BE1018534A3

BE1018534A3 - Procede pour la separation avec purification de cristaux acrylique, d'acide methacrylique, de n-vinulpyrrolidone ou de p-xylene a partir de leur suspension dans une lessive-mere.

Info

Publication number: BE1018534A3
Application number: BE2008/0380A
Authority: BE
Inventors: Ulrich Hammon; Dieter Baumann; Joerg Heilek; Klaus Joachim Muller-Engel
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2011-03-01
Also published as: DE102008040340B4; US7947845B2; DE102008040340A1; US20090018347A1

Abstract

Procédé pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, de N-vinylpyrrolidone, ou de p-xylène à partir de leur suspension dans une lessive-mère au moyen d'une colonne de lavage avec un transport forcé, dont l'enveloppe de l'espace de procédé est une paroi métallique, la colonne de lavage étant, en plus, enveloppée par un matériau d'isolation thermique présentant une barrière à la vapeur d'eau et un flux thermique spécifique >0.1 Wm2 et < 10 Wm2 entrant dans l'espace de procédé via la paroi métallique de la colonne de lavage.

Description

Procédé pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique, d'acide mé-thacrylique, de N-vinylpyrrolidone ou de p-xylène à partir de leur suspension dans une lessive-mère

Description

La présente invention concerne un procédé pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, de N*vinylpyrrolidone ou de p-xylène à partir de leur suspension dans une lessive-mère, dans lequel la suspension est alimentée dans une colonne de lavage qui présente une paroi métallique qui entoure un espace de procédé, la lessive-mère est évacuée de la suspension guidée dans l'espace de procédé de l'espace de procédé avec rétention des cristaux et formation d'un lit de cristaux dans l'espace de procédé, le lit de cristaux est acheminé dans l’espace de procédé, au moins une force différente de la force gravitationnelle agit dans l'espace de procédé, dans le sens de progression du lit de cristaux, qui achemine le lit de cristaux dans l'espace de procédé, une masse fondue pure constituée de cristaux fondus et séparés avec purification selon le procédé revendiqué est guidée dans l'espace de procédé à contre-courant par rapport au lit de cristaux de manière telle qu'il se forme dans le lit de cristaux un front de lavage qui répartit le lit de cristaux en une zone de lessive-mère et une zone de masse fondue pure, et un flux de chaleur spécifique entre, en s'écoulant à travers la paroi métallique de la colonne de lavage (à partir de l'extérieur), dans l'espace de procédé de la colonne de lavage.

Le concept de lessive-mère doit être compris dans ce document en ce qu'il comprend des masses fondues du composé à cristalliser et des impuretés et/ou des solutions du composé à cristalliser et de solvants (ou de mélanges de solvants) ainsi que des impuretés.

Les références numériques dans ce document se rapportent toujours aux figures annexées à ce document.

Le procédé selon le préambule de ce document est connu (Cfr. par exemple WO 03/041832 ainsi que WO 03/041833).

Il suit généralement une cristallisation en suspension, qui forme un procédé très actif et économiquement favorable pour obtenir une pureté élevée d’un composé chimique souhaité. On exploite ici le fait que lors de la croissance des cristaux dans un liquide, les impuretés sont dans une large mesure chassées du réseau cristallin et restent dans la lessive-mère. Dans un processus de cristallisation en une étape on obtient ainsi déjà des cristaux d'une pureté élevée du composé souhaité. Si nécessaire, la cristallisation en suspension peut être réalisée en plusieurs étapes.

Une étape déterminante qui influence de manière prépondérante la pureté du produit cible cristallisé est la séparation des cristaux de haute pureté de leur lessive-mère, qui contient les impuretés sous forme enrichie et les proportions non cristallisées du produit cible, par un procédé de séparation solide/liquide. Ce processus de séparation peut se dérouler en plusieurs étapes, où on utilise au moins dans la dernière étape souvent ce qu'on appelle une colonne de lavage. La colonne de lavage peut cependant également former l'unique étape de séparation. Son rôle essentiel réside dans la séparation de la phase cristalline relativement pure de la lessive-mère relativement contaminée.

Les colonnes de lavage sont également connues par l'état antérieur de la technique. Elles comprennent une paroi généralement cylindrique qui délimite un espace de procédé. L'espace de procédé est souvent précédé d'un espace de répartition dans lequel est alimentée la suspension de cristaux à séparer dans la colonne de lavage. Sur son chemin de l'espace de répartition dans l'espace de procédé, la suspension de cristaux est répartie dans une large mesure régulièrement sur la section de l'espace de procédé. Dans l'espace de procédé est produit un lit de cristaux plus dense par le soutirage de la lessive-mère et ce lit est acheminé dans l'espace de procédé (ceci peut être réalisé de haut en bas ou de bas en haut). Une masse fondue des cristaux fondus eux-mêmes est guidée à contre-courant comme liquide de lavage dans le lit de cristaux.

Pour la formation d'un lit de cristaux, différents procédés entrent en principe en considération. Dans le cas de colonnes de lavage travaillant par gravitation, la suspension de cristaux est introduite à partir du haut dans la colonne, le lit de cristaux se forme dans un processus de sédimentation et sa progression dans le sens de la progression ne se produit que sous l'effet de la gravité.

L'utilisation de ces colonnes est exclue du procédé selon l'invention, car il ne se forme généralement pas de front de lavage défini. Ce dernier point est en particulier le cas lorsqu'elles sont pourvues sur une partie de leur hauteur d'un dispositif d'agitation (Cfr. Figure 1).

Le procédé selon l'invention est par conséquent limité à des procédés dans des colonnes de lavage avec une progression forcée du lit de cristaux (une description détaillée des différents types de colonnes de lavage se trouve entre autres dans Chem.-lng.-Techn. 57 (1985) Nr. 291-102, dans Chemical Engineering Science volume 50, n°. 17, pages 2712 à 2729, 1995, Elsevier Science Ltd., dans Applied Thermal Engineering volume 17, n°. 8-10, pages 879-888, 1997, Verlag Elsevier Science Ltd. et dans les extraits susmentionnés de la littérature ainsi que dans les documents DE-A 102 45 164, DE-A102 11 686, DE-A 101 49 353, WO 03/041832 et WO 03/041833).

Les colonnes de lavage avec un transport (ou progression) forcé(e) du lit de cristaux sont caractérisées en ce qu'une force à effet de progression, différente de la gravitation agit dans le sens de progression (ou sens de transport) du lit de cristaux.

En principe, on distingue parmi les colonnes de lavage avec un transport forcé du lit de cristaux les colonnes sous pression (également appelées colonnes de lavage hydraulique ou colonnes hydrauliques) et les colonnes mécaniques. Dans les colonnes sous pression, la suspension de cristaux est acheminée dans une colonne de lavage sous pression (par exemple par des pompes et/ou une hauteur hydrostatique). L'écoulement du liquide marqué par la pression de la colonne d'alimentation assure alors un compactage des cristaux en un lit de cristaux (Cfr. Figure 2) ainsi que sa progression (la pression hydraulique est usuellement de 0,1 à 10 bars, souvent de 1 à 5 bars). La lessive-mère s'écoule généralement via un filtre hors de la colonne de lavage (de chaque côté du filtre peut régner une pression normale, une dépression ou une pression supérieure à la pression atmosphérique). Le recyclage d'une partie de la lessive-mère permet le réglage de la force de transport (flux de contrôle).

Les colonnes de lavage mécaniques contiennent à l’inverse un dispositif mécanique de progression forcée pour les cristaux. Il peut s'agir, dans le cas le plus simple, d'un piston semi-perméable, qui est perméable pour la lessive-mère mais imperméable pour les cristaux dans la suspension alimentée (Cfr. Fig. 3) et la pression pour le compactage et la progression du lit de cristaux est produite par le déplacement dudit piston.

Le compactage en un lit de cristaux et sa progression peuvent toutefois également être réalisés par une séparation de la lessive-mère via un filtre et un transport mécanique des cristaux du filtre vers le lit de cristaux par un élément de progression rotatif (par exemple des vis, des agitateurs, des hélices ou des spirales) (Cfr. Fig. 4).Les filtres peuvent dans ce cas également être intégrés dans les éléments de progression rotatifs. De chaque côté de la sortie de la lessive-mère peut à nouveau régner, ici, une pression normale, une dépression ou une pression supérieure à la pression atmosphérique.

Le lit de cristaux présente, dans le cas des colonnes de lavage à utiliser selon l'invention, avec un transport forcé du lit de cristaux, ce qu'on appelle un front d'élaboration, au niveau duquel les cristaux de la suspension de cristaux introduite s'accumulent en continu. Le front d'élaboration désigne donc la transition de la suspension en lit de cristaux et est caractérisé par une augmentation relativement abrupte de la teneur en cris taux dans la suspension. Dans les colonnes de lavage hydrauliques, ce front d'élaboration est également appelé front de filtration.

En l'extrémité opposée au front d'élaboration du lit de cristaux est généralement disposé un type de couteau rotatif (par exemple un disque à couteau rotatif, fendu) ou un radoir qui enlève en continu des cristaux du lit de cristaux. Par l'accumulation continue de cristaux sur le front d'élaboration d'une part et l'évacuation continue de cristaux au niveau de l'extrémité opposée au front d’élaboration du lit de cristaux d'autre part, on définit le sens de transport du lit de cristaux (qui peut aller de haut en bas ainsi que de bas en haut). Les cristaux enlevés du lit de cristaux, le cas échéant après leur remise en suspension dans une masse fondue pure, sont fondus par transfert de chaleur. Une partie de la masse fondue est évacuée comme flux de produit pur et une autre partie de la masse fondue pure est recyclée dans l'espace de procédé comme liquide de lavage contre le sens du transport du lit de cristaux en son extrémité opposée au front d'élaboration. Usuellement, le liquide de lavage présente la température du point de fusion.

La fusion d'une partie des cristaux peut cependant également être réalisée directement dans la colonne de lavage (par exemple via des dispositifs intégrés de manière correspondante, pour le chauffage au niveau de l'extrémité opposée au front d'élaboration de l'espace de procédé).

On ne prélève alors de la colonne également qu'une partie de la masse fondue produite. L'autre partie monte en tant que masse fondue de lavage.

Par la progression de la masse fondue pure opposée au sens de progression du lit de cristaux, le lit de cristaux imbibé de lessive-mère est pratiquement poussé dans la masse fondue pure et, dans le lit de cristaux, la lessive-mère est effectivement repoussée dans une certaine mesure par la masse fondue pure.

A l'état stationnaire, on obtient, comme résultat de ce processus, à une hauteur définie du lit de cristaux, un front de lavage, qui est défini comme le site de l'espace de procédé dans la colonne de lavage où existe le gradient de température et de concentration le plus élevé (c'est-à-dire que dans le front de lavage la température subit par exemple un saut, au-dessus et au-dessous du front de lavage régnent des températures essentiellement constantes). Dans le front de lavage, on peut dire en gros que la masse fondue et la lessive-mère se trouvent l'une à côté de l'autre. La zone du front de lavage jusqu'au front d'élaboration est appelée zone de la lessive-mère et la zone du front de lavage jusqu'à l'extrémité opposée au front d'élaboration du lit de cristaux est appelée zone de la masse fondue pure. La position du front de lavage peut être réglée par régulation du flux massique de cristaux transporté et du flux de masse fondue pure guidé en sens inverse. On considère souvent que l'effet de lavage est amélioré lorsque la longueur de la zone de masse fondue pure croît. Normalement, le front de lavage présente une étendue longitudinale (perpendiculaire par rapport à la section de la colonne de lavage) £ 100 mm, généralement ^ 60 mm ainsi que souvent s 40 mm. Ces dernières étendues longitudinales valent en particulier lorsque le lit de cristaux n'est absolument pas agité, contrairement au document EP-A 098 637. La section de l'espace de procédé de la colonne de lavage peut être circulaire, ovale ou polygonale (par exemple un polygone régulier).

Comme matériau pour la paroi délimitant l'espace de procédé de la colonne de lavage, le document WO 03/041832 recommande l'utilisation de métal. Comme métaux, on peut utiliser, en fonction de la surface à purifier, des métaux de différents types. Il peut s'agir de métaux purs, mais également d'alliages, par exemple d'aciers au carbone, d'alliages à base de fer (acier noble, par exemple avec une addition de Cr/Ni) ou d'alliages à base de nickel (par exemple des qualités Hastelloy). Lorsqu'il s'agit, pour les cristaux à séparer avec purification, de cristaux d'acide acrylique (lorsque l'acide acrylique est le produit cible), on préfère comme matériau pour la paroi de la colonne de lavage de l'acier noble, en particulier de l’acier noble en matériau selon les normes DI N 1.4571 ou 1.4541, ou un acier noble analogue à ces aciers nobles en ce qui concerne les éléments d'alliage. L'épaisseur de la paroi métallique délimitant l'espace de procédé est opportunément de 3 à 30 mm, souvent de 4 à 20 mm et le plus souvent de 5 à 15 mm. Ceci est en particulier vrai dans le cas de l'acier noble.

L'inconvénient de l'utilisation de métal comme matériau pour la paroi délimitant l'espace de procédé de la colonne de lavage réside toutefois dans la conductibilité thermique élevée des métaux (à 300 K, la conductibilité thermique d'acier non allié est par exemple de 50 W/m*K, celle de l'acier noble est de 21 W/m*K et celle de l'aluminium est de 237 W/πνΚ, alors que la conductibilité thermique correspondante du verre n'est que de 1,0 W/m»K).

Ce qui précède est désavantageux en ce que le point de fusion d'une substance pure se situe à une température plus élevée que le point de fusion de la même substance, mais contenant des impuretés (mot clef : abaissement du point de congélation). La conséquence de ce fait réside en ce que la température dans la lessive-mère se situe normalement au-dessous de la température dans la zone de masse fondue pure. En fonction de la teneur en impuretés de la lessive-mère, cette différence de température peut aller jusqu'à 15°C et plus, souvent de 4 à 10°C et, uniquement à une faible teneur en impuretés de la lessive-mère, de 2 à 4°C.

En raison de la conductibilité élevée des métaux, il s'ensuit que de la chaleur de la zone de masse fondue pure se trouvant à une température plus élevée est évacuée dans la zone de la lessive-mère se trouvant à une température plus basse par la paroi métallique entourant l'espace de procédé. Dans les faits, une formation non souhaitée de cristaux peut se produire sur la longueur de la zone de la masse fondue pure le long de la face de la paroi métallique orientée vers l'espace de procédé, ce qui diminue le débit dans la colonne de lavage en raison de pertes de frottement plus élevées QU ce qui augmente la perte de Charge.

Comme solution, le document WO 03/041832 recommande l'introduction, au moins sur la longueur de la zone de la masse fondue pure, d'un flux thermique spécifique contrôlé à partir de l'extérieur via la paroi métallique dans l'espace de procédé de la colonne de lavage, des flux thermiques spécifiques de 10 à 50 W/m2 étant recommandés de manière tout particulièrement préférée.

Comme réalisation particulièrement favorable d'un point de.vue technique d'utilisation d'une telle introduction d'un flux thermique, le document WO 03/041832 recommande d'habiller la colonne de lavage en soi et de maintenir l'air se trouvant entre l'habillage (qui est perméable à l'air ambiant) et la paroi métallique par chauffage à une température qui est supérieure à la température du point de fusion de la masse fondue pure prélevée de la colonne de lavage. La différence entre les deux températures peut aller jusqu'à 20°C ou plus.

Dans le cas de cristaux de l'acide acrylique, de l'acide méthacrylique, de la N-vinylpyrrolidone ou du p-xylène, un tel mode opératoire s'est toutefois avéré désavantageux, car, selon D’ANS*LAX, Taschenbuch für Chemiker und Physiker, Springer-Verlag, Berlin 1964, Volume II, Organische Verbindungen, les points de fusion des composés susmentionnés sous forme de substance pure se trouvent dans la plage de 12 à 16°C.

C'est-à-dire que la température de la suspension, dans laquelle les cristaux des composés en question susmentionnés se produisent normalement lors de la cristallisation en suspension correspondante, (et donc la température de la zone de la lessive-mère dans la colonne de lavage) est généralement 110°C et la température de l'air ambiant se trouvant dans l'habillage est usuellement £ 17°C.

Ceci est désavantageux en ce que par exemple le point de rosée de l’air présentant une température de 18°C et une humidité relative de 85% est de 15,4°C (même à une humidité relative de l'air chaud à 18°C susmentionné de seulement 65%, le point de rosée de 11,3°C est encore supérieur à 10°C). A une humidité relative de 95% de l'air présentant 18°C, son point de rosée est de 17,2°C. A une température de l'air de 15°C et une humidité relative de 95% (75%) son point de rosée se situe encore à 14,2°C (10,6°C).

L’humidité relative de l’air indique le pourcentage de la teneur maximale possible en vapeur d'eau à la température en question que l’air contient. La température du point de rosée (point de rosée) est définie comme la température à laquelle la teneur réelle en vapeur d'eau dans l'air est la teneur maximale (humidité relative de 100%). C'est-à-dire qu'en passant sous la température du point de rosée (le point de rosée), une quantité partielle de la vapeur d'eau contenue dans l'air se sépare par condensation.

Lorsqu’on suit la recommandation décrite dans le document WO 03/041832, de la vapeur d'eau se sépare généralement par condensation de l'air ambiant sur la surface métallique extérieure de la colonne de lavage, au moins au niveau de la zone de la lessive-mère. Une telle formation d'un condensât est désavantageuse pour différentes raisons. D'une part, le condensât s'écoulant en gouttes de la colonne de lavage pourrait simuler, de manière non souhaitée, une fuite de la colonne de lavage. D'autre part, le condensât aqueux peut conduire, de manière non souhaitée, à des phénomènes de corrosion (par exemple en ce qui concerne le dispositif d’entraînement du couteau rotatif pour l'élimination continue du lit de cristaux) et, enfin, la chaleur de condensation libérée lors de la condensation peut compromettre la régularité de fonctionnement de la colonne de lavage.

Le problème de la présente invention réside dès lors dans l'amélioration du mode opératoire recommandé dans l'état de la technique.

Par conséquent, on met à disposition un procédé pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, de N-vinylpyrrolidone ou de p-xylène à partir de leur suspension dans une lessive-mère, dans lequel la suspension est alimentée dans une colonne de lavage qui présente une paroi métallique qui entoure un espace de procédé, la lessive-mère est évacuée de la suspension guidée dans l'espace de procédé de l'espace de procédé avec rétention des cristaux et formation d'un lit de cristaux dans l'espace de procédé, le lit de cristaux est acheminé dans l'espace de procédé, au moins une force différente de la force gravitationnelle agit dans l'espace de procédé, dans le sens de progression du lit de cristaux, qui achemine le lit de cristaux dans l'espace de procédé, une masse fondue pure constituée de cristaux fondus et séparés avec purification selon le procédé revendiqué est guidée dans l'espace de procédé à contre-courant par rapport au lit de cristaux de manière telle qu'il se forme dans le lit de cristaux un front de lavage qui répartit le lit de cristaux en une zone de lessive-mère et une zone de masse fondue pure, et un flux de chaleur spécifique entre, en s'écoulant à travers la paroi métallique de la colonne de lavage (à partir de l'extérieur), dans l'espace de procédé de la colonne de lavage.

qui est caractérisé en ce que la paroi métallique entourant l'espace de procédé de la colonne de lavage est à son tour entourée par une enveloppe en un matériau d'isolation thermique, à condition que l'enveloppe en matériau d'isolation thermique présente un barrage contre la vapeur d'eau dont l'enceinte opposée à l'espace de procédé est perméable à l'air ambiant et dont la surface opposée à l'espace de procédé présente une température qui est supérieure au point de rosée (supérieure à la température du point de rosée) de l'air ambiant, et le flux thermique spécifique entrant dans l'espace de procédé de la colonne de lavage via sa paroi métallique soit de > 0,1 W/m2 et < 10 W/m2.

Selon l'invention, le flux thermique spécifique entrant dans l'espace de procédé de la colonne de lavage via sa paroi métallique est de préférence >1 (ou £ 2) à £ 9 W/m2, avantageusement de £ 3 à ^ 8 W/m2 et de manière tout particulièrement préférée de S:4à<7W/m2.

De manière surprenante, les flux thermiques des niveaux susmentionnés sont suffisants pour s'opposer dans une mesure suffisante à la formation non souhaitée de cristaux abordée dans le document WO 03/041832 sur la face orientée vers l'espace de procédé de la paroi métallique le long de la zone de la masse fondue.

Ceci est en particulier pertinent lorsque la différence de température entre la zone de la lessive-mère et la zone de la masse fondue est de 3 à 12°C, ou de 4 à 10°C ou encore de3à8°C.

Les métaux qui entrent en considération pour la paroi entourant l'espace de procédé sont tous les métaux déjà mentionnés dans ce document ainsi que tous les métaux mentionnés dans le document WO 03/041832, y compris les épaisseurs de paroi qui y sont recommandées.

Les matériaux d'isolation thermique qui entrent en considération sont fondamentalement tous les matériaux dont la conductibilité thermique Λ (W/nvK) est inférieure à celle du métal choisi pour la paroi métallique entourant l'espace de procédé (souvent, Λ est également appelé coefficient de conductibilité thermique, indice de conductibilité thermique ou conductivité thermique spécifique).

Avantageusement, selon l'invention, on utilise pour l'enveloppe de la colonne de lavage de préférence des matériaux dont la conductibilité thermique Λ (W/nvK) est £ 0,3 W/m·K, de préférence s 0,1 W/nvK, de manière particulièrement préférée S 0,08 W/m*K et de manière tout particulièrement préférée < 0,06 et souvent même £ 0,04 ou £ 0,02, ou £ 0,01 W/rmK (à chaque fois à une température de 300 K). Généralement, la conductibilité thermique Ä de matériaux d'isolation thermique à utiliser selon l'invention se situe cependant, à 300°C, à des valeurs £ 0,001 W/m*K, souvent même à des valeurs £ 0,002 W/m*K.

Les matériaux d'isolation thermique qui entrent par exemple en considération sont : le bois, la laine de bois, les nattes de fibres en roseau de Chine, le Poroton, la laine minérale (par exemple la laine de verre), le verre moussé, les isolants à base de polystyrène, tels que les polystyrènes expansés Styropor®, Styrodur® et Neopor® (contient en outre des particules finement divisées de graphite), les isolants en polyuréthane tels que la mousse dure en polyuréthane, le dioxyde de carbone-PUR, le c-iso-pentane-PUR, la silice pyrogène (par exemple les plaques compressées en ce matériau), le PUR dégazé ainsi que la silice dégazée.

D'un point de vue technique d'utilisation, de manière particulièrement aisée, le matériau d'isolation thermique peut être appliqué directement sur la paroi métallique de la colonne de lavage (par exemple Styropor en une épaisseur de 40 à 80 mm). L'enveloppe peut être réalisée par différents morceaux de matériau d'isolation thermique assemblés en enveloppe globale (par exemple des morceaux de Styropor). La fixation sur la surface métallique de la colonne de lavage est de préférence réalisée par voie mécanique (d'un point de vue technique d'utilisation, la fixation à l’aide d'un fil métallique (par exemple en acier noble) ou à l'aide de bandes de serrage en acier est particulièrement opportune).

Au lieu d'appliquer le matériau d'isolation thermique directement sur la surface métallique de la colonne de lavage, on peut laisser entre la surface métallique et le matériau d'isolation thermique en soi, par exemple, consciemment, un coussin d'air. Dans ce cas, le matériau global d'isolation thermique qui enveloppe la colonne de lavage est constitué de deux couches. Une couche d'air intérieure, orientée vers la surface métallique de la colonne de lavage (l'espace de procédé de la colonne de lavage) et une couche extérieure, en matériau d'isolation thermique en soi. Fondamentalement, des matériaux d'isolation thermique qui entrent en considération pour le procédé selon l'invention sont également des matériaux d'isolation composites constitués par une série de couches successives de matériaux différents les uns des autres.

Un constituant intégral du matériau d'isolation thermique enveloppant (entourant) la colonne de lavage est de manière obligatoire selon l'invention une barrière contre la vapeur d'eau (souvent également appelée barrière contre la diffusion de la vapeur d'eau). Ce concept définit, dans ce document, selon la norme ISO 9229, une couche qui supprime la diffusion, continue, de vapeur d'eau contenue dans l'air ambiant vers la surface de la paroi métallique de la colonne de lavage opposée à l'espace de procédé de la colonne de lavage.

Fondamentalement, la barrière contre la vapeur d'eau peut être une couche relativement mince en matériau essentiellement imperméable à la vapeur d'eau, qui peut de manière simple être appliquée sur la surface opposée à l'espace de procédé (surface extérieure) du matériau d'isolation thermique en soi (par exemple collée). De cette manière il se forme au total à nouveau un matériau d'isolation thermique composite, à partir duquel est formée l'enveloppe selon l'invention de la colonne de lavage.

Les matériaux qui entrent en considération ici sont en particulier ceux qui présentent un indice élevé de résistance à la diffusion de la vapeur d'eau μ. Il s'agit d'une caractéristique de matériau sans dimension qui indique de quel facteur le matériau concerné est plus étanche à la vapeur d'eau qu’une couche d'air au repos de la même épaisseur. Sa détermination est réalisée en se basant sur les normes DI N EN ISO 7783 (1-2) et DIN EN ISO 12572.

Pour la production d'une couche formant une barrière contre la vapeur d'eau, les matériaux qui entrent en particulier en considération pour le procédé selon l’invention sont ceux dont l'indice de résistance à la diffusion de la vapeur d'eau est £ 5000, de préférence S 10 000 et de manière particulièrement préférée £ 15 000, encore mieux £ 50 000, ou £ 100 000, ou £ 1 000 000 ou £ 10 000 000.

Ces matériaux permettent notamment, déjà à une épaisseur de couche relativement petite, un effet de barrière contre la vapeur d'eau totalement satisfaisant dans le sens selon l'invention. Comme mesure pour l'effet de barrière contre la vapeur d'eau, on utilise usuellement le produit sd = μ-x, où x représente l'épaisseur de la couche en "mètres". Le produit sd est également appelé épaisseur de couche d'air à diffusion de la vapeur d'eau équivalente. Il indique l'épaisseur de la couche d'air, en mètres, qui offre une résistance identique à la diffusion de la vapeur d'eau qu'une couche d'air au repos d'épaisseur sd en "mètres".

Selon l'invention, on préfère des couches formant une barrière contre la vapeur d'eau présentant une valeur sd £ 500 m de préférence £ 1000 m, et de manière particulièrement préférée £ 1500 m ou encore, de manière tout particulièrement préférée £30 000 m.

Souvent les couches formant une barrière contre la vapeur d’eau à utiliser selon l'intention sont réalisées en polyoléfines (par exemple le polyéthylène). La valeur μ de feuille de polyéthylène est, de manière caractéristique, 500 000. C'est-à-dire qu'un revêtement de polyéthylène d'une épaisseur de 2 mm présente une valeur sd de 1000 m.

De préférence, on utilise cependant pour le procédé selon l'invention comme couches formant une barrière contre la vapeur d'eau des feuilles métalliques. Leurs valeurs μ sont généralement supérieures à 10 000 000 (par exemple Al, μ = 30 000 000). C'est-à-dire que des épaisseurs de couche inférieures à 1 mm (dans le cas d'AI par exemple 0,05 mm) sont généralement suffisantes pour atteindre une valeur sd de 1500 m qui présente, selon la norme DIN 4108 une "imperméabilité à la vapeur d'eau". Des couches formant une barrière contre la vapeur d’eau particulièrement préférées sont les feuilles d’aluminium.

L'inconvénient des feuilles métalliques réside toutefois en leur faible résistance à la déchirure. En pratique, on utilise dès lors avantageusement des feuilles composites en métal comme couches formant une barrière contre la vapeur d'eau. Il s'agit dans ce cas de feuilles dans le noyau desquelles se trouve toujours une feuille métallique, en particulier une feuille en aluminium. L'épaisseur de la feuille métallique est, de manière caractéristique, de 0,02 à 0,1 mm, selon l'invention de manière particulièrement caractéristique de 0,05 mm. Les documents EP-A 1 090 969 et DE 299 17 320 U1 décrivent des feuilles composites particulièrement appropriées comme couches formant une barrière contre la vapeur d'eau pour le procédé selon l'invention.

Sur le côte extérieur de la feuille métallique (par exemple la feuille en aluminium) est normalement appliquée une couche d'un polymère de base. Ce polymère de base assure la protection de la feuille métallique fragile et représente la transition vers l'environnement. Ce matériau de base protège la feuille métallique (par exemple la feuille d'aluminium) contre une dégradation mécanique, augmente sa résistance à la déchirure (par exemple la résistance à la propagation d'une déchirure) et protège en outre la feuille métallique contre une corrosion. Dans des cas exceptionnels, la feuille métallique (par exemple la feuille d'aluminium) peut être protégée des deux côtés par une couche polymère. Les polymères qui entrent en considération dans ce cas sont en particulier les polyesters, le polypropylène et le polyamide. Dans le cas de feuilles en aluminium, le poly(téréphtalate d'éthylène) est un polymère de base préféré. Usuellement, le polymère de base est collé sur la feuille métallique à l'aide d'un adhésif de contrecollage (par exemple une dispersion de polyuréthane). Des épaisseurs de couche caractéristiques pour les polymères de base sont de 0,01 à 0,02 mm.

Sur la face non protégée par le polymère de base de la feuille métallique (par exemple une feuille d'aluminium) est appliqué généralement un autoadhésif sensible à la pression à base de caoutchouc naturel, de caoutchouc de synthèse ou de polyacrylate, qui permet de coller la feuille composite métallique sur le matériau d'isolation thermique en soi. Ces quantités d'adhésifs caractéristiques sont d'environ 40 g/m2.

Afin que la feuille métallique puisse d'une part être enroulée en vue d'une économie d'espace de stockage et d'autre part être collée, avec un recouvrement, sur le substrat à équiper d'une couche formant une barrière contre la vapeur d'eau, le polymère de base présente, sur sa face opposée à la feuille d'aluminium, avantageusement, un revêtement siliconé de type "Controlled Release“ (à décollage contrôlé). Celui-ci assure qu'en appliquant des forces de décollage dans la plage de 1 N/cm à 3 N/cm, la feuille composite métallique enroulée peut à nouveau être déroulée sans être abîmée (Cfr. DIN EN 1939 et FINAT 10).

Une feuille composite en matériau synthétique-aluminium qui convient remarquablement pour le but selon l'invention est par exemple "Terostat-Alu-Fixband" de la société Teroson (Henkel). Elle présente un indice de résistance à la diffusion de la vapeur d'eau μ de 600 000 et une valeur sd de 900 m. Pour le but selon l'invention, la feuille "Alu-butyl-Folie" de la société WeGO Systembaustoffe, Niederlassung VTI in 67014 Ludwigshafen convient également.

Cette dernière contient une feuille d'aluminium présentant une épaisseur de 0,038 mm. Le polymère de base est le po!y(téréphtalate d'éthylène) d'une épaisseur de 0,012 mm. Il est contrecollé avec une dispersion adhésive aqueuse à base de polyuréthane sur la feuille d'aluminium. Comme adhésif sensible à la pression, un caoutchouc de butyle synthétique est appliqué sur le dos de la feuille d'aluminium (en une épaisseur de couche de 0,6 mm). La couche autoadhésive dans le cas de cette feuille composite est recouverte d'une feuille en polyéthylène siliconée sur une face, qui permet un enroulement sans provoquer sans collage de la feuille composite, mais qui doit être retirée avant l'application comme barrière contre la vapeur d'eau.

La feuille Alu-butyl-Folie susmentionnée peut être achetée aux dimensions standard 50 mm x 10 m, 500 mm x 10 m et 1000 mm x 10 m. De préférence, la mesure standard 500 mm x 10 m est utilisée. Fondamentalement, on pourrait également coller uniquement une feuille métallique (par exemple une feuille d'aluminium) avec l'autoadhésif correspondant sur le substrat à apprêter avec la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau.

Bien entendu, des feuilles formant une barrière contre la vapeur d'eau, appropriées selon l'invention peuvent également être des barrières uniquement constituées de plusieurs couches polymères. Par une combinaison appropriée de ces différents polymères, on peut obtenir des potentiels de barrière synergiques.

Au lieu d'appliquer sur le matériau d'isolation thermique en soi une couche formant une barrière contre la vapeur d'eau, la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau peut également être incorporée dans le matériau d'isolation thermique. Ceci est par exemple le cas lors d'une utilisation de matériaux d'isolation thermique à pores fermés.

Lorsqu'on applique sur le matériau d'isolation thermique en soi une couche formant une barrière contre la vapeur d'eau (par exemple une feuille composite d’aluminium sur du polystyrène), on peut bien entendu appliquer sur la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau un autre matériau d'isolation thermique, de manière telle qu'il se forme un nouveau matériau global d'isolation thermique.

Il est essentiel pour la barrière contre la vapeur d'eau ou pour la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau qu'elle soit positionnée, lors de la réalisation du procédé selon l'invention, de manière telle que sa surface opposée à l'espace de procédé présente une température qui est supérieure au point de rosée (supérieure à la température du point de rosée) de l'air ambiant, auquel l'enceinte opposée à l'espace de procédé de la barrière contre la vapeur d'eau est perméable.

Généralement, l'épaisseur des couches formant une barrière contre la vapeur d'eau dans le procédé selon l'invention se situe dans la plage de 0,01 à 2 mm, souvent dans la plage de 0,025 à 1 mm. Leur effet de barrière contre la vapeur d'eau doit être opportunément réalisé selon l'invention en ce que sa perméabilité à la vapeur d'eau est ^ 0,5 g /m2/jour (par exemple une feuille en polyéthylène d'une épaisseur de 0,2 mm), de préférence s 0,4 g /m2/jour, de manière particulièrement préférée £ 0,1 g/m2/jour (par exemple des feuilles composites en aluminium avec un noyau en aluminium d'une épaisseur de 0,05 mm). Etant donné que les perméabilités à la vapeur d'eau dépendent directement de l'atmosphère extérieure, les valeurs susmentionnées se rapportent à une atmosphère test de 20°C avec une humidité relative de l'air de 85%. Le test est réalisé par gravimétrie selon la norme DIN 53122-1/DIN53122-A ou ASTME-96 par rapport à de l'air dans lequel on a ajouté un dessiccateur.

En principe, on peut également réaliser le test selon les normes ISO 2528 :1995, ou DI N 53312-1/DIN 5312-A ou DIN 53122-2/DIN 53122-2-A (cette dernière est un procédé d’électrolyse avec une limite de détection particulièrement basse). Les différents procédés de test se distinguent essentiellement par leurs limites de sensibilité.

La colonne de lavage enveloppée selon l'invention d'un matériau d’isolation thermique présentant une barrière contre la vapeur d'eau (une couche formant une barrière contre la vapeur d'eau) peut à présent être habillée telle quelle de manière perméable à l'air ambiant et l'air se trouvant entre l'habillage et la colonne de lavage enveloppée selon l'invention (air ambiant) peut être maintenu par chauffage à une température qui assure le flux thermique nécessaire selon l'invention via la paroi métallique de la colonne de lavage vers son espace de procédé. Usuellement, pour le procédé selon l'invention, une différence de température entre la température de la zone de masse fon due pure et la température de l’air ambiant dans l'habillage de £ 2 ou de à 5°C à 20°C ou à 30°C est suffisante (l'air ambiant présentant la température la plus élevée). L'isolation thermique et la barrière contre la vapeur d'eau sont dans ce cas réalisées de manière telle que le plan de la température du point de rosée pour l'air ambiant se trouve, venant dans le sens opposé à partir de l'espace de procédé de la colonne de lavage, derrière la barrière contre la vapeur d'eau (derrière la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau).

Le plan de la température du point de rosée est le plan (par exemple cylindrique ou présentant une autre courbure) dans la chemise (l'enveloppe) de la colonne de lavage (ou la paroi métallique de son espace de procédé) dans lequel la température correspond à la température du point de rosée de l'air ambiant. L'air ambiant présente naturellement une teneur en vapeur d'eau limitée.

Comme matériau pour l'habillage de la colonne de lavage, on peut utiliser, dans le cas le plus simple, du bois. D'autres matériaux tels que les matériaux synthétiques, une tôle, de la maçonnerie et du béton, sont également possibles.

La présente invention comprend dès lors en particulier également un procédé pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, de N-vinylpyrrolidone ou de p-xylène à partir de leur suspension dans une lessive-mère, dans lequel la suspension est alimentée dans une colonne de lavage qui présente une paroi métallique qui entoure un espace de procédé, la lessive-mère est évacuée de la suspension guidée dans l'espace de procédé de l'espace de procédé avec rétention des cristaux et formation d'un lit de cristaux dans l'espace de procédé, le lit de cristaux est acheminé dans l'espace de procédé, au moins une force différente de la force gravitationnelle agit dans l'espace de procédé, dans le sens de la progression du lit de cristaux, qui achemine le lit de cristaux dans l’espace de procédé, une masse fondue pure constituée de cristaux fondus et séparés avec purification selon le procédé revendiqué est guidée dans l'espace de procédé à contre-courant par rapport au lit de cristaux de manière telle qu'il se forme dans le lit de cristaux un front de lavage qui répartit le lit de cristaux en une zone de lessive-mère et une zone de masse fondue pure, et un flux de chaleur spécifique entre, en s'écoulant à travers la paroi métallique de la colonne de lavage, dans l'espace de procédé de la colonne de lavage, qui est caractérisé en ce que la paroi métallique entourant l'espace de procédé de la colonne de lavage est à son tour entourée par une enveloppe en un matériau d'isolation thermique, à condition que - l'enveloppe en matériau d'isolation thermique présente une barrière contre la vapeur d'eau (une couche formant une barrière contre la vapeur d'eau), la colonne de lavage enveloppée (entourée) par le matériau d'isolation thermique soit logée dans un habillage rempli d'air ambiant (contenant de la vapeur d'eau) et perméable à l'air ambiant, la température de l'air ambiant se trouvant dans l'habillage soit réglée de manière (à une valeur) telle qu'un flux thermique spécifique de > 0,1 W/m2 et de < 10 W/m2 s'écoule dans l’espace de procédé via la paroi métallique de la colonne de lavage, et le plan de la température du point de rosée pour l'air ambiant se trouve, venant dans le sens opposé à partir de l'espace de procédé de la colonne de lavage, derrière la barrière contre la vapeur d'eau (derrière la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau).

De préférence, le flux thermique spécifique susmentionné est 21 (ou 2 2) à £ 9 W/m2, avantageusement 2 3 et £ 8 W/m2 et de manière tout particulièrement préférée 2 4 à £ 7 W/m2.

Normalement, le flux thermique spécifique susmentionné est plus grand le long (au niveau) de la zone de la lessive-mère que le long (au niveau) de la zone de la masse fondue pure.

Le matériau d'isolation thermique de l'enveloppe est de préférence constitué par un matériau d'isolation thermique de noyau (dont la conductibilité thermique 1 (W/nvK) est £0,3 W/rrvK, de préférence £ 0,1 W/m* K, de manière particulièrement préférée £ 0,08 W/m*K, de manière tout particulièrement préférée £ 0,06 et souvent même £ 0,04 ou £ 0,02 ou £ 0,01 W/nrK, généralement toutefois 2 0,001 W/m*K, souvent même 2 0,002 W/nrK) et par une couche formant une barrière contre la vapeur d'eau appliquée sur celui-ci (dont l'épaisseur est généralement de 0,01 à 2 mm). Comme matériau d'isolation thermique de noyau, tous les matériaux mentionnés dans le présent document dont la valeur λ correspond au profil d'exigences susmentionné, conviennent.

Les matériaux qui entrent en particulier en considération pour la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau sont ceux (surtout tous les matériaux mentionnés dans le présent document) dont l'indice μ est 2 5000, de préférence 2 10 000 et de manière oarticulièrement préférée 2 15 000, encore mieux 2 50 000, ou 2 100 000, ou 2 1 000 000 ou 2 10 000 000.

La valeur sd de la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau est favorablement > 500 m, de préférence £ 1000 m, de manière particulièrement préférée £ 1500 m et de manière tout particulièrement préférée > 30 000 m.

Les feuilles de polyéthylène ainsi que les feuilles composites métalliques (par exemple en aluminium) conviennent en particulier comme couche formant une barrière contre la vapeur d'eau. En particulier celles du document EP-A 1 090 969 ainsi que du document DE 299 17 320 U1 et celles qui sont indiquées dans l'état de la technique selon les documents ci-dessus entrent en considération pour le procédé selon l'invention.

Pour protéger la colonne de lavage enveloppée par un matériau d'isolation thermique présentant une barrière contre la vapeur d'eau, en plus, contre des influences mécaniques qui pourraient abîmer la barrière contre la vapeur d'eau (la couche formant une barrière contre la vapeur d'eau) (suite à quoi l'effet de barrière contre la vapeur d'eau pourrait être supprimé), il est en outre opportun selon l'invention de revêtir la colonne de lavage enveloppée par un matériau d'isolation thermique présentant une barrière contre la vapeur d’eau en plus avec une tôle métallique. Conviennent à cette fin entre autres les tôles en acier (par exemple les tôles en acier noble), qui peuvent par exemple présenter une épaisseur de 0,1 à 2 mm, de préférence de 0,5 mm à 1 mm.

Opportunément, d'un point de vue technique d'application, la tôle en acier présente, des deux côtés, comme protection contre la corrosion, un revêtement en Al-zinc (par exemple en une quantité de 175 g/m2 par face). Des tôles an acier correspondantes peuvent être obtenues dans le commerce. Les tôles en métal qui sont tout particulièrement appropriées à cette fin selon fihvenlfön sont les tôles Galvalume® de la société Thyssen Krupp. En particulier la tôle qui est commercialisée sous la dénomination DX51D + AZ185A.

Les tôles Galvalume sont des tôles en acier anoblies par immersion dans une masse fondue, avec un revêtement double face en alliage d’aluminium-zinc, qui contient environ 55% en poids d'aluminium, environ 43,4% en poids de zinc et environ 1,6% en poids de silicium. Les tôles en acier peuvent dans ce cas par exemple être un matériau DIN n° 1.0226 ou 1.215. De préférence, il s'agit, pour la tôle en acier d'une tôle en acier laminée à froid.

Le revêtement en tôle de la colonne de lavage enveloppée de manière étanche à la vapeur d'eau est normalement disposé à une distance d'environ 10 mm par rapport à la surface extérieure de l'enveloppe présentant une barrière contre la vapeur d'eau. L'espace intermédiaire est normalement occupé par de l'air ambiant, par rapport auquel le revêtement en tôle n'est pas fermé de manière étanche à l'air. D'un point de vue technique d'utilisation, les différents éléments en tôle du revêtement en tôle sont opportunément assemblés l'un à l'autre à l'aide de vis auto-taraudeuses. Sur le côté orienté vers la colonne de lavage du revêtement en tôle, les vis auto-taraudeuses aboutissent opportunément dans une bande de protection en Styropor.

Selon l'invention, on utilise de préférence des colonnes de lavage avec un espace de procédé cylindrique. Leur diamètre est généralement 2: 25 cm, le plus souvent £ 50 cm. Usuellement, le diamètre ne dépassera pas 3 m. D'un point de vue technique d'utilisation, des diamètres de 1 m à 2 m sont opportuns.

Selon l'invention, on utilise pour le reste de préférence des colonnes de lavage hydrauliques telles qu'elles sont décrites dans les documents DE-A101 56 016, DE-A 100 17 903, DE-A 100 36 880 et DE-A 100 36 881.

Le procédé selon l'invention est entre autres favorable dans le cas de colonnes de lavage dont la puissance de séparation est £ 0,5 T/h, ou £ 1 T/h. Généralement, la puissance de séparation ne sera pas supérieure à 30 T/h. Des valeurs caractéristiques sont de 2 à 20 T/h.

Dans les Figures 1 à 4 du présent document, les numéros de référence ont la signification suivante : 1 : Suspension 2 : Masse fondue résiduelle (lessive-mère) 3 : Produit (cristaux purs fondus) 4 : Masse fondue résiduelle contaminée 5 : Lit de cristaux en mouvement 6 : (Masse fondue de) liquide de lavage 7: Colonne de lavage 8 : Pompe de mise en suspension 9 : Echangeur de chaleur pour la fusion des cristaux 10 : Soupape de réglage pour régler les proportions de quantités (masse fondue de)iiquide de lavage/produit 11 : Pompe de circulation du circuit de masse fondue 12: Circuit de masse fondue 13: Agitateur 14: Tube de filtration 15: Filtre 16: Couteau rotatif pour la remise en suspension des cristaux lavés 17 : Piston oscillant avec face frontale filtrante et évacuation de la masse fondue résiduelle 18 : Rotor à feuille inclinée pour le transport du lit de cristaux 19 : Poussoir cylindrique

Selon l'invention, on peut également utiliser des colonnes de lavage pulsées ou les colonnes de lavage peuvent être opérées avec des flux pulsés, comme décrit dans le document EP-A 097 405.

Le procédé selon l'invention convient en particulier pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, de N-vinylpyrrolidone ou de p-xylène comme cristaux de produit cible à partir de leur suspension dans des lessive-mère, qui peuvent par exemple être obtenues par la cristallisation en suspension de masses fondues brutes contenant des impuretés du produit cible en question, qui contiennent £ 70% en poids, ou £ 80% en poids, ou £ 90% en poids, ou £ 95% en poids, ou £ 98% en poids de chaque produit cible (acide acrylique, acide méthacrylique, N-vinylpyrrolidone ou p-xylène).

Le procédé selon l'invention est tout particulièrement favorable pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique à partir de leur suspension dans des masses fondues d'acide acrylique contaminées, telles qu'elles sont décrites dans le document WO 01/77056.

Il s'agit de suspensions qui peuvent par exemple être obtenues par cristallisation en suspension d'acides acryliques bruts qui contiennent par exemple ^ 70 % en poids d'acide acrylique jusqu'à 15% en poids d'acide acétique, jusqu'à 5% en poids d'acide propionique jusqu'à 5% en poids d'aldéhydes de bas poids moléculaire, jusqu'à 3% en poids d'inhibiteurs de polymérisation, et jusqu’à 5% en poids d'oligomères d'acide acrylique (produits d'addition de Michaël) ; (souvent, ces acides acryliques bruts contiennent en outre jusqu'à 20% en poids d'eau) ou £ 90 % en poids d'acide acrylique > 100 ppm en poids à < 5% en poids d'acide acétique, £ 10 ppm en poids à ^ 2% en poids d'acide propionique jusqu'à 2% en poids d'aldéhydes de bas poids mo léculaire, jusqu'à 2% en poids d'inhibiteurs de polymérisation, et 0 à 3% en poids d'oligomères d'acide acrylique (produits d'addition de Michaël) ; (souvent, ces acides acryliques bruts contiennent en outre jusqu'à 9,5% en poids d’eau)

Le procédé selon l'invention convient cependant également dans le cas des suspensions de cristaux de p-xylène du document EP-A 097 405.

La Figure 5 annexée au présent document montre schématiquement la construction d'une colonne de lavage hydraulique convenant de manière caractéristique pour le procédé selon l'invention. Elle est explicitée dans la suite à l'aide de l'exemple d'une séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique.

La suspension (1), soutirée du cristallisateur d'une suspension, de cristaux d'acide acrylique dans une lessive-mère est alimentée au moyen d'une pompe (8) et/ou via une hauteur hydrostatique à une pression supérieure à la pression atmosphérique dans la colonne de lavage (7). Dans la partie supérieure de la colonne de lavage est disposé un registre pour fluides, qui remplit deux fonctions. Via des ouvertures de passage (24) de la partie supérieure de la colonne vers la partie inférieure de la colonne, la suspension est répartie sur la section de la colonne de lavage. L'espace intérieur cohérent du registre pour fluides (23) sert de collecteur pour,les liquides évacués (lessive-mère et liquide de lavage (2)). En dessous du registre pour fluides, on a agencé des tubes de drainage (14) (ils présentent dans la zone de concentration une section constante ; du point de vue de l'alimentation de la suspension, il s’agit de la zone jusqu'au premier filtre) qui sont reliés à l'espace intérieur (23). Les tubes de drainage sont pourvus, à une hauteur définie, d'au moins un filtre usuel (15), via lequel la lessive-mère (4) est évacuée hors de la colonne de lavage (la lessive-mère peut dans ce cas être à pression normale, à une pression supérieure à la pression atmosphérique ou une pression inférieure à celle-ci). Il se forme un lit de cristaux compact (5). Le lit de cristaux est transporté par la force résultant de la perte de charge hydraulique de l'écoulement de la lessive-mère via les filtres dans la zone de lavage sous le filtre. Le recyclage d'une partie de la lessive-mère dans la colonne au moyen de la pompe du flux de contrôle (13) permet le réglage de cette force de transport. Des variations de la teneur en cristaux dans la suspension alimentée ou des modifications de la répartition de la grosseur des cristaux, qui influence essentiellement la perte de charge de l'écoulement, peuvent ainsi être compensées. Ces variations peuvent être détectées par la modification de position du front de filtration (17), qui peut être déterminée par des détecteurs de position optiques (18).

Au niveau de l'extrémité inférieure de la colonne de lavage, les cristaux sont évacués du lit de cristaux au moyen d'un couteau rotatif (16) et mis en suspension dans la mas se fondue de produit pur, qui peut être surinhibée avec du p-méthoxyphénol (MEHQ) comme inhibiteur de polymérisation. Cete suspension est guidée dans un circuit pour masse fondue (12) via un échangeur dé chaleur (9), via lequel la chaleur nécessaire pour la fusion des cristaux est introduite de manière indirecte. Environ 70 à 80% en poids, dans les cas favorables (par exemple dans le cas d’une recristallisation marquée) même > 80 à 100% en poids des cristaux fondus sont évacués sous forme de produit pur (3) hors du circuit de masse fondue. Le réglage de la quantité prélevée de produit pur est réalisé via la soupape de réglage du produit (10). La partie résiduelle de la masse fondue de produit pur s'écoule comme agent de lavage (6) contre le sens du transport du lit de cristaux vers les filtres (15), suite à quoi il se produit dans la zone de lavage un lavage à contre-courant des cristaux. La purification des cristaux repose essentiellement sur le refoulement et la dilution de la lessive-mère dans les coins du lit de cristaux par le liquide de lavage. L'effet de dilution repose ici sur le mélange dans les coins traversés entre les cristaux et la diffusion dans les sites de contact non traversés par l'écoulement, ou dans la couche limite d'écoulement proche de la surface des cristaux.

Dans le cas d’un fonctionnement stationnaire, le front de lavage (19) se règle à une hauteur définie dans la zone de lavage. A hauteur du front de lavage se produit une transition de concentration de la concentration dans la lessive-mère (au-dessus du front de lavage) dans la concentration de la masse fondue pure (sous le front de lavage). Le front de lavage (19) doit être positionné, pour obtenir un effet de nettoyage adéquat, à une hauteur minimale au-dessus du couteau rotatif (16). La position (19) se règle en tant qu’équilibre dynamique à partir du flux massique de cristaux (5) transporté et du flux d'agent de lavage (6) guidé en sens inverse et se situe sous le filtre. La quantité d'agent de lavage résulte de la quantité évacuée de produit pur.

Dans le cas d’une pureté relativement bonne de l'acide acrylique brut, la température de cristallisation dans le cristallisateur d'une suspension n'est inférieure que de 1 à 4°C au point de fusion du produit pur. Au niveau du front de lavage, il ne se produit, lors de l'équilibrage des températures des cristaux froids et de la masse fondue de lavage, qu'une faible recristallisation dans la masse fondue de lavage. Celle-ci limite la récupération de masse fondue par recristallisation ainsi que la diminution de la porosité du |it de cristaux sous le front de lavage par recristallisation. Une telle porosité faible du lit de cristaux diminuerait la dépense d'agent de lavage de la même manière qu'une récupération par recristallisation.

Dans le cas d'une bonne pureté de l'acide acrylique brut, il est en outre opportun d'introduire déjà dans le circuit de masse fondue (12) de la colonne de lavage le stabilisateur de stockage méthoxyphénol (MEHQ). A cette fin, le MEHQ dissous dans du produit pur est introduit avec une pompe de dosage (22) dans le circuit de la masse fondue se trouvant à la température de fusion pour la stabilisation de celle-ci.

Pour assurer un fonctionnement stable de la colonne de lavage hydraulique dans le sens d'un rendement espace-temps défini et d'un bon effet de nettoyage constant, l'équilibrage des éléments perturbateurs extérieurs, tels que des variations de la quantité de suspension, la modification de la teneur en cristaux dans la suspension, - la variation de la répartition de la grosseur des cristaux et - les variations de concentration dans l'alimentation et/ou la lessive-mère est opportun via la régulation a) du front de filtration (Fig. 5, numéro de référence 17), b) de la quantité spécifique d’agent de lavage (Fig. 5, numéro de référence 6) et c) de la chaleur de la masse fondue (Fig. 5, numéro de référence 9).

Pour le reste, les numéros de référence de la Figure 5 présentent la signification suivante : 1 = alimentation de la suspension de cristaux 2 = prélèvement de la lessive-mère 3 = acide acrylique, produit pur 4 = flux interne de lessive-mère 5 = lit de cristaux en mouvement 6 = masse fondue de lavage 7 = colonne de lavage 8 = pompe de mise en suspension 9 = échangeur de chaleur pour la fusion des cristaux 10 = soupape de régulation pour le réglage du rapport de mélange masse fondue de lavage/prélèvement d'acide acrylique, produit pur 11 = pompe de circulation du circuit de masse fondue 12 = circuit de masse fondue 13 = pompe du flux de contrôle 14 = tube de drainage pour la lessive-mère et le liquide de lavage 15 = filtre 16 = couteau rotatif pour la remise en suspension des cristaux lavés 17 = front de filtration (limite supérieure du lit de cristaux) 18 = détection du front de filtration (4 sondes optiques de rémission) 19 = front de lavage (transition de concentration phase liquide pure-contaminée) 20 = détection du front de lavage (4 sondes optiques de rémission) 21 = solution d'inhibiteur (MEHQ dans acide acrylique produit pur) 22 = pompe de dosage pour la solution d'inhibiteur 23 = registre pour fluides : fond de collecte pour la lessive-mère et le liquide de lavage 24 = registre pour fluides : fond de répartition pour la suspension des cristaux 25 = détection du front de lavage (4 sondes de température)

Pour le reste, on peut procéder comme dans le document WO 03/041833.

Exemple

Par une condensation fractionnée d'un mélange de gaz produit provenant d'une oxydation partielle en phase gazeuse, en deux étapes, catalysée de manière hétérogène, de propylène, on soutire, dans une évacuation latérale d'une colonne de condensation à fractionnement, par heure, 1,5 T d'un acide acrylique brut présentant les teneurs suivantes dans la composition :

Acide acrylique 96,1 % en poids

Acroléine 446 ppm en poids

Acrylate d'allyle 20 ppm en poids Di(acide acrylique) 3764 ppm en poids Acide acétique 7460 ppm en poids Furfural 6719 ppm en poids

Benzaldéhyde 7131 ppm en poids Acide propionique 751 ppm en poids Phénothiazine 91 ppm en poids MEHQ 247 ppm en poids

Eau 0,83 % en poids

Par une addition continue de 22,5 kg/h d'eau à l'acide acrylique brut, sa teneur en eau est augmentée à 2,3% en poids, puis il est introduit à une température de 20°C dans un cristallisateur de suspension. Comme cristallisateur, on utilise un cristallisateur à disque de refroidissement (fabricant : société GMF, Pays-Bas) avec 7 disques de refroidissement présentant un diamètre de 1,25 m et une capacité nominale d'environ 2500 I. Comme agent de refroidissement, on fait passer un mélange eau/glycol (70/30% en volume) dans les disques de refroidissement. La masse fondue est refroidie, lors du passage dans le cristallisateur, à 8°C, avec formation d'environ 24% en poids de cristaux par rapport à la masse totale de la suspension.

Une partie de cette suspension est guidée en continu via une pompe à piston rotatif (réglée en fonction du nombre de tours) sur une colonne de lavage hydraulique. Cette colonne de lavage présente un espace de procédé cylindrique présentant un diamètre interne de 263 mm et une paroi métallique délimitant l'espace de procédé en acier noble 1.4571 d'une épaisseur de paroi 5 mm. Pour le soutirage du liquide, on utilise dans la colonne de lavage un tube de filtration monté au centre (réalisé avec le même acier noble) présentant un diamètre extérieur de 48 mm (épaisseur de paroi = 2 mm). La longueur de la chambre de procédé est de 1230 mm. La longueur du tube de filtration est de 1225 mm. La longueur du filtre est de 60 mm. Le filtre est monté après une longueur de tube de 970 mm (mesurée à partir du haut). L'évacuation des cristaux au niveau de l'extrémité inférieure de la colonne de lavage est réalisée avec un couteau rotatif (60 t/minutes). Le sens du transport est de haut en bas.

Les cristaux évacués sont remis en suspension dans un circuit de masse fondue qui est opéré à 14°C (point de fusion des cristaux séparés avec purification). Comme inhibiteurs de polymérisation, on introduit du MEHQ et de l'air (par barbotage) dans la suspension guidée en circulation (278 ppm en poids de MEHQ). Via un échangeur de chaleur, on introduit de manière indirecte de la chaleur dans la suspension guidée dans le circuit, pour fondre dans une large mesure les cristaux qui y sont en suspension. Comme pompe dans le circuit de masse fondue, on utilise une pompe centrifuge à axe horizontal (1500 T/min) avec bague d'étanchéité à double fonction. Comme liquide d'arrêt, on utilise un mélange eau/glycol (85/15% en volume) qui est refroidi indirectement avec de l'eau de refroidissement. Pour obtenir un meilleur échange d'acide acrylique au niveau de la bague d'étanchéité de cette pompe, on tire une conduite de rinçage du côté pression de la pompe vers l'espace de produit entourant la bague d'étanchéité et elle est continuellement ouverte lors du fonctionnement. La position du front de lavage dans la colonne est surveillée par plusieurs mesures de température montées à plusieurs hauteurs, axialement différentes dans la colonne de lavage et réglée en adaptant la quantité de produit pur soutirée du circuit de masse fondue. Le contrôle de la hauteur du lit de cristaux est réalisé via quatre capteurs optiques, agencés axialement à différentes hauteurs de la paroi de la colonne de lavage et en adaptant la quantité de flux de contrôle. Comme pompe du flux de contrôle, on utilise également une pompe à piston rotatif (réglée par le nombre de tours), mais on aurait également pu utiliser une pompe centrifuge à axe horizontal avec une soupape de réglage.

Sur la paroi externe métallique de la colonne de lavage, on applique, à l'aide de bandes de serrage en acier, une enveloppe cylindrique en Styropor dont l'épaisseur de couche est de 50 mm.

Sur la couche d'isolation thermique en Styropor on colle ensuite, avec un mode de collage par recouvrement, une feuille "Alu-butyl-Folie" de la société WeGo Systembaus-toffe Niederlassung VTI à 67014 Ludwigshafen.

La colonne de lavage ainsi enveloppée est placée dans un habillage réalisé en plaques en bois et perméable à l'air environnant, l'air (environnant) se trouvant entre la colonne de lavage enveloppée et la paroi en bois étant chauffé à une température telle que la température de l'air dans la totalité de l'habillage se situe dans la plage de 23°C à 26°C (mesurée en dix points de mesure représentatifs). L'humidité relative de l'air ambiant à ces températures est d'environ 85%.

La colonne de lavage est garnie avec une quantité de suspension de 1400 kg/h provenant du cristallisateur à disques de refroidissement. La température de la suspension est de 8°C. Il se règle une surpression par rapport à l'atmosphère en tête de la colonne de lavage de 2,0 à 2,2 bars, qui varie étroitement autour de la valeur centrale de 2,05 bars. La surpression au niveau de l'extrémité inférieure de la colonne est de 1,8 à 2,0 bars. Via une pompe du flux de contrôle, on recycle une quantité de flux de contrôle de 1400 kg/h sur la colonne de lavage, pour régler la hauteur du lit de cristaux.

Le flux de produit pur d'acide acrylique purifié soutiré du circuit de masse fondue est de -310 à 340 kg/h (c'est-à-dire en moyenne = 325 kg/h). Ceci correspond à un rendement de 96,7% en poids par rapport au flux massique de cristaux alimenté avec la suspension dans la colonne de lavage. Le produit pur présente les teneurs suivantes dans la composition :

Acide acrylique 99,75% en poids

Acroléine non détectable

Acrylate d'allyle non détectable

Acide acétique 1457 ppm en poids

Furfural 3 ppm en poids

Benzaldéhyde 2 ppm en poids

Acide propionique 209 ppm en poids

Phénothiazine non détectable MEHQ 278 ppm en poids

Eau < 0,05% en poids

Le front de lavage présente une stabilité satisfaisante pendant tout l’essai.

Tant pour l'état de fonctionnement stationnaire décrit que pendant le laps de temps consécutif de 14 jours, on n'observe aucune formation de condensât. Le flux thermique spécifique s'écoulant dans l'espace de procédé de la colonne de lavage est de 5 à 6 W/m2 le long de la zone de masse fondue pure et d'environ 8 W/m2 le long de la zone de lessive-mère.

Exemple comparatif

On procède comme dans l'exemple. L'enveloppe selon l'invention de la colonne de lavage est toutefois omise. Déjà avant d'atteindre un état stationnaire de fonctionnement (c'est-à-dire environ 30 minutes après la mise en service) on peut détecter une formation de condensât sur la paroi extérieure en acier noble de la colonne de lavage.

La demande de brevet provisoire US No. 60/949056, déposée le 11 juillet 2007 est insérée dans la présente demande par référence de littérature.

Au vu des enseignements susmentionnés, un grand nombre de modifications et de déviations de la présente invention sont possibles. Il y a lieu de partir du fait que l'invention, dans le cadre des revendications annexées, peut être réalisée d'une autre manière que celle décrite ici.

Claims

1. Procédé pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, de N-vinylpyrrolidone ou de p-xylène à partir de leur suspension dans une lessive-mère, dans lequel la suspension est alimentée dans une colonne de lavage qui présente une paroi métallique qui entoure un espace de procédé, la lessive-mère est évacuée de la suspension guidée dans l'espace de procédé de l'espace de procédé avec rétention des cristaux et formation d'un lit de cristaux dans l'espace de procédé, le lit de cristaux est acheminé dans l'espace de procédé, au moins une force différente de la force gravitationnelle agit dans l'espace de procédé, dans le sens de la progression du lit de cristaux, qui achemine le lit de cristaux dans l'espace de procédé, une masse fondue pure constituée de cristaux fondus et séparés avec purification selon le procédé revendiqué est guidée dans l'espace de procédé à contre-courant par rapport au lit de cristaux de manière telle qu'il se forme dans le lit de cristaux un front de lavage qui répartit le lit de cristaux en une zone de lessive-mère et une zone de masse fondue pure, et un flux de chaleur spécifique entre, en s'écoulant à travers la paroi métallique de la colonne de lavage, dans l'espace de procédé de la colonne de lavage, caractérisé en ce que la paroi métallique entourant l'espace de procédé de la colonne de lavage est à son tour entourée par une enveloppe en un matériau d'isolation thermique, à condition que l'enveloppe en matériau d'isolation thermique présente un barrage contre la vapeur d'eau dont l'enceinte opposée à l'espace de procédé est perméable à l'air ambiant et dont la surface opposée à l'espace de procédé présente une température qui est supérieure au point de rosée de l'air ambiant, et - le flux thermique spécifique entrant dans l'espace de procédé de la colonne de lavage via sa paroi métallique soit > 0,1 W/m1 et < 10 W/m1. Procédé pour la séparation avec purification de cristaux d'acide acrylique, d'acide méthacrylique, de N-vinylpyrrolidone ou de p-xylène à partir de leur suspension dans une lessive-mère, dans lequel la suspension est alimentée dans une colonne de lavage qui présente une paroi métallique qui entoure un espace de procédé, la lessive-mère est évacuée de la suspension guidée dans l'espace de procédé de l'espace de procédé avec rétention des cristaux et formation d'un lit de cristaux dans l'espace de procédé, le lit de cristaux est acheminé dans l'espace de procédé, au moins une force différente de la force gravitationnelle agit dans l'espace de procédé, dans le sens de la progression du lit de cristaux, qui achemine le lit de cristaux dans l'espace de procédé, une masse fondue pure constituée de cristaux fondus et séparés avec purification selon le procédé revendiqué est guidée dans l'espace de procédé à contre-courant par rapport au lit de cristaux de manière telle qu'il se forme dans le lit de cristaux un front de lavage qui répartit le lit de cristaux en une zone de lessive-mère et une zone de masse fondue pure, et un flux de chaleur spécifique entre, en s'écoulant à travers la paroi métallique de la colonne de lavage, dans l'espace de procédé de la colonne de lavage, caractérisé en ce que la paroi métallique entourant l'espace de procédé de la colonne de lavage est à son tour entourée par une enveloppe en un matériau d'isolation thermique, à condition que l'enveloppe en matériau d'isolation thermique présente une barrière contre la vapeur d'eau, la colonne de lavage enveloppée par le matériau d'isolation thermique soit logée dans un habillage rempli d'air ambiant et perméable à l'air ambiant, la température de l'air ambiant se trouvant dans l'habillage soit réglée de manière telle qu'un flux thermique spécifique > 0,1 W/m2 et < 10 W/m2 s'écoule dans l'espace de procédé via la paroi métallique de la colonne de lavage, et le plan de la température du point de rosée pour l'air ambiant se trouve, venant dans le sens opposé à partir de l'espace de procédé de la colonne de lavage, derrière la barrière contre la vapeur d'eau.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le flux thermique spécifique est a 1 à £ 9 W/m2. 1 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le flux thermique spécifique est a 2 à < 8 W/m2.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la conductibilité thermique du matériau d'isolation thermique est £ 0,001 W/ητΚ et < 0,3 W/m-K.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la conductibilité thermique du matériau d'isolation thermique est £ 0,002 W/m»K et £ 0,1 W/nvK.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la barrière contre la vapeur d'eau est constituée par un matériau dont l'indice de résistance à la diffusion de la vapeur d'eau est £ 15 000.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la barrière contre la vapeur d'eau est constituée par un matériau dont l'indice de résistance à la diffusion de la vapeur d'eau est £ 100 000.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la barrière à la valeur d'eau comprend une feuille métallique.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la barrière à la valeur d'eau comprend une feuille en aluminium.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’on utilise comme matériau d'isolation thermique du Styropor avec une feuille composite d'aluminium appliquée sur le Styropor comme barrière contre la vapeur d'eau.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la différence de température entre la zone de la lessive-mère et la zone de la masse fondue est de 3 à 12°C.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la colonne de lavage enveloppée par le matériau d'isolation thermique est, en plus, revêtue d’une tôle métallique qui n’est pas fermée par rapport à l'air ambiant.