élevée que celle qui passe dans les va peurs pendant la distillation dit mélange ter naire.
Au lieu de la traiter par les substances avides d'eau pour la déshydrater, on petit, si l'oit veut, la distiller à nouveau pour en extraire un mélange ternaire à point (l'ébulli- tion minimum qui ira rejoindre le premier. II arrivera un moment oit elle sera épuifée en l'un des deux éléments,.
alcool ou produit entraîneur, pour laisser le mélange binaire eau et produit entraîneur, oui le mélange binaire, eau et alcool (l'eau étant dans ce cas en quantité beaucoup plus élevée que dans l'alcool commercial d'oiu il provient).
L'eau sera facilement enlevée ensuite de ce mélange binaire par les procédés ordinaires de distillation ou par tout autre moyen.
La description qui va suivre en regard du dessin aunex@#, donné à titra d'exemple, fera bien comprendre la manière dont l'in- vention peut être réalisée. Dans ce dessin, les parties supprimées de certaines figures sont semblables à celles correspondantes des figures qui les précèdent. E,@eiïtl)le <I>I:
</I> On emploie comme corps "entraîneur'\ le chlorure de butyle.
Dans la colonne à distiller .1, représentée schématiquement en fig.1, on met préalablement et une fois pour toutes une certaine quantité de chlorure de butyle.
Ou amène l'alcool commercial à déshy drater en liquide oct en vapeur par le tuyau B. On chauffe la colonne par le serpentin C. Par distillation, le mélange ternaire s'en va par le tuyau D.
Il a sensiblement la composition suivante Cliloriu -e de butyle .<B>76,7</B> Alcool . . . . . 18,50/0 Eau . . . . . . 4,8 % Il est condensé dans le condenseur réfri gérant 1; et s'écoule dans le décanteur 1', oii il se sépare eu deux couches.
La couche su périeure qui représente 87 "/o du mélange ter naire contient: Chlorure de -butyle .- 87 .Alcool . . . 4 . .<B>11,75</B> Eau . . . . . . 1,25 n.o La couche intérieure, qui représente<B>13)</B> ;o dudit mélange contient:
Chlorure de butyle . . 8 ;'o Alcool . . . . . . 64 "o bau . . . . . . . ?8 jo La couche supérieure rentre dans la co lonne par le tuyau G, oit elle subira une nouvelle distillation.
La couche inférieure va; par le tuyau H, au déshydrateur K; la substance déshydra tante emporte l'eau en solution que l'on évacue par le robinet 1V1 et le mélange binaire, chlorure de butyle et alcool,, qui sort en haut, rentre dans la colonne par le tuyau M L'alcool absolu est extrait en vapeur ou en liquide à l'endroit P et est refroidi par le réfrigérant .R.
Il se forme, en réalité, dans la colonne, trois zones: la zone supérieure Al de mé lange ternaire, la zone intermédiaire A2 de mélange binaire et la zone inférieure t1.3 d'alcool absolu d'où est extrait l'alcool. E--eiiil)le <I>11:</I> On emploie comme corps "entraîneur-' le tétrachlorure de carbonne._ Dans la colonne à distiller A, représentée schématiquement en fig. 2, on met au prélable et une fois pour toutes une, certaine quantité de tétrachlorure de carbone.
On amène l'alcool commercial à déshy drater en liquide on en vapeur par le tuyau B. On chauffe la colonne par le serpentin C. Le mélange ternaire distillé se dégage par le tuyau D: Il a sensiblement la composition suivante:
EMI0003.0016
Tétrachlorure <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 78,10 <SEP> % <SEP> environ
<tb> Alcool <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 17,9 <SEP> % <SEP> "
<tb> Eau <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 <SEP> % <SEP> ,, Il est condensé dans le condenseur réfri gérant E et s'écoule dans le décanteur F, où il se sépare en deux .couches.
La couche supérieure qui représente 12,3 % ,u mélange contient:
Tétrachlorure de carbone . 11 % Alcool . . . . . . . 60 % Eau . , . . . . . . 29 % La couche inférieure, qui représente 87,7 % du mélange contient:
Tétrachlorure de carbone . 87,511/o Alcool . . . . . . . 12 0/0 Eau . . . . , . . . 0,5 0/0 La couche inférieure rentre dans la co lonne par le tuyau G où elle subira une nouvelle distillation. - La couche supérieure va,. par le tuyau H au déshydrateur K. La substance désbydra- tante emporte l'eau en solution par le robinet 31 et le mélange binaire, tétrachlorure de car bone et alcool, qui sort en haut, rentre dans la colonne par le tuyau N.
L'alcool absolu est extrait en vapeur ou en liquide à l'endroit P et est refroidi. par le réfrigérant R.
Il se forme également dans la colonne trois zones dans les mêmes conditions que celles précédemment indiquées à l'exemple I. Exeiaip?e <I>RI:</I> On emploie comme corps entraîneur lacé- tate d'éthyle.
Dans la colonne à distiller A, représentée schématiquement en fig. 3, on met au prélable et une fois pour toutes une certaine quantité d'acétate d'éthyle.
On amène l'alcool commercial à déshy drater en liquide ou en vapeur par le tuyau B. On chauffe la colonne par le serpentin C. Par distillation le mélange se dégage par le tuyau D.
Il a sensiblement la composition suivante: Acétate d'éthyle . 83,2 0/0 Alcool . . . . 9,5 0/0 Eau . . . . . 7;3 % Il est condensé dans le condenseur r6fri- gérant E en donnant lieu à un liquide homo- gèiie qui s'écoule par le tuyau H dans le déshydrateur K.
La substance déshydratante emporte l'eau en solution que l'on évacue par le robinet M; le mélange binaire obtenu: acétate d'éthyle et alcool, qui sort en haut, rentre dans la colonne par le tuyau N.
L'alcool absolu est extrait en vapeur ou en liquide à l'endroit P et est refroidi par un réfrigérant R.
Il se forme également dans la colonne trois zones dans les mêmes conditions que celles précédemment indiquées à l'exemple I.
Dans -les exemples I et II, la couche la plus aqueuse a été déshydratée par une des substances déshydratantes connues, mais on peut, comme on l'a dit précédemment, la déshydrater par distillation, à cet effet, on<B>a</B> imaginé un appareil se composant des organes essentiels suivants: 1" D'une colonne ü distiller, chauffée à la vapeur par surface.
2" D'un condenseur réfrigérant ayant pour objet de condenser toutes les vapeurs émises par la colonne.
D'un décanteur dans lequel le liquide provenant du condenseur vient se séparer en deux couches.
4" D'une colonnette de distillation cliauff(#e à la vapeur par surface (munie d'un con denseur et éventuellement d'un décanteur) destinée à recevoir la couche ternaire chargée d'une forte proportion d'eau et alcool sortant du décanteur et chargée de séparer l'eau de l'alcool.
D'une autre colonnette de distillation chauffée à la vapeur par surface (munie d'un condenseur) destinée à recevoir le mélange binaire eau et alcool sortant de la colonnette précédente et chargée de séparer l'eau de l'alcool.
6" D'un condenseur réfrigérant à l'alcool absolu chargé de refroidir l'alcool absolu extrait au bas de la colonne principale.
Ces organes essentiels sont munis chacun de leurs accessoires habituels et sont reliés entre eux suivant la nature du corps en traîneur et conformément aux règles de l'art.
Les fig. 4 à 6 représentent différentes formes d'exécution de l'appareil suivant l'in vention pour la mise en aeuvre du procédé. Fze i1)le <I>1 T':</I> Dans le décanteur, la couche (le, liquide ternaire chargée d'une forte proportion d'eau est la couche supérieure.
L'appareil représenté schématiquement fig. 4 comporte la colonne â distiller chauffée à la partie inférieure par le serpentin à vapeur S. L'alcool industriel arrive régulië- rement par le tuyau a.. La colonne A a reçu préalablement nue certaine quantité de corps entraîneur.
Sous l'influence du chauffage, les vapeurs émises dans le haut de la colonne sont dirigées par le tuyau 7b au condenseur C ou (Il-es sont condensées. Le liquide provenant de ces vapeurs s'écoule par le tuyau e dans le décanteur D oii il se sépare en deux couches.
La couche supérieure s'écoule par le tuyau f' et rentre dans la colonnette B chauffée par le serpentin à vapeur .\I'. Le liquide qui distille -dan' la colonnette B émet des vapeurs dont une partie est condensée par le condenseur F et retourne sur la co lonnette D par le tuyau q;
une partie passe par le tuyau d pour rejoindre le conden- seur C.'. Il s'écoule au bas (le la colonnette 13 par te tuyau h uii mélange binaire d'eau et d'alcool qui entre dans la colonnette D'.
Celle-ci est chauffée par le serpentin à va peur U et les vapeurs émises vont se con denser en partie dans le condenseur l: pour rentrer sur la colonnette -B' par le tuyau j. Une autre partie passe par le tuyau k pour entrer dans la colonne _I. Il s'éc(jule au bas de la colonnette<I>B'</I> de l'eau par le tuyau i.
La couche inférieure du décanteur rentre par le tuyau j!. dans le haut de la colonne -1. L'alcool absolu prélevé en vapeur ou en li quide au bas de la colonne 4 par le tuyau 1) est refroidi par le condenseur réfrigérant H et s'écoule par le tuyau q# En définitive, on remarque que l'alcool industriel hydraté entre réguliùrenient et constamment dans la,
colonie 4. par le tuyau a et qu'il sort régulièrement et constamment de l'alcool absolu par le tuyau q et de l'eau par le tuyau a.
Comme précédemment, la couelie de li(luicle ternaire chargée d'une forte proportion d'eau est la couche supérieure: mais l'appareil est modifie comme on le Voit fig. <B><I>5.</I></B>
L e travail clans la colonne .4 et ses ac cessoires s'eflectue comme précédemment. Le travail dans la colonnette B se fait au con traire différemment. Les vapeurs condensées dans le condenseur T donnent lien à n11 li quide s'écoulant par le tuyau g dans le dé canteur accessoire D, le liquide se sépare en deux couches;
la couche -upérieure la plus aqueuse du mélange est rétrogradée entièrement par le tuyau r sur la colonnette B, la couche inférieure la moins aqueuse en partie rétro gradée sur la colonnette B par le tuyau r et en partie renvoyée dans la colonne A par le tuyau d.
Exemple <I>VI:</I> La couche de liquide ternaire chargée d'une forte proportion d'eau est la couche inférieure. L'appareil est alors disposé comme on le voit fig. 6 et 7.
Dans ce cas, c'est la couche inférieure formée dans le décanteur D (fig. 6 et 7) qui' est envoyée dans la colonnette B et la couche supérieure qui est rétrogradée dans la colonne principale A par le tuyau- n.
La colonnette B peut n'être munie que d'un condenseur 1' comme dans l'exemple de fig. 6 ou comporter également un décanteur auxiliaire D (fig. 7).
Exemple <I>VII:</I> Ii pie variante dans l'appareil de la fig. 6 est représentée fig. 8.
L e condenseur C est par exemple dédoublé en un condenseur C proprement dit et un réfrigérant<B>01</B> et un tuyau e est branché sur la canalisation reliant C et Cl et retourne dans le haut de la colonne A une partie du liquide condensé, au lieu de le diriger entière ment sur le réfrigérant Cl et le décanteur D. On récupère ainsi un peu de chaleur et on peut employer un décanteur moins grand puisqu'il regoit une quantité moindre de liquide.
On a énuméré précédemment une série de corps liquides pouvant convenir comme corps entraîneurs. Il résulte des expériences faites que l'un des meilleurs de ces corps est obtenu avec les essences de pétrole sélec tionnées de telle sorte qu'elles ne contiennent plus de produits distillant au-dessous de-800 et que leur température d'ébullition présente un écart total du début à la fin de la distil lation de quelques dçgrés seulement.
D'autre part, au' lieu d'employer un seul liquide comme corps entraîneur, on a reconnu qu'il était avantageux d'employer un mélange dé liquides choisis de façon judicieuse, de manière à profiter des particularités favorables d'Un ou plusieurs d'entre eux et à faire dis paraître leurs particularités gênantes pour obtenir, en définitive, soit un travail plus aisé, soit une production accrue.
Exemple <I>VIII:</I> Le benzène utilisé seul comme corps entraîneur- donne naissance â un mélange ternaire à point d'ébullition minimum (65o environ) qui, par condensation, se sépare en deux couches.
La couche inférieure, qui con tient presque toute l'eau du mélange, repré- sente 16 % du volume total et renferme en- viron 32 % d'eau, ce qui donne, pour 100 volumes de distillat, un entraînement de 5,12 volumes d'eau.
Une essence de pétrole soigneusement rec tifiée de manière à distiller entièrement entre 100-101 donne naissance à titi mélange ternaire à point d'ébullition minimum (700) qui, par condensation, se sépare en deux couches: La couche inférieure, qui contient presque toute l'eau du mélange, représente 37 % du volume total et renferme 18 % d'eau, ce qui donne pour 100 volumes de distillat un entraînement de 6,3 d'eau.
Ceci montre, indépendamment des avan tages dus aux chaleurs latentes de vapori sation et aux chaleurs spécifiques, que l'es sence est plus favorable que le benzène sous le rapport de sa puissance d'entraînement de" l'eau, mais que la, décantation de son mélange ternaire est moins avantageuse puis qu'à quantité égale d'eau entraînée, le volume de la couche inférieure à traiter sera ultérieure ment prés de deux fois plus grand que l'eau dans le cas du benzène.
Or, l'emploi simultané de ces deux liquides entraîneurs permet de profiter en même temps des propriétés avantageuses de chacun.
En effet, en marche normale dans la co lonne décrite précédemment (fig. 1 à 8), le benzène dont lé mélange ternaire eau-alcool- benzène bout environ 50 plus bas que le mélange eau-alcool-essence, va se cantonneï de préférence en tête de colonne, ainsi que dans le décanteur, oit il provoquera une dé cantation favorable d'une couche inférieure très hydratée.
L'essence, au contraire, aura tendance à se classer dans le milieu de la colonne oü elle agira avec son grand pouvoir entraîneur pour séparer plus rapidement l'al cool industriel et pour l'amener dans la zone supérieure de plus forte concentration en benzène.
On possédera donc en définitive un en traîneur dont l'efficacité sera chi même ordre que l'essence elle-même et dont la manière de se comporter dans le décanteur sera ana logue à celle du benzène. Il en résultera naturellement une plus grande efficacité de travail, une économie de combustible ou une augmentation de production d'un appareil donné.
On a reconnu aussi qu'on obtenait dans certains cas une amélioration importante (le l'opération par l'addition d'une petite quantité d'eau au mélange ternaire à point d'ébullition minimum, soit pour provoquer la décantation du liquide homogène, soit pour favoriser une décantation difficile, soit pour modifier la composition de la couche inférieure, de manière à causer une simplification dans le traitement ultérieur de celle-ci.
Fretuy@le IX: Lorsqu'on utilise l'acétate d'éthyle comme liquide entraîneur, il y a formation d'un mélange ternaire â point d'ébullition minimum qui ne décante pas. L'addition d'une petite quantité d'eau provoque la séparation en cieux couches; la couche inférieure contenant la majeure partie de l'eau est traitée de la manière habituelle.
Exemple X: Lorsqu'on utilise une essence de pétrole comme liquide entraîneur, la couche inférieure retient en dissolution une petite quantité de cette essence de l'ordre de i0 %. L'addition d'une très petite quantité d'eau avant oui après décantation du mélange ternaire venant de la colonne permet de séparer la presque totalité de l'essence dissouie. ce qui peut apporter une simplification < le traitement.