CH405267A - Procédé d'extraction et de purification des esters carbamiques au cours de leur synthèse - Google Patents

Description

  
 



  Procédé d'extraction et de purification des esters carbamiques
 au cours de leur synthèse
 On a déjà décrit de nombreux procédés   de pré-    paration d'esters de l'acide carbamique par réaction de l'urée ou de   l'un    de ses sels avec l'alcool correspondant, éventuellement en présence d'un catalyseur. Le produit brut est généralement traité après élimination de l'alcool excédentaire par un solvant sélectif approprié pour insolubiliser les impuretés, à partir duquel les esters carbamiques sont extraits par distillation à pression atmosphérique, ou sous pression réduite.



   Ce mode de séparation entraîne, pour sa mise en oeuvre, des appareillages volumineux, compliqués par les dispositifs de récupération du solvant, et coûteux, qui grèvent de manière appréciable l'économie des procédés de fabrication.



   La présente invention a pour principal objet un procédé de séparation des esters carbamiques contenus dans le produit brut de synthèse, sans faire appel à l'emploi de solvants sélectifs.   I1    consiste essentiellement à soumettre les solutions alcooliques de produit brut à un entraînement par la vapeur d'eau, au cours duquel les impuretés sont séparées en continu, suivi d'une distillation et éventuellement d'une cristallisation du carbamate pur à partir des solutions aqueuses concentrées exemptes d'impuretés. L'alcool peut être ensuite séparé de l'eau par rectification et recyclé vers la synthèse des esters carbamiques.



   La mise en oeuvre du procédé selon l'invention est effectuée, en principe, en trois stades successifs auxquels il convient d'adjoindre éventuellement un stade supplémentaire de cristallisation des esters car  bamiques:    1. La solution alcoolique d'ester carbamique pro
 venant de la synthèse, après avoir été, le cas
 échéant, débarrassée par dégazage de l'ammo
 niac qu'elle renferme et détendue à la pression
 atmosphérique, est soumise à un entraînement
 par la vapeur d'eau. Cette opération est conduite
 de telle manière que la phase gazeuse résultante
 renferme la totalité de l'alcool et de l'ester car
 bamique en mélange avec de l'eau.

   La phase
 liquide consiste en une solution aqueuse renfer
 mant la totalité des impuretés, constituées en
 majeure partie de sous-produits organiques plus
 ou moins résinifiés et, le cas échéant, de sels
 ammoniacaux et de catalyseur.



  2. La phase gazeuse provenant de la zone   d'entrai-   
 nement par la vapeur d'eau, passe dans une zone
 de rectification où elle est séparée en une frac
 tion de tête, constituée d'alcool et d'eau, exempte
 de carbamate, et, une fraction de queue cons
 tituée par une solution aqueuse concentrée de
   carbhamatehexempt    d'impuretés.



  3. La solution aqueuse d'alcool, obtenue par con
 densation de la fraction de tête de la zone de
 rectification, est soumise à une deuxième recti
 fication, l'alcool ainsi séparé étant recyclé vers
 la synthèse des esters carbamiques.



  4. La solution aqueuse concentrée d'ester carba
   nuque,    provenant du premier stade de rectifi
 cation, est, soit utilisée directement, soit cristal
 lisée à froid, éventuellement sous pression réduite,
 et   l'on    recueille après filtration et/ou essorage,
 l'ester carbamique cristallisé à l'état pratiquement
   pur    Les eaux mères de cristallisation, saturées en  ester carbamique à la température mise en oeuvre dans la zone de cristallisation, sont recyclées dans la zone d'entraînement par la vapeur d'eau.



   Lorsque les solutions d'esters carbamiques renfermant une faible proportion d'eau peuvent être utilisées directement, le stade de cristallisation est supprimé et le procédé selon l'invention ne comporte plus que les trois premiers stades ci-dessus exposés.



   Le procédé de l'invention s'applique d'une manière générale à tous les procédés de fabrication d'esters de l'acide carbamique à partir d'urée ou de ses sels, et d'un monoalcool des séries aliphatique, cycloaliphatique et araliphatique, la réaction de synthèse étant ou non effectuée en présence d'un catalyseur.   I1    s'applique en particulier au procédé continu de synthèse décrit au brevet français
No 1235953 dans lequel on fait réagir le nitrate    d'urée et un monoalcool en C1 à C, ; en présence    d'oxyde de zinc.



   La figure unique du dessin annexé, donnée à titre d'exemple, représente le schéma d'une installation pour la mise en   oeuvre    du procédé de l'invention.



   La solution alcoolique brute, provenant de l'appareillage de synthèse non représenté sur la figure et renfermant l'ester carbamique à séparer, alimente en continu par l'intermédiaire de la tuyauterie 1 une colonne d'entraînement par la vapeur d'eau 2, à plateaux chauffés 3, dans le bas de laquelle on fait arriver, en 4, de la vapeur d'eau. Les températures des plateaux chauffés 3, sont dégressives de haut en bas de la colonne d'entraînement. Le nombre de plateaux et la proportion de vapeur sont choisis de telle manière que la phase liquide, soutirée en continu en bas de colonne, en 5, par le jeu de la vanne 6, renferme la totalité des impuretés en solution aqueuse.



   La phase gazeuse quittant la colonne d'entraînement en 7, renferme la totalité de l'ester carbamique et de l'alcool, en mélange avec de la vapeur d'eau. Elle alimente la colonne de rectification 8, par l'intermédiaire de la tuyauterie 9, et y est séparée en une fraction de tête, constituée d'alcool et d'eau exempts d'ester carbamique, et en une fraction de queue constituée par une solution aqueuse concentrée d'ester carbamique.



   La fraction de tête est condensée dans le con
 denseur 10 et le mélange hydroalcoolique soutiré
 en continu en 11, est soumis à une nouvelle rectification, dans la colonne de rectification 12, d'où   l'on    soutire en continu, après condensation dans le
 condenseur 14, l'alcool pur ou éventuellement l'azéotrope alcool-eau qui est recyclé par l'intermédiaire
 de la tuyauterie 13 à la synthèse de l'ester carba
 mique. L'eau est évacuée en bas de colonne par
 la tuyauterie 15.



   La fraction de queue recueillie en bas de la
 colonne de rectification 8, par le jeu de la tuyauterie
 16, peut, dans certains cas, être utilisée directement.



   Si, par contre, on désire en extraire l'ester carbamique pur, à l'état de solide cristallisé, la solution aqueuse concentrée est introduite en 17, dans un cristallisoir 18, convenablement réfrigéré, par exemple par réfrigération sous vide.



   La bouillie de cristaux d'ester de l'acide carbamique dans l'eau provenant du cristallisoir 18 est reprise en continu par la tuyauterie 19 qui la déverse dans un dispositif de filtration et/ou d'essorage 20.



   Les cristaux pratiquement purs d'ester de l'acide carbamique, rassemblés dans la trémie 21 sont envoyés au stockage après avoir été séchés à l'air.



   La solution aqueuse et froide, saturée en ester carbamique, est reprise à la sortie du dispositif 20 par une pompe 22. Elle est réintroduite en 23 dans l'alimentation de la colonne d'entraînement 2 au moyen de la tuyauterie 24.



   L'exemple de réalisation qui va suivre, se référant au dessin schématique annexé, montre comment le procédé de l'invention peut être exécuté, sans constituer pour autant une quelconque limitation de l'invention.



   Exemple
 La solution alcoolique brute de carbamate   d'éthyle,    qui est soumise au procédé de séparation selon l'invention présente, après détente à pression atmosphérique et dégazage la composition pondérale suivante
 Carbamate d'éthyle 14,8   O/o   
 Alcool éthylique 64,2    /o   
 Eau   3,4 O/o   
 Nitrate d'ammoniaque 13,9   O/o   
 Nitrate de zinc   1,6      O/o   
 Impuretés organiques 2,1   0/o   
 Cette solution portée à une température d'environ 800 C, alimente en continu, avec un débit de 290 kg/h, la colonne d'entraînement 2 qui comporte quatre plateaux 3.

   La température des plateaux est respectivement de   117     C,   1200    C,   1250 C    et   133     C, de bas en haut de la colonne d'entraînement.



  On soutire par l'intermédiaire de la vanne 6, en bas de la colonne, 80 kg/h d'un mélange renfermant:
 Carbamate d'éthyle 0
 Alcool éthylique   0   
 Eau 36,3 O/o
 Nitrate d'ammoniaque 50,4   O/o   
 Nitrate de zinc 5,8   O/o   
 Impuretés organiques 7,5   O/o   
 La phase vaporisée, exempte d'impuretés, qui est obtenue en tête de la colonne d'entraînement 2, alimente en continu la colonne de rectification 8 dont la température au bouilleur est maintenue à 1170 C et   l'on    recueille en bas de colonne, par l'intermédiaire de la tuyauterie 16, 47 kg/h d'un mélange présentant approximativement la composition pondérale suivante:

    
 Carbamate d'éthyle 90,5   O/o   
 Eau 9,4    /    
 Alcool éthylique 0,1   O/o   
 La fraction de tête recueillie à la sortie de la colonne de rectification 8 renfermant l'alcool éthylique et l'eau est envoyée, par l'intermédiaire de la tuyauterie 11, dans une seconde colonne de rectification   12,    dont la température au bouilleur est maintenue voisine de   1000 C    et d'où   l'on    recueille 190   kg/h    d'alcool éthylique à 95    /o,    qui est renvoyé à la synthèse du carbamate d'éthyle.



   La solution aqueuse concentrée de carbamate d'éthyle est, soit envoyée au stockage, soit soumise à des opérations ultérieures de cristallisation et de séparation   solide-liquide,    les eaux mères de cristallisation étant alors recyclées à l'alimentation de la colonne d'entraînement 2. On obtient dans ce second cas 42,3 kg/h de carbamate d'éthyle pur, ce qui correspond à un rendement global de séparation de 98,5   O/o.   
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé continu de séparation des esters de l'acide carbamique obtenus par réaction entre l'urée ou ses sels et un mono alcool aliphatique, cycloaliphatique ou araliphatique, caractérisé en ce que l'on soumet les solutions alcooliques brutes d'ester carbamique provenant de la synthèse, à un entraînement par la vapeur d'eau au cours duquel la totalité des impuretés est séparée, l'alcool, l'eau et l'ester carbamique étant ensuite isolés par distillation.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la distillation est suivie d'une cristallisation et d'une séparation solide-liquide.

   2. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la solution alcoolique brute d'ester carbamique est préalablement dégazée et détendue à la pression atmosphérique.

   3. Procédé selon la revendication et la sousrevendication 2, caractérisé en ce que la solution détendue est soumise en continu à un entraînement par la vapeur d'eau dans une zone d'entraînement comportant plusieurs plateaux et dans laquelle la solution circule de haut en bas à contre-courant par rapport à la vapeur d'eau, la température dans chaque plateau étant dégressive de haut en bas de la zone d'entraînement et le nombre de plateaux de même que la proportion de vapeur étant choisis de telle sorte que la fraction liquide soutirée en continu soit exempte d'ester carbamique et d'alcool et renferme la totalité des impuretés en solution aqueuse.

   4. Procédé selon la revendication et les sousrevendications 2 et 3, caractérisé en ce que la phase vaporisée dans la zone d'entraînement est séparée, dans une zone de rectification, en une fraction de tête renfermant la totalité de l'alcool en solution aqueuse et une fraction de queue constituée par une solution aqueuse concentrée d'ester carbamique pur.

   5. Procédé selon la revendication et les sousrevendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que l'alcool de la fraction de tête, séparé de l'eau dans une seconde zone de distillation est recyclé à la synthèse de l'ester carbamique.

   6. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que la solution aqueuse concentrée d'ester carbamique pur est soumise à une cristallisation, éventuellement sous pression réduite, puis à une séparation solide-liquide, les eaux mères saturées en ester carbamique recueillies étant recyclées dans les solutions d'alimentation de la zone d'entraînement et les cristaux d'ester carbamique pur sont séchés à l'air.