Procédé de fabrication d'une substance détersive et installation pour la mise en #uvre de ce procédé. I1 est connu que l'on prépare des pro duits détersifs en faisant réagir de l'acide sulfurique, de la glycérine et des huiles gras ses ou des acides gras.
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une substance détersive de ce type, mais se dis tinguant de toutes celles préparées par des procédés antérieurs en ce qu'elle est entière ment soluble dans l'eau et présente des pro priétés détersives particulièrement actives, beaucoup plus énergiques par exemple que celles des savons habituels que grâce à ses propriétés et à l'économie de sa fabrication elle est appelée à concurrencer dans la par fumerie, la cosmétique, l'entretien et le net toyage en général.
Le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce qu'on fait réagir les uns sur les autres une huile grasse, de la gly cérine anhydre et de l'acide sulfurique fu mant dans les proportions d'une molécule d'huile grasse, deux molécules de glycérine et trois molécules d'acide sulfurique en pré sence d'un excès d'acide sulfurique fumant calculé en quantité et en concentration pour qu'après réaction l'acide en excès titre envi ron 99,3% de II=S04, l'on neutralise sans diluer préalablement et à température relati vement élevée en présence d'une certaine quantité de la substance déjà neutralisée,
pour obtenir finalement le sel de sodium du détersif.
L'invention comprend également une ins tallation pour la mise en aeuvre de ce pro cédé.
Après neutralisation, l'eau peut être éli minée de façon habituelle pour obtenir un produit solide, ce qui peut s'effectuer par l'emploi de tambours ou du système à pluie comme on sèche généralement le savon.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre en faisant réagir d'abord à tempé rature élevée l'huile grasse et la glycérine et en traitant le produit de réaction par l'acide sulfurique à température plus basse, et fi nalement en neutralisant le produit obtenu.
Les trois composants peuvent aussi être mélangés dans les proportions exactes à une température de très peu supérieure à la tem pérature ambiante, tous trois en même temps ou dans n'importe quel ordre, et il s'établit un équilibre avec formation d'un produit ana logue. Une manière préférée d'opérer con- siste à mélanger d'abord la glycérine et l'a cide sulfurique en refroidissant le mélange puis à faire réagir ce mélange avec l'huile grasse en élevant légèrement la température; avec cette méthode le brunissement provo qué par l'action de l'acide sulfurique sur l'huile grasse est moins accentué.
Le procédé de la présente invention pré sente en plus l'avantage d'obtenir des solu tions du produit neutralisé final à des con centrations telles qu'elles permettent la pro duction économique d'un produit sec tel qu'on désire l'obtenir pour son usage commercial.
Dans la préparation du produit sec par la méthode "à pluie" par exemple, en 'pas sant la solution par une tour d'aspersion, on obtient un grain de grosseur et de forme sa tisfaisantes en traitant une solution à 40 et plus de produit sec. La neutralisation à une telle concentration n'est. pratiquement possible qu'à une température supérieure à 85 C sans quoi la bouillie devient si épaisse qu'un mélange satisfaisant et un refroidisse ment ne deviennent plus possibles.
Malheu reusement, l'expérience a démontré que lors qu'on entreprend la neutralisation à une tem pérature suffisamment élevée pour maintenir la masse liquide comme il convient, on ren contre des difficultés par suite de la décom position du produit sous l'action soit de la forte teneur en acide, soit de la teneur en alcali et de la chaleur dégagée par la réaction.
On peut éviter cet inconvénient tout en procédant à la neutralisation à forte concen tration et à température relativement élevée, en opérant de la manière suivante: On amène en contact intime un ou plusieurs jets du pro duit acide de réaction avec un ou plusieurs jets d'une solution alcaline concentrée et cela en présence d'une certaine quantité de pro duit déjà neutralisé.
Cette opération peut s'effectuer à une échelle industrielle grâce à l'intervention d'un appareillage comportant entre autres un dispositif de contrôle auto matique du<B>pH</B> qui contrôle de façon conti nue le prt de la grosse masse de produit neu tralisé servant de milieu et qui règle en même temps automatiquement aussi le débit de la solution alcaline de façon à maintenir cons tant le p$ désiré. Le résultat est que la neutralisation s'effectue régulièrement et que l'on peut maîtriser la chaleur de
réaction avant qu'une décomposition se produise sous l'action d'un excès momentané ou local d'a- cide ou d'alcali.
Bien entendu, dans une opération "en continu" il faut au début d'un cycle d'opé rations neutraliser une première quantité de produit avant de poursuivre l'opération en présence d'une certaine quantité de la subs tance déjà neutralisée.
En ce faisant, on a soin d'ajouter de la solution alcaline en quan tité légèrement insuffisante pour obtenir un produit absolument neutre, la résistance à l'hydrolyse étant beaucoup plus forte en pré sence d'un excès d'acide que d'un excès d'al cali. Dautre part, on peut accomplir la neu tralisation en deux temps en procédant de la façon suivante:
dans un premier neutraliseur dans lequel on a préalablement disposé une certaine quantité de la substance déjà neu tralisée, on ajoute de la solution alcaline en quantité inférieure à celle nécessaire pour une neutralisation intégrale, après quoi dans un seconde neutraliseur le produit est amené au <B>pH</B> désiré par addition du complément de so lution alcaline; ces deux opérations s'effec tuent "en continu".
Dans les procédés usités jusqu'à ce jour, on cherchait à éviter la décomposition par hydrolyse en refroidissant la masse acide de réaction avec de la glace et en la diluant ainsi fortement. Malgré le refroidissement et probablement à cause de cette dilution, il était impossible d'éviter une certaine hydro lyse. De ce fait, les produits obtenus, qui devaient par ailleurs être ensuite soumis à une concentration coûteuse, n'étaient jamais entièrement solubles dans l'eau, l'hydrolyse s'accentuant encore lors de la concentration.
Le mode de neutralisation selon le procédé de l'invention, opérant sur une masse sulfo née très concentrée et dans un "enrobemnent" de la substance déjà neutralisée présente le double avantage d'éviter à peu près complè tement l'hydrolyse et d'éviter en même temps les concentrations onéreuses de solutions di luées. L'enrobement neutre est essentiel, car il protège la molécule contre les agents d'hy drolyse.
Un caractère particulier du procédé selon l'invention est la proportion relative des com posants et la concentration de l'acide sulfu rique. Il est en effet d'importance capitale pour obtenir un produit entièrement soluble dans l'eau de n'employer que juste la quan tité de glycérine nécessaire pour former avec l'huile grasse un monoglycéride et de sulfo- ner à, une concentration très élevée avec un excès de S03 libre tel que l'eau produite dans la réaction soit entièrement absorbée. Ceci est un facteur essentiel de solubilité du pro duit final qui, dans les procédés connus jus qu'à présent, n'était pas observé.
Dans la pra tique, on calcule les proportions de glycé rine de façon à employer juste deux molé cules de glycérine pour une molécule d'huile grasse en y ajoutant un léger excès ne dépas sant pas 5 % pour parer aux variations éven tuelles des acides gras composant l'huile grasse employée.
D'autre part, on opère avec de l'acide sulfurique fumant, par exemple à 102,8 % H#-S04 (soit contenant 12,5 % SO;, libre environ ou 83,9 % S03 total) dont on emploie trois molécules plus un excès calculé de façon qu'après réaction, l'eau soit complè tement absorbée par le S03 -et l'acide en excès titre encore. 99,3 % environ d'HZSO4.
Le sulfate inorganique qui se forme au cours de la neutralisation peut être soit éli miné, soit simplement laissé dans la masse du produit final et séché avec lui selon les propriétés que l'on désire conférer au pro duit. Le pouvoir détersif du produit n'est nullement influencé par la présence de sels inorganiques'et pour la plupart des usages, le produit contenant les sels inorganiques est reconnu satisfaisant; la suppression du pro cessus d'élimination de ces sels constitue une économie non indifférente.
Naturellement, en éliminant le sel inor ganique, la concentration du produit final en est augmentée d'autant et le pouvoir détersif d'une même quantité donnée de produit éle vée aussi en proportion. La solution du pro duit final neutre peut être séchée par la mé thode de concentration à pluie selon le brevet américain de Dallas R. Lamont no<B>1652</B> 900 ou par toute autre méthode de séchage géné ralement employée pour le séchage du savon.
Comme le mélange de la glycérine avec l'acide sulfurique et la réaction de ce mé lange avec l'huile grasse sont des processus relativement simples et n'exigeant pas de lon gues durées de réaction, il a été trouvé que tout le cycle de fabrication depuis le mélange de l'acide et de la glycérine jusqu'au sé chage du produit final par la méthode à pluie ou par tambours chauffants peut être avantageusement exécuté "en continu".
Exemple <I>I:</I> A 80,620 kg d'huile de noix de coco on. ajoute 23,887 kg de glycérine anhydre à 99,5 % et 0,447 kg NaOH.
Le mélange est chauffé pendant environ une heure à 175 à 205 jusqu'au point où le produit de réaction soit entièrement soluble dans l'alcool éthylique 95 %. La présence de soude caustique semble activer la réaction, mais son emploi n'est pas indispensable si l'on effectue cette réaction à température plus élevée (280 à<B>290'</B> C) et en maintenant cette température jusqu'à ce que le produit de réaction soit homogène et soluble dans l'alcool éthylique à 95 .
A 104,881 kg du produit de la première réaction, on ajoute 196,325 kg IlIS04 fumant à<B>102,8%</B> (contenant environ<B>12,5%</B> S03 li bre ou 83,9% S03 total) et le mélange est agité à une température d'environ 40' C jus qu'à ce que le produit résultant soit soluble dans l'eau.
Comme il est nécessaire que l'eau formée dans la réaction soit rapidement absorbée, on choisit l'excès d'acide sulfuri que et sa concentration en S03 libre de telle façon que l'excès d'acide après réaction ou acide résiduaire titre encore 99.3 % de H=SO,. Cette donnée permet de calculer aisément la quantité et la concentration de l'excès d'acide sulfurique nécessaire.
Après sulfonation, le produit de réaction est neutralisé avec de la soude caustique (employé 304,192 kg NaOH à 50 Bé) jus qu'à un pH d'environ 6,0 à 7,0, puis il est séché. La neutralisation est effectuée en fai sant couler "en continu" la masse sulfonée non préalablement diluée et la soude causti que sous forte agitation et à une tempéra ture d'environ 40 dans un neutraliseur con tenant déjà une certaine quantité de la subs tance neutralisée.
<I>Exemple 11:</I> 23.,887 kg de glycérine anhydre à 99.5 sont. mélangés avec 196,325 kg d'acide sul furique fumant à 102,6 % à environ 30 C. Le mélange est ensuite agité à une tempé rature d'environ<B>50</B> avec 80,620 kg d'huile de noix de coco. La réaction se termine d'elle- même dans l'espace d'environ 40 minutes et le' produit est ensuite neutralisé comme dé crit précédemment à une température d'en viron 40' C jusqu'à un pH d'environ 6,0 à 7,0.
En utilisant pour la neutralisation une solution de NaOH à 30%, la solution neu tralisée obtenue contient environ 46 % de résidu solide total lequel est composé d'à peu près 40 % du produit organique de réac tion et 60 % environ de NazS0,. Cette com position constitue à la température ambiante une poudre sèche, granulée et non hygrosco- pique. Si on la chauffe légèrement avec des quantités appropriées d'eau, de glycérine ou d'huile minérale, on peut la broyer,
la tra vailler ou, en employant les machines à fa çonner le savon, la comprimer en pains.
Comme dit plus haut, on peut, si on le désire, éliminer le sulfate inorganique formé au cours de la neutralisation. Mais cela n'est habituellement pas nécessaire. Cependant, pour certains emplois particuliers, il peut être désirable d'obtenir un produit détersif qui soit dépourvu de sulfates inorganiques. Il a été trouvé que pour cela, il était plus facile de modifier légèrement le procédé ori ginal de préparation du produit que d'élimi ner après coup le NazS0, formé.
L'exem ple III décrit ce procédé légèrement modifié pour libérer le détersif de sels inorganiques au cours de sa préparation.
Après réaction suivant le procédé de l'in vention de l'huile grasse, de la glycérine et de l'acide sulfurique, au lieu de neutraliser avec une solution de soude caustique, on peut ajouter 149,296 kg de Ca(OH)2 sous forme de lait de chaux à<B>10%</B> en opérant comme pour la neutralisation avec NaOH. Le CaSO, se forme et précipite, tandis que le sel de Ca du détersif reste en solution;
on peut ainsi par filtration éliminer le CaSO,. Pour épui ser celui-ci et récupérer tout le détersif con- tenu dans le précipité, il suffit généralement de l'épuiser avec une quantité d'eau égale au volume primitif de la solution.
La solution du sel de calcium du détersif peut être alors traitée par aine quantité suf fisante de Na2C03 ou de phosphate ou d'oxa- late de Na en solution pour précipiter tout le calcium et retransformer le détersif en son sel de sodium.
Ce précipité de sel de calcium peut être à son tour éliminé par filtration et la solu tion du détersif est prête pour la concentra tion désirée.
Pour stabiliser le détersif, on peut si on le considère comme nécessaire fixer le pH de la solution à 6,0 à 7,0. On peut ensuite con centrer la solution par ébullition jusqu'à la contenance en produit sec requise suivant l'utilisation de celui-ci. Pour préparer un produit à environ 25 \%o de concentration ou plus, on peut faire évaporer la solution par la méthode à pluie ou par l'emploi de tam bours chauffants ou de tout autre moyen adapté. Le produit anhydre est mou et flexi ble, à chaud, mais à la température ambiante, il durcit et s'effrite et peut facilement être réduit en poudre.
On peut préparer un produit absolument exempt de sels inorganiques en épuisant le produit préparé par le procédé de l'invention avec de l'alcool.
Dans le but de faciliter l'identification du produit détersif préparé selon le procédé de l'invention et d'éprouver son efficacité déter sive, on a soumis à certains essais un produit préparé selon l'exemple I contenant<B>60%</B> de Na2S04 et le même produit n'en contenant pas 50 cm' d'une solution à 1 % de produit secoués à fond dans un cylindre gradué de 500 ems donnent 450 cm' d'écume. La ten sion superficielle d'une solution à 0,25 donne 31,5 dynes par cm et une solution à 0,125 % donne 31,8 dynes par cm. Ces essais ont été faits selon la méthode Du Noy et avec le tensiomètre Du Noy.
En employant comme solution no 1 une solution à 1 % de produit contenant 60 Na2S04 et comme solution no 2 une solution à 1 % de détersif exempt de Na2S04, l'addi tion à un même volume des deux solutions de différents réactifs en solution à 10% à la température ambiante a donné les résultats suivants:
EMI0005.0012
Réactif <SEP> No. <SEP> 1 <SEP> No. <SEP> 2
<tb> 1. <SEP> CaCl2 <SEP> - <SEP> 2 <SEP> H20 <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 2. <SEP> BaCl2 <SEP> précipité <SEP> blanc, <SEP> floconneux <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 3. <SEP> (NH4)2804 <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 4. <SEP> KCl <SEP> léger <SEP> trouble <SEP> léger <SEP> trouble
<tb> 5. <SEP> <B>MgCl,</B> <SEP> # <SEP> 6 <SEP> H20 <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 6. <SEP> AlC13 <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 7. <SEP> <B>Pb(C2H302)2</B> <SEP> précipité <SEP> blanc, <SEP> floconneux <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 8.
<SEP> CUS04 <SEP> # <SEP> 5 <SEP> H20 <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 9. <SEP> FeClg <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 10. <SEP> ZnC12 <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 11. <SEP> AgN03 <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 12. <SEP> HgC12 <SEP> (saturé) <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 13. <SEP> Eau <SEP> de <SEP> mer <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité <SEP> pas <SEP> de <SEP> précipité
<tb> 14. <SEP> HCl <SEP> pas <SEP> de <SEP> trouble <SEP> pas <SEP> de <SEP> trouble
<tb> 15.
<SEP> Eau <SEP> dure <SEP> (600 <SEP> ppm) <SEP> pas <SEP> de <SEP> trouble <SEP> pas <SEP> de <SEP> trouble
<tb> (froide <SEP> ou <SEP> chaude) <SEP> (froide <SEP> ou <SEP> chaude) On a également entrepris un essai com paratif du pouvoir détersif du produit con tenant Na2S04 préparé selon le procédé de l'invention et de divers détersifs connus.
L'es sai normal de la tache (Standard Soil Test) fut employé et donna les résultats suivants au photomètre de Pulfrich:
EMI0005.0020
Pouvoir <SEP> détersif <SEP> relatif
<tb> Produit <SEP> essayé
<tb> eau <SEP> tendre <SEP> 50 <SEP> cm <SEP> eau <SEP> dure <SEP> 300 <SEP> cm
<tb> 1. <SEP> Savon <SEP> à <SEP> l'huile <SEP> de <SEP> palme <SEP> 100,0 <SEP> 100,0
<tb> 2. <SEP> Laurylsulfonate <SEP> de <SEP> Na <SEP> 106,9 <SEP> 123,6
<tb> 3. <SEP> Oleylméthyltaurinate <SEP> de <SEP> Na <SEP> 96,4 <SEP> 106,7
<tb> 4. <SEP> Produit <SEP> suivant <SEP> invention <SEP> 111,5 <SEP> 140,9 Alors que dans les exemples ci-dessus i t a été parlé dans les exemples d'huile de noix de coco, il est naturel que d'autres huiles de la série grasse contenant sensiblement les mêmes mélanges d'acides gras donnent. dans les mêmes conditions, compte tenu des pro portions moléculaires, un produit tout à fait satisfaisant.
Parmi les huiles qui peuvent être employées avec avantage citons l'huile de Soya et l'huile de palme. Il a été trouvé en réalité que des huiles généralement peu considérées pour la fabrication de savon peu vent être employées selon le procédé de l'in- vention et donner des détersifs d'excellente qualité; et justement l'emploi de ces huiles comme l'huile de poisson entre dans le cadre de l'invention.
Les réactions chimiques et les structures des produits de départ du procédé selon l'in vention sont trop complexes pour qu'il soit possible de les fixer par des formules. Les huiles employées sont de nature essentielle ment complexe et variable et on ne possède aucune donnée certaine sur leur structure et, par conséquent, sur les formules des réactions auxquelles elles peuvent être soumises.
Les formules et les explications qui sui vent ne sont donc données qu'à titre d'exem ple et de façon tout à fait schématique et empirique.
Les exemples ci-dessus employaient comme point de départ de l'acide sulfurique, de la glycérine et -de l'huile de noix de coco. Cette dernière contient principalement des trigly cérides, c'est-à-dire des glycérides estérifiés par trois molécules d'acides gras pour une molécule de glycérine.
Les acides gras de l'huile peuvent varier; ils varient naturellement d'une qualité d'huile à l'autre et d'une espèce d'huile à l'autre. Si cependant on désigne par -OCR le radical acide gras, la formule du trigly- céride est la suivante:
EMI0006.0027
Quand une molécule de triglycéride de cette formule générale réagit avec deux molécules de glycérine il s'effectue une réaction qui peut s'exprimer selon la formule:
EMI0006.0030
Cette réaction s'effectue sous l'influence de la chaleur et elle est favorisée par la pré sence de NaOH ou d'autree alcalis, de sa vons, d'alcoolates, de certains métaux et d'autres catalysateurs. Les produits en ré sultant peuvent être définis comme des monoglycérides.
L'addition d'acide sulfurique fumant au monoglycéride entraîne la formation d'un nouveau produit, probablement par la réac tion suivante:
EMI0006.0042
Ce produit neutralisé par NaOH donne le produit final, vraisemblablement d'après la réaction suivant:
EMI0006.0045
En même temps tout excès d'acide sul furique est transformé en sulfate de soude. Selon les réactions et les formules schéma tiques, le détersif préparé par le nouveau procédé selon l'invention est donc du mono- glycéridesulfate de sodium.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple et schématiquement, une forme d'exécu- Lion de l'installation pour la mise en couvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue en plan; La fig. 2 en est une vue partielle en élé vation; La fig. 3 est une vue en élévation de l'évaporateur à pluie désigné dans la fig. 1; La fig. 4 est une vue de front de la par tie de l'installation représentée dans la fig. 2; Les fi-. 5 et 6 sont des coupes à travers les deux mélangeurs, appelés généralement "mixeurs"; Les fig. 7 et 8 sont des coupes selon les lignes 7-7 et 8-8 de la fig. 5;
La fig. 9 est une coupe verticale de neu- traliseur; La fig. 10 est une coupe horizontale se lon la ligne 10-10.
Cette installation est établie pour l'exé- eution en continu du procédé objet de l'in vention. Elle est prévue pour mélanger d'a bord la glycérine et l'acide sulfurique, pour faire réagir ensuite ce mélange sur l'huile grasse et enfin pour neutraliser le produit (glycérine-acide-huile) avec la soude causti que, et sécher le produit.
On introduit de la glycérine anhydre à <B>99,5%</B> par la pompe 11 et le tube 12 dans le premier mixeur 13. En même temps, on introduit dans le même mixeur 13 par la pompe 14 et le tube 15 de l'acide sulfurique fumant (environ à 102,8 % HIS04 ou oléum à 12,5% S03 libre). Les pompes 11 et 14 ainsi qu'une pompe 35 pour l'huile grasse dont il sera parlé plus avant sont entraînées conjointement de façon que chacune débite son réactif en quantité exactement désirée. On connaît de nombreux types d'appareils de mesure des débits et on peut employer à la place des pompes représentées n'importe le quel de ces types.
Pour contrôler avec plus de sûreté les quantités respectives de réactifs introduites dans le mixeur 13, on prévoit des mesureurs volumétriques ou de débit 16 et 17 intercalés sur le tube de glycérine 12 et sur le tube d'acide sulfurique 15 tout près de leur embouchure dans le mixeur 13. Les volumètres sont des récipients calibres dont la durée de remplissage est chronométrée pour régler exactement le débit des appareils mesureurs de débit. Après remplissage les volumètres se vident dans les réservoirs.
Le mixeur 13 (voir fig. 5 à 7 et 8) se compose d'un corps cylindrique 18 à fond fermé portant une ouverture de décharge. La partie supérieure du mixeur est fermée par un couvercle 20 sur lequel sont fixés un mo teur 21 et un engrenage réducteur 22 (voir fi-. 2). A travers le couvercle est conduit un arbre 23 mû par l'engrenage 22. L'arbre 23 porte un certain nombre de palettes ra diales 24, 25 et 26 qui se meuvent dans des espaces laissés libres entre les organes creux annulaires 2.7 et 28 fixés au corps du mixeur. A travers ces organes creux circule de l'eau de refroidissement ou de la saumure.
Comme on le voit particulièrement dans les fig. 5 et 8, la forme des palettes de l'agi tateur et des chicanes annulaires de refroi dissement peut varier quelque peu. Les qua tre chicanes supérieures 27 ont un diamètre extérieur légèrement plus petit que le dia mètre intérieur du corps cylindrique 18 et leurs parois extérieures sont reliées par des anneaux cylindriques de façon qu'une partie du liquide du mixeur remonte à partir de la quatrième chicane 27 entre le corps du mixeur et le pourtour des quatre chicanes supérieures et vient se mélanger au liquide frais entrant à la partie supérieure du mixeur.
Cette action est facilitée par la construc tion des trois palettes supérieures de l'agita teur. Chacune de ces trois palettes 25 se compose d'une plaque circulaire plate munie au-dessus de quatre ailes en forme d'hélice centrifuge et au-dessous de quatre ailes en forme d'hélice centripète. Le liquide est pro jeté par les hélices centrifuges vers la paroi du corps cylindrique et les hélices centripètes l'obligent à couler par l'ouverture centrale dans l'élément de refroidissement inférieur. Les parties circulaires planes des palettes empêchent le liquide de couler directement le long de l'arbre de l'agitateur 23. La masse liquide est ainsi obligée de circuler extérieu- rement autour de chacune des trois palettes supérieures.
La quatrième palette supérieure 25 que la masse liquide doit traverser avant de par venir dans la partie inférieure du mixeur est une aube d'entraînement et de même cons truction que les trois premières avec cette différence seulement que les quatre ailerons de la surface inférieure de sa plaque sont disposés de façon centrifuge ce qui oblige une partie du liquide à remonter dans la partie supérieure du mixeur et à exercer un effet maximum de mélange.
Les deux organes de refroidissement in férieurs 28 sont fixés directement au corps du mixeur. Toute la masse liquide atteignant ces éléments est donc contrainte à passer par l'ouverture centrale autour de l'arbre 23. Les palettes 26, qui tournent au-dessous des or ganes de ref roidissement 5 et 6, ne sont que des bras doubles fixés à l'arbre 23.
Au fond du mixeur est prévue une traverse 29 munie d'un pivot 30 qui s'engage dans un siège ménagé axialement à l'extrémité inférieure de l'arbre 23 qui est ainsi solidement main tenu vertical. La traverse 29 est aussi munie d'une paire de chicanes 31 qui rompent le mouvement circulaire du liquide et dirigent celui-ci vers l'ouverture de décharge 19.
Ainsi qu'on le voit dans les fig. 4 et 5, la glycérine et l'acide pénètrent par les tubes 12 et 15 dans la partie supérieure du mixeur près de son axe et coulent de haut en bas dans un mouvement continuellement contra rié par l'agitateur pour sortir mélangés en 19. Pendant le mélange de la glycérine et de l'acide, on fait circuler de l'eau froide ou de la saumure glacée dans les organes 27 et 28 de façon à maintenir la température assez basse pour éviter un brunissement du mé lange.
On a trouvé qu'une température de 30 C suffisait à cet effet bien qu'une tem pérature plus basse ou légèrement plus élevée puisse être utilisée sans inconvénient.
L'alimentation en eau des organes de re froidissement se fait par les tubes 32, l'eau froide pénétrant. premièrement dans le plus bas des refroidisseurs 27 et coulant vers le plus élevé. De là, l'eau passe au refroidis seur inférieur 28 puis au cinquième refroi disseur 28 d'où elle est éliminée à l'extérieur. Cette disposition selon les courants contraires a été trouvée particulièrement avantageuse, car elle entretient dans tout le mélange une température sensiblement égale partout.
Le plus gros effet de refroidissement s'exerce à la partie supérieure du mixeur où commence le mélange et où la tendance du mélange à réagir et à s'échauffer est la glus forte.
De la partie inférieure du mixeur 13, le mélange glycérine-acide sulfurique passe par la conduite 33 dans la partie supérieure d'un deuxième mixeur 34. Une pompe 35 et un tuyau 36 y amènent aussi l'huile grasse. Comme dit plus haut, la pompe 34 est réglée de façon à débiter une quantité d'huile grasse proportionnelle aux quantités de glycérine et d'acide sulfurique débités par les pompes 11 et 14. Comme pour ces dernières, on pré voit aussi pour l'huile grasse un volumètre ou mesureur de débit 37.
Cet appareil se trouve à proximité du mixeur 34, branché sur la tuyauterie 36 de façon à permettre la me sure aisée du débit d'huile grasse affluant à ce mixeur.
La construction du second mixeur 34 est en substance la même que celle du premier mixeur 13 de sorte qu'une nouvelle descrip tion en est superflue bien que la fig. 6 en donne une représentation graphique de dé tail. Les organes de refroidissement sont uti lisés ici comme organes de chauffage et on y fait circuler de l'eau chaude; celle-ci pénè tre ici d'abord dans l'organe supérieur et des cend dans les suivants pour sortir du dernier.
D'autre part, les organes supérieurs de petit diamètre ne sont que deux au lieu de quatre et une seule palette de l'agitateur porte des ailerons hélicoïdaux centrifuges et centripètes; tandis que sur la seconde palette les deux séries d'ailerons sont centrifuges.
Dans la partie inférieure @ de ce mixeur les éléments de chauffage sont simplement fixés au corps cylindrique du mixeur et l'agitateur ne porte entre eux que de simples bras ra- diaux. La température dans le mélange de ce mixeur est maintenue à environ 50 C.
Du fond du deuxième mixeur 34, le pro duit de sulfonation est conduit par le tube 38 dans la partie supérieure d'un neutrali- seur 39. Celui-ci est composé d'un gros corps cylindrique muni d'une installation de refroi dissement et d'agitation calculée pour pou voir mélanger à fond et à une température strictement réglable le produit de sulfonation glycérine-huile et une solution alcaline, de soude caustique, par exemple.
La soude caustique arrive sous forme d'une solution à 30 à 50 % dans la partie supérieure du neutraliseur où elle est con duite par le tube 40 dont elle jaillit à peu de distance de l'entrée du mélange sulfoné de sorte que les deux réactifs coulent ensem ble et que le processus de neutralisation com mence immédiatement.
Après leur entrée dans l'appareil les jets de NaOH et de pro duit sulfoné coulent d'abord dans un cylin dre de refroidissement 41 de haut en bas puis en sens inverse, ils remontent entre les parois de ce cylindre et une surface de refroi dissement supplémentaire 42 formée par la paroi même du neutraliseur qui est muni d'une chemise extérieure. Quand le mélange est parvenu au haut du neutraliseur une par tie en est retirée par le tube 43 et conduite au dispositif de séchage. Le reste est remis en circulation avec le produit sulfoné frais et la soude caustique qui arrivent.
Pour mélanger intimement et à fond le produit de sulfonation et la soude caustique, on a prévu axialement à l'intérieur du cylin dre refroidisseur 41 un agitateur 44 entraîné par un engrenage réducteur mû par un élec tromoteur monté sur le couvercle du neutrali- seur. Sur l'arbre de cet agitateur 44 sont fixés des petits bras 46 à l'intérieur du cy lindre 41 et un plus gros bras 47 immédia tement au-dessous du fond du cylindre inté- izeur 41. Des guides 48 et 49 amènent le mélange sur le gros bras 47 pour obtenir un effet de circulation maximum.
Dans le cy lindre intérieur 41 se développe axialement un serpentin 50 à circulation d'eau qui forme encore une surface supplémentaire de refroi dissement. L'eau y circule de bas en haut.
Entre les cylindres refroidisseurs 41 et 42 est disposée une série de racloirs qui ser vent à éloigner continuellement le produit qui se dépose le long des parois de refroidis sement. Comme il est indiqué dans les fig. 9 et 10, ces racloirs présentent des lames verti cales 51 et 52 fixées sur des supports verti caux 55 et 56 et appuyées contre les parois des cylindres intérieur et extérieur sous l'ac- titin de ressorts 53 et 54. Les supports des racloirs sont soutenus par une armature en croix 57.
Cette armature disposée sur le fond du neutraliseur est figée en son milieu et mise en mouvement par un arbre 58 qui tra verse le fond du neutraliseur et qui est en traîné par le moteur 60 au-moyen de l'engre nage réducteur 59. L'extrémité inférieure de l'arbre agitateur 44 s'appuie sur un palier tournant fixé sur l'extrémité supérieure de l'arbre 58. Pour -donner plus -de rigidité au système de raclage, les supports 55 et 56 sont en outre reliés par les contreforts 61 et 62.
Pour déterminer des quantités de soude caustique à introduire -pour neutraliser exac tement le produit de sulfonation, on a prévu, en liaison avec le neutralisateur un appareil lage qui mesure de façon continue le pg du produit neutralisé et qui en même temps com mande électriquement une soupape 63 insérée dans le tube d'adduction de la soude causti que 40. Cet appareillage de contrôle et de commande comporte un tube de prise 64 par lequel une petite pompe 65 aspire de façon continue une petite quantité de produit de neutralisation qui est prélevée près du fond du cylindre intérieur.
La pompe 65 refoule le liquide d'essai dans un récipient 66 muni de chicanes dans lequel sont plongées des électrodes 67 qui sont reliées aux bornes d'un appareil de titrage potentiométrique automa tique lequel commande électriquement la sou pape 63. De cette manière la quantité de NaOH à introduire est exactement et conti nuellement déterminée pour neutraliser le produit de sulfonation et le matériel neutra- lisé peut être maintenu exactement au pH dé siré, en l'espèce 6,0 à 7,0, pH qui s'est révélé avantageux.
Un tube 69 reconduit après ti- tration le liquide d'essai dans le neutrali- seur 39.
A partir du neutraliseur, le produit est conduit par une tuyauterie 43 dans un appa reil de concentration à pluie (fig. 3). Un tel appareil est déjà décrit dans le brevet améri cain no<B>1652</B> 900 du 13 décembre 1927, Dal las: R. Lamont, de sorte qu'il n'en sera donné ici qu'une description toute générale. Le pro duit de la neutralisation contenant une cer taine quantité d'eau est amené au-dessus d'une tour de séchage 70 où il est finement divisé en une pluie fine par des distributeurs en forme de pomme d'arrosoir. En tombant. cette pluie traverse un fort courant d'air qui est introduit à la partie inférieure de la tour par une pompe.
Lorsque le produit atteint le fond de la tour, il est sec et se présente sous forme de petites boules. Celles-ci sont entraînées par un courant d'air dans un sé- parateur-cyclone (71) où un courant d'air les trie et les rassemble pour l'empaquetage.
Pour le produit obtenu selon le procédé de l'invention le séchage à. pluie semble être particulièrement avantageux. Le produit, forme de belles petites boules exceptionnelle ment blanches qui se dissolvent instantané ment dans l'eau chaude ou froide. On peut naturellement employer d'autres systèmes de séchage approprié.
L'installation décrite ci-dessus est prévue pour mélanger la glycérine et l'acide sulfuri que avant leur réaction avec l'huile grasse. Elle ne doit être considérée que comme un exemple, car on peut prévoir d'autres varian tes. Par exemple, on peut amener la glycé rine, l'acide et l'huile grasse ensemble dans un mixeur sans mélange préalable, ou bien on peut mélanger d'abord la glycérine et l'huile grasse et les faire réagir ensemble avant d'introduire l'acide sulfurique; ou en core l'acide peut être mélangé avec l'huile grasse avant l'addition de la glycérine.
Dans la neutralisation, on peut employer du lait de chaux ou d'autres réactifs alcalins; enfin pour séparer, filtrer ou centrifuger, le pro duit des précipités formés en cas d'emploi de chaux, on peut prévoir tous moyens appro priés tels que cuves de décantation, filtres- presses, essoreuses, etc.
Le produit préparé selon le procédé et dans l'installation revendiqués par le présent brevet est destiné à remplacer le savon ordi naire dans beaucoup de .cas et possède sur celui-ci de nombreux avantages. Il ne forme jamais de masse insoluble, ayant la consis tance du fromage, même avec de l'eau de mer ou en présence de sels de métaux lourds; il est absolument dépourvu d'alcalinité, ne possède qu'un goût, une odeur et une couleur très faibles et est facilement miscible à tou tes sortes de produits.
Le produit préparé par le procédé de l'invention peut se mélanger au savon en toutes proportions; il se mélange avec tous les produits de remplissage du savon tels que carbonate de soude, phosphate de soude, sili cate de soude; avec les produits germicides et médicinaux comme le phénol, le crésol, la résorcine, le nitrate d'argent, le sublimé cor rosif; avec dés produits astringents faible ment acides comme le chlorure d'aluminium, le sulfate de zinc et l'alun;
avec des combi naisons organiques instables en milieu alca lin comme l'isoeugénol, la vanilline et l'an- tranilate de méthyle; avec des abrasifs comme la pierre ponce, le corindon, la craie, le feldspath; avec des solvants comme le naphte, l'éther, l'alcool et le benzol; avec des ma tières de remplissage comme le talc, le bi oxyde de titane, le sulfate de baryum et la chaux;
avec des pigments ou des colorants, des désodorisants ou des parfums, des huiles animales végétales ou animales, de la gly cérine, du glycol; avec des acides gras, des substances protectrices, de l'amidon, des ci res, enfin toutes sortes de substances dans lesquelles il peut se mêler en toutes pro portions.
Le produit terminé peut se présenter sous toutes sortes de formes selon les mélanges et le traitement: en solution, en pains, en pail- lettes, en poudre, en grains, en tablettes, en pâtes ou en crèmes.
Le produit selon l'invention peut s'em ployer avec de grands avantages non seule ment comme détersif dans l'industrie textile et dans l'entretien mais dans la confection de crèmes à raser, crèmes pour le visage ou les mains., pâtes dentifrices, shampooings li quides, en poudre ou en bâtons, désinfectants de la bouche, etc.