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Procédé de décoloration de liqueurs aqueuses colorées d'acide maléique.
La présente invention se rapporte à un procédé de @ décoloration de liqueurs aqueuses colorées d'acide maléique en vue d'obtenir des solutions d'acide maléique relativement pures et, plus particulièrement, à un procédé dans lequel on met la liqueur en contact à la fois avec du charbon actif et une résine d'échange de cations suivant une relation critique.
L'acide maléique est une matière intéressante sur le plan comnercial, que l'on peut obtenir à partir de li- queurs de lavage dans une installtiou conventionnelle d'oxy- dation du benzène avec de l'air. Les liqueurs peuvent être
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de couleur foncée et, pour de nombreuses applications, il convient d'avoir des liqueurs pratiquement incolores, notam- ment pour la conversion de ltacide en acide fumanique àe haute qualité. On est confronté ici avec le problème d'apporter un procédé d'obtention d'acide maléique faiblement coloré suivant un mode économique à partir de solutions commerciales d'acide maléique, spécialement de liqueurs de lavage de cou- leur foncée.
La norme utilisée pour l'indication de la quantité ou intensité de couleur des produits sous forme de solution est connue sous la dénomination de test coloré APHA standard.
Ce test a été mis au point par 1'American Public Health As- sociation et est connu comme étant la "Hazen Platinum Cobalt Scale", dont on trouvera une description à la page 2048 de la 5e édition de "Standard Méthods of Chemical Analysis" par Wilford W. Scott.
Pour une matière de départ colorée qui peut être trop foncée pour s'adapter à l'échelle mentionnée plus haut; la norme utilisée pour indiquer la quantité ou intensité de couleur existant dans les liquides est celle dénommée "Gard- ner Color Standard (1933) Ceci constitue le système de couleur officiel de la Paint and Varnish Industry et sa des- cription existe à la page 69 de "Physical and Chemical Exa- mination of Paints, Varnishes, Lacquers and Colors", 9e édi- tion de 1939: Institute of Paint and Varnish Research, Washington, D.C. par Henry A. Gardner.
Les découvertes associées à l'invention, qui se rap- portent à la solution des problèmes indi qués plus haut et les objets atteints conformément à l'invention mentionnés ici comprennent l'apport d'un procédé de décoloration d'une solution aqueuse brute .foncée d'acide maléique, qui consiste
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à la faire passer à travers une première zcne contenant du charbon actif, à travers une deuxième zone contenant une résine échangeuse de cations (forme acide) et de préférence ensuite à travers une troisième zone contenant du charbon actif, dans chaque cas à une température dans l'intervalle de 10 à 110 C;
de procédés dans lesquels on fait passer l'effluent à travers une zone contenant du charbon actif et dans lesquels la quan- tité de solution, par 0,5 partie en poids de charbon activé dans chaque zone et par 0,12 partie de la résine, est dans l'intervalle de 10 à 450 parties ; de procédés dans lesquels le débit est dans l'intervalle de 0,011 à 5,5 parties par seconde; de procédés dans lesquels la charge alimentée est de 350 parties en poids de solution contenant 38% d'acide malé- ique et où chaque zone à charbon actif contient 15 parties et la zone à résine contient 20 parties de résine échangeuse de cations constituée par de l'acide polystyrène-sulfonique, le débit étant de 0,11 partie par seconde;
de procédés dans lesquels la matière de départ a une couleur de liquide Gardner 1933 d'environ 15 et l'effluent possède une couleur A. P.H.A. d'environ 60 ; de procédés dans lesquels le charbon et la résine sont mêlés intimement ; de procédés dans lesquels la matière de départ possède une couleur Gardner d'environ 8 et l'effluent possède une couleur A.P.H.A. d'environ 35 ; d'autres objets, qui apparaîtront comme détails ou formes de réalisation de l'invention, sont mentionnés ci-après.
En vue de préciser encore plus complètement la nature de la présente inventicn, on donne les exemples suivants de
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modes opératoires caractéristiques, dans lesquels les parties et pourcentages sont respectivement des parties et pourcen- tages en poids, sauf indication contraire; il est entendu que ces exemples sont présentés à titre d'illustration seule- ment et qu'ils ne sont pas destiné3 à limiter la portée de l'invention.
Exemple 1
L'appareillage utilisé consiste en une série de trois colonnes à empilement, deux contenant du charbon actif et une de la résine d'échange de cations, disposées comme indiqué.
Toutes les colonnes ont 61 cm de long et un diamètre intérieur de 7,93 mm. Chaque essai a lieu à la température ambiante en utilisant des absorbants frais. On fait passer une solution aqueuse à 38% d'acide maléique, ayant une couleur Gardner de 8, à travers le système à un débit de 0,11 g par seconde et l'on utilise 350 g de solution par essai. le colonne : g de charbon actif
2e colonne : 20 g de résine échangeuse de cations(forme acide d'acide styrène-sulfonique polymère)
3e colonne : 15 g de charbon actif couleur APHA de l'effluent de la 3e colonne : 35 Exemple A comparatif
On reproduit le mode opératoire de l'exemple 1, sauf que l'on utilise le système suivant : le colonne :
15 g de charbon actif
2e colonne : on l'omet
3e colonne : 15 g de charbon actif couleur APHA de l'effluent de la 3e colonne : 70
On voit par ces résultats que l'inclusion de la résine conformément à l'exemple 1 apporte une amélioration environ double comparativement à cet exemple.
Exemple B comparatif
Le mode opératoire est répété, sauf que l'on utilise le système suivant :
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le colonne : résine écnangeuse de cations
2e colonne : 20 g de charbon actif
3e colonne : 15 g de charbon actif couleur APHA de l'effluent de la 3e colonne : 65
Il est évident par ces résultats que le mode opératoire de l'exemple 1 donne une amélioration presque double par rapport à cet exemple comparatif dans lequel la résine précède le charbon.
Exemple 2
Le mode opératoire de l'exemple 1 est reproduit avec comme différence que le charbon et la résine sont disposés dans une colonne en couches alternées et l'on obtient ainsi des résultats similaires.
Exemple 3
Même procédé qu'à l'exemple 2, sauf que l'on mélange intimement le charbon et la résine, obtonant des résultats comparables. On peut considérer ceci comme une séquence de carbone d'abord, de résine ensuite. La particularité impor- tante est d'avoir une certaine quantité de résine qui suit le charbon.
Exemple
On répète le moda opératoire de l'exemple 1, sauf que la matière de départ est une liqueur ayant une couleur de liquide Gardner de 15 et que la couleur APHA de l'effluent de la 3e colonne est de 60.
On peut obtenir des résultats comparables à ceux qui précédent en apportant diverses modifications, dont les sui- vantes. Le débit peut se situer dans l'intervalle de 10 à 450 parties par 0,1 partie de charbon et par 0,12 partie de la ré- sine, avantageusement de 0,01 à 2 et de préférence de 0,11 partie.
La température peut être dans l'intervalle de 10 à 110 C, avan- tageusement de 20 à 50 et de préférence d'environ 25 C, La pro- portion résine:charbon peut être dans l'intervalle de 0,01 à 5 parties par partie de charbon, avantageusement de 0,05 à 2 et
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de préférence de 0,1 à 1.
La couleur de la matière de départ peut être dans l'intervalle de 1 à 18 sur l'échelle Gardner, avantageuse- ment de 1 à 8 et de préférence de 1 à 4.
On peut utiliser diverses résines échangeuses de cations bien connues dans la mise en oeuvre de la présente invention. Des exemples représentatifs de ces résines échan- geuses de cations sont les composés organiques contenant des groupes sulfoniques, pnosphoniques, carboxyliques ou phéno- liques. De même on peut utiliser des composés minéraux comme les silicates de sodium et aluminium.
Les résines échangeuses de cations du type sulfonique, qui constituent une classe préférée, peuvent être préparées par diverses méthodes. Par exemple, on peut les préparer par copolymérisation d'une portion majeure de styrène et d'une portion mineure de divinylbenzène, puis sulfonation des pro- duits de polymérisation par réaction avec de l'acide sulfu- rique. Une matière existant sur le marché est la Dow EX 50W- 8x vendue par la Dcw Chemical Co.
On peut préparer les résines échangeuses de cations du type résine phénolique suivant des pratiques connues. Par exemple on peut faire réagir un phénol polyhydrique avec la formaldéhyde pour obtenir une résine phénolique.
On peut préparer ders résines échangeuses de cations du type acide carboxylique par des modes opératoires connus.
Par exemple on peut les obtenir en faisant réagir ensemble l'acide résorcylique, la formaldéhyde et l'hydroxyde de sodium.
Les résines qui contiennent plus d'un des radicaux indiqués sont intérsssantes. Par exemple on peut préparer une résine contenant des radicaux sulfoniques et des radicaux phé- noliques en condensant la formaldéhyde et de l'acide phénol-
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sulfonique ensemble. Si on le desire, on peut utiliser des mélanges.
Des agents décolorants représentatifs sont le charbon de bois actif et le charbon d'os actif; le charbon de bois ac- tif est la matière préférée, que l'on peut préparer en chauf- fant du charbon de bois ordinaire en l'absence d'oxygène.
Une matière se trouvant dans le commerce est le charbon qualité OL vendu par' la Pittsburgh Coke & Chemical Co.
Il est réellement surprenant que le procédé de l'inven- tion donne de l'acide maléique blanc avec de bons rendements à partir des solutions de lavage d'acide maléique produites commercialement et qui sont initialement colorées en brunâtre, spécialement lorsqu'on considère le grand nombre de matières qui ont été essayées et trouvées impropres à cette application.
En prenant connaissance de ce qui précède, certaines variantes et modifications seront apparentes à ceux au courant de la partie; on désire inclure dans l'invention toutes ces variantes et modifications, à l'exception de celles qui ne sont pas à la portée des revendications ci-jointes.