Production d’AlkylBenzène-Sulfonate - présentation du produit, de la production et évaluation économique

Résumé du document

La préservation de l'environnement et des ressources de la planète est une préoccupation très importante de nos jours, c'est pour cela que nous avons porté notre choix sur les AlkylBenzène-sulfonates qui sont des composés totalement biodégradables et plus particulièrement sur la production d'alkylsulfonate. À la suite d'une première recherche bibliographique, nous avons pu découvrir que les alkylsulfonates les plus utilisés sont les alkylbenzène-sulfonates (LAS). Ceux-ci sont des tensio-actifs couramment utilisés dans la vie quotidienne par le biais des produits détergents et cosmétiques. Si l'on excepte le savon, les LAS sont les tensio-actifs les plus utilisés et ceci en raison de leurs bonnes performances techniques et de leur coût de fabrication relativement faible. Ils sont tout particulièrement employés dans les lessives ainsi que dans les produits pour vaisselle.

Leur très large utilisation dans les détergents est due à la dimension environnementale qu'ils procurent : ils sont totalement biodégradables. Pour ces raisons, nous avons donc fait le choix de travailler sur la production de LAS. Nous nous proposons donc dans cette étude, de collecter les informations nécessaires à la production annuelle d'environ 50 000 tonnes de LAS par an sachant que la production mondiale est de 2,5 millions de tonnes, de dimensionner le site de production adéquat et d'en faire une brève évaluation économique.

La production de LAS peut être divisée en trois parties: l'alkylation permettant d'obtenir des alkylbenzènes linéaires (LAB), sous produit sur lequel est réalisée la sulfonation pour obtenir des acides d'alkylbenzènes sulfoniques (HL AS), enfin la neutralisation permet d'obtenir des alkylbenzènes sulfonates .

Le composé que nous sommes amenés à produire est l'alkylbenzènes-sulfonate (LAS). Il s'agit de tensio-actifs : ce sont des composés chimiques dont la molécule comporte au moins un groupement hydrophile, qui assure la solubilité dans l'eau, et un groupement hydrophobe. Leur propriété caractéristique est de se concentrer aux interfaces (liquide- liquide, liquide-solide...) et de réduire les tensions superficielles. Les LAS sont des tensio- actifs anioniques qui comprennent une chaîne alkyle linéaire sur laquelle est branchée un cycle benzénique possédant un groupement S03 en position para.

Notre choix se porte sur le DodécylBenzène-sulfonate, qui comporte en chaîne carbonée à 12 atomes de carbone car celui-ci est prédominant dans les détergents commerciaux.

Extraits

[...] VAPEUR (KMOL/HR) FR-MOL (KG/HR) FR-MAS CONSTITUANT n-DODECYLBENZENE BENZENE TOTAL FRACTION VAPORISEE TAUX DE SOLIDE TEMPERATURE 463.150 PRESSION (ATM) 1.00000 ENTHALPIE (KCAL/HR) 1.335237 Production d'AlkylBenzène-Sulfonate MASSE MOLAIRE (G/MOL) 80.1486 Matrice de procédé Table des courants NOM DU COURANT : Liaison 3 PROFIL THERMO. DE : VERS : PHASE : : [Nouveau calculator] Séparateur diphas . LIQUIDE (KMOL/HR) FR-MOL (KG/HR) FR-MAS CONSTITUANT n-DODECYLBENZENE BENZENE TOTAL FRACTION VAPORISEE TAUX DE SOLIDE TEMPERATURE 463.150 PRESSION (ATM) 1.00000 ENTHALPIE (KCAL/HR) - 18749.3 MASSE MOLAIRE (G/MOL) 227.614 Matrice de procédé Table des courants Modules MODULE Entrée du procédé 1 DE TYPE Alimentation du procédé 1 COURANT(S) SORTANT(S) : Liaison 1 MODELE THERMODYNAMIQUE : [Nouveau calculator] COURANT D'ALIMENTATION ISSU DU MODULE ALIM TEMPERATURE = 463.150 PRESSION = 29.6077 (ATM) CONSTITUANTS * DEBIT MOLAIRE PARTIEL * (KMOL/HR) * n-DODECYLBENZENE * 17.6000 BENZENE * 324.700 DEBIT MOLAIRE TOTAL = 363.200 (KMOL/HR) Matrice de procédé Table des modules 54 Production d'AlkylBenzène-Sulfonate MODULE Séparateur diphas . [...]

[...] Production d'AlkylBenzène-Sulfonate présentation du produit, de la production et évaluation économique Production d'AlkylBenzène-Sulfonate Sommaire Remerciements 1 ommaire 2 Listes des tableaux et figures 3 4 I. Présentation du sujet 5 Objectifs 5 Présentation des techniques disponibles 5 Alkylation 5 Sulfonation en continu 6 Neutralisation 6 I.1. I.2. I I I II. Etude de la problématique 7 Le produit : l'alkylbenzènes-sulfonate (LAS) 7 Présentation 7 Production : historique et développement 8 Aspects environnementaux 8 Aspects sécurité 10 Les réactifs 11 Benzène 11 1-Dodécène (classe α - oléfine 11 Le trioxyde de soufre SO3 12 Le produit intermédiaire : DodécylBenzène - LAB 12 Le procédé 13 II.1. [...]

[...] Bilan sur le réacteur d'alkylation Avec nos choix sur la température et la pression de réaction et le type de catalyseur, nous obtenons une très bonne sélectivité de 96% (massique) sur notre produit principal selon la littérature. Ainsi, avec un grand rapport entre le flux de Benzène entré et celui de Dodécène (20 nous avons une conversion totale du réactif limitant. Nous considérons dans nos calculs qu'il n'y a pas de Dodécène sortant du réacteur d'alkylation. Le débit molaire d'entrée de Dodécène est déduit inversement à partir du bilan matière sur la sulfonation est FD = 18 kmol/h. [...]

[...] Annexe nous avons pu calculer le bilan matière comme ci-dessous : Tableau 1 Résultat de calcul du bilan matière de réacteur d'alkylation Conversion Sélectivité Rendement du procédé DE BE BFE BRE Entrée F (kmol/h) kT/an) fraction molaire Sortie LABS DLABS BS b. Bilan sur le ballon flash La séparation est réalisée à 1 atmosphère et à température de 191°C, calculée selon le bilan thermique dans le réacteur d'alkylation. Nous avons réussi à faire une simulation sur ProSIM pour cette opération. Nous avons tracé les courbes d'équilibres du mélange Benzène DodécylBenzène (le Didodécylbenzène était négligé du fait de sa faible teneur pour simplifier le calcul), puis déterminer l'efficacité de la séparation à la température donnée (Cf. [...]

[...] Au cours de l'alkylation, les dioléfines forment des polymères, des diphénylalcanes et des dialkyltétralines ; les polymères et les diphénylalcanes conduisent à une perte de rendement ; quant aux dialkyltétralines, elles se retrouvent dans les alkylbenzènes et constituent une impureté gênante. A fin de pouvoir simplifier nos calculs, nous avons décidé d'utiliser le 1-Dodécène pure. L'achat de ce réactif sur le marché industriel nous permet d'avoir une pureté plus grande que 99,5%. (Voir l'annexe ) Par ailleurs, la qualité de benzène est satisfaisante. Nous n'aurons donc pas beaucoup de problème au niveau des impuretés. [...]