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Patrick NICOLAS : Ingénieur procédésElf Atochem
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Mise à jour du texte de Jean-Pierre SCHIRMANN (PCUK), paru en 1983 dans ce traité.
L’hydrate d’hydrazine est un liquide incolore utilisé principalement comme agent de traitement des eaux de chaudière (vu ses propriétés réductrices) et comme intermédiaire de synthèse.
Historiquement, le premier procédé de synthèse de l’hydrate d’hydrazine a été le procédé Raschig qui met en jeu l’oxydation de l’ammoniac par l’hypochlorite de sodium. Découvert en 1904, il a été industrialisé en 1940.
Par la suite, le procédé Bayer (ou « Raschig amélioré ») est apparu dans les années soixante. Il consiste à introduire un composé organique comme intermédiaire de synthèse, ce composé étant fabriqué à partir d’une cétone : acétone ou méthyléthylcétone (MEK).
Le procédé PCUK (devenu Elf Atochem) date des années 70. Son industrialisation remonte à 1980. Ce procédé consiste à utiliser le peroxyde d’hydrogène comme oxydant de l’ammoniac au lieu de l’hypochlorite de sodium.
Le coût énergétique très élevé et la génération excessive d’effluents ont entraîné la quasi-disparition du procédé Raschig.
Actuellement, deux procédés restent en compétition : le procédé Bayer et celui d’Elf Atochem. Leurs performances économiques sont similaires et dépendent des conditions locales d’implantation de l’unité (disponibilité et coût des matières premières, station de traitement des effluents...). Toutefois, sur le plan environnement, le procédé Elf Atochem présente un avantage certain (pas de rejets de chlorure de sodium) et constitue un procédé « propre ».
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3. Procédé Elf Atochem
3.1 Principe du procédé
L’oxydation de l’ammoniac par le peroxyde d’hydrogène est effectuée en présence d’une cétone (méthyléthylcétone), d’acétamide servant d’agent d’activation de H2O2 et d’un catalyseur servant de stabilisant :
L’azine formée est hydrolysée à haute température en hydrate d’hydrazine et la cétone est recyclée à la réaction.
3.2 Description de l’installation. Conditions opératoires
L’ammoniac et le peroxyde d’hydrogène sont introduits dans des réacteurs fonctionnant entre 40 et 60 oC à pression atmosphérique, dans un mélange aqueux de méthyléthylcétone et d’acétamide. Le mélange réactionnel biphasique est séparé dans un décanteur.
La phase organique est purifiée par distillation et l’azine obtenue est hydrolysée dans une colonne-réacteur dans laquelle on introduit également de l’eau. Cette eau est issue de la concentration de la phase aqueuse imposée par la formation d’eau au cours de la réaction. La méthyléthylcétone libérée dans l’hydrolyse et la solution aqueuse d’acétamide concentrée sont recyclées à la réaction.
La figure 3 présente le schéma type d’une unité de production d’hydrate d’hydrazine par le procédé Elf Atochem.
Ce procédé, caractérisé par des rendements très élevés (> 90 %), se distingue aussi par des dépenses énergétiques considérablement réduites par rapport aux procédés au chlore et la suppression de toute pollution : les seuls effluents sont des produits lourds organiques, brûlés dans la chaudière de l’unité.
L’eau en excès est rejetée après mise en conformité...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - AUDRIETH (L.F.), OGG (B.A.) - The Chemistry of Hydrazine. - John Wiley (1951).
-
(2) - KIRK (D.), OTHMER (R.) - Encyclopedia of Chemical Technology. - 3e éd. vol. 12. John Wiley (1980).
-
(3) - GALLANT (R.W.) - Hydrocarbon Processing, - 48, p. 117 (1969).
-
(4) - GALLANT (R.W.) - Hydrazine, hydrate d’hydrazine et solutions aqueuses. - Fiche toxicologique no 21. INRS (1992).
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