Brevet FR2058237A1 — publié le 19710528

272^5 i 2058237 La présente invention se rapporte à un procédé de purification de l'acétone brute et au nouveau produit ainsi obtenu. L'acétoné brute, telle qu'obtenue connue sous-produit avec des phénols à partir de la décomposition catalytique d'hydroperoxy-5 de de cumène, contient très généralement diverses quantités d'impu-retés- Ces impuretés sont spécialement difficiles à. retirer de l'acétonç et cependant, si elles sont présentes même en très faibles quantités, elles rendent l'acétone, peu convenable pour de nombreuses utilisations. Par exemple, le National Formulary a établi 10 des tests que l'acétone doit passer avec succès pour être appelée acétone, NF; Un de ces tests est le test bien connu au permanganate de potassium. Il est en outre bien connu que des impuretés dans I^acétone brute, qui sont la cause de son impossibilité de passer avec succès le test au permanganate, comprennent principale-15 ment des substances aldéhydiques, telles que le propionaldéhyde et l'acétaldéhyde. La technique antérieure a jusqu'à présent décrit de nombreux procédés pour effectuer la séparation de ces impuretés aldéhydiques, dont la plupart dépendent de différences de volatilités. En plus d'effectuer la séparation des impuretés par distilla-20 tion sous une "forme ou sous une autre, un produit caustique a été utilisé pour faciliter la purification. Par exemple, la technique antérieure a suggéré que l'acétone pouvait être purifiée d'abord en prétraitant l'acétone avec de la soude, pour polymériser les aldéhydes en produits à point d'ébullition supérieur, et puis en sou-25 mettant le mélange à la distillation. Selon d'autres procédés, l'acétone est envoyée dans une colonne de distillation et une solution de soude est simultanément Injectée dans la colonne au-dessus ou en dessous ou au même point que l'alimentation d'acétone. La soude-catalyse-ainsi la polymérisation des aldéhydes présents, en 50^ formant des composants non volatils qui peuvent être retirés sous forme de produits de queue ou de pied de la colonne^ alors que.l'acétone pure est retirée en tête» L'inconvénient principal rencontré dans les procédés de la technique antérieure est que la polymérisation dès aldéhydes avec 35 un produit caustique, dans les conditions suggérées, entraîne soit un procédé réversible, rendant l'enlèvement tout à fait Inefficace, soit,çn utilisant des conditions plus rigoureuses, la dégrada-tion d une'partie substantielle de 1 acétone. Selon la présente invention, on a trouvé un procédé pour 40 séparer les impuretés de l'acétone préparée par la décomposition » • ' {COPY ; 70 27245 2 2058237 de 11hydroperoxyde dé cumène, qui pallie les caractéristiques des procédés actuellement utilisés. De l'acétone de haute qualité, essentiellement exempte d'eau et d'impuretés aldéhydiques, est obtenue en distillant en 5 continu de 1'acétone brute, dans une seule tour de distillation à multiples plateaux,dans laquelle une solution alcaline diluée se mélange avec le liquide s'écoulant vers lé bas, si bien que ce liquide demeure riche en acétone et qu'aucune autre phase liquide ne se forme. 10 Salon la présente invention, on a trouvé que de 1'acétone brute, contenant des impuretés aldéhydiques, pouvait être purifiée jusqu'à un point auquel elle passera avec succès le test normalisé au permanganate de potassium, en combinant un traitement chimique et une distillation effectuée dans une tour de distillation unique, 15 à multiples plateaux. Le procédé de purification d'acétone, selon la présent© invention, consiste à distiller l'acétone brute et, de ce fait, un mélange à l'état de vapeur comprenant de l'eau, de l'acétone et des composants aldéhydiques, tels que 1'acétaldéhyde et le propionaldéhyde, est formé et, en outre, à traiter ce mélange de 20 vapeurs avec une solution diluée d'un alcali s'écoulant à contre-courant, en particulier d'un hydroxyde de métal alcalin, et à retirer 1'acétone pure en tête, La présente invention peut être mieux comprise en se référant à la figure 1, qui est un diagramme d'écoulement schématique 25 présentant l'agencement d'équipement adaptable à ia réalisation en continu du nouveau procédé à une échelle industrielle. Le procédé utilise une seule tour contenant de multiples plateaux, la figure 1 illustrant une tour ou colonne avec 60 plateaux, et pourvue d'accessoires classiques tels qu'une source de chaleur 6 pour fournir 30 la chaleur, par exemple sous forme de vapeur d'eau au pied de la colonne, un condenseur 9, pour condenser les vapeurs quittant la colonne, la sortie 8 pour retirer les composants non volatils au pied de la colonne, l'entrée d'alimentation PI, pour envoyer de l'acétone brute à la colonne, l'entrée d'alimentation F2, pour en-35 voyer une solution aqueuse diluée d'alcali à travers la colonne, la canalisation 3 pour envoyer les vapeurs en tête au condenseur, la canalisation 4 pour ramener une partie de la vapeur condensée à la colonne'pour le reflux, et la canalisation 5 pour retirer le produit. Les plateaux 1, 7> .17» 57 ©t 60 représentent une partie 40 des plateaux dispersés à l'intérieur de la colonne, les autres pla- fttô ORIGINAL 70 27245 ? 205-8237 teaux étant omis pour plus de simplicité. La partie de la colonne entre FI et F2 est désignée sous le nom de zone de réaction. L'acétone brute est envoyée dams la colonne à travers l'entrée d'alimentation Fl, placée dans la section inférieure de 5 la colonne à peu près 7 à 10 plateaux au-dessus de la source de vapeur d'eau et sous l'entrée d'alimentation en alcali F2, qui est placée après ,15 ou 20 plateaux au-dessus du pied de la colonne. L'alcali se mélange avec le liquide, s'écoulant vers le bas, dans la colonne en formant une seule phase liquide riche en acétone qui 10 entre en contact avec les vapeurs, s'écoulant vers le haut, d'acétone et d'aldéhydes, en transformant les aldéhydes en polymères non volatils qui tendent à se décanter au fond de la colonne avec l'eau et l'alcali épuisé, et qui sont retirés par la sortie 8. Les vapeurs montantes, contenant alors de l'acétone et une faible quanti-15 té d'eau, sont continuellement rectifiées dans la partie supérieure de la colonne, la valeur sortant de la colonne au-dessus du plateau 60 par la canalisation 3 vers le condenseur 9, et une partie du condensât revenant à la zone de rectification supérieure par la canalisation 4. L'autre partie du condensât, exempte d'eau, est re-20 tirée sous forme de produit raffiné à travers la canalisation 5- Les termes "acétone essentiellement exempte d'eau", tels qu'utilisés ici, signifient de l'acétone contenant moins de 0,5 % d'eau. Lorsque de la soude, de l'acétone et de l'eau sont mélan-25 gées, selon les proportions relatives de chaque produit présent, la solution résultante peut contenir deux phases où le liquide moins dense est connu sous le nom de phase riche en acétone, et le liquide plus dense est connu sous le nom de phase riche en alcali, ou bien le mélange peut contenir une seule phase comprenant une phase 30 riche en acétone. La figure 2, sur laquelle on porte en abscisses le pourcentage en poids de NaOH et, en ordonnées, le pourcentage en poids d'eau, les Indications 0, 10, 20,sur le graphique indiquant le pourcentage en poids d'acétone, illustre cette relation de phase; des mélanges contenant de l'acétone, de l'eau et de la soude sui-35 vant les proportions représentées par la région sous la courbe for-ment deux phases et, dans la région ombrée, une seule phase riche "en acétone. On a trouvé que les impuretés aldéhydiques pouvaient être mieux retirées dans une colonne de distillation en utilisant un 40 agent alcalin comme catalyseur de polymérisation et dans des condi- - - - - * ' % 70 272A5 * 2058237 tions dans lesquelles une seule phase riche en acétone est formée dans la zone réactionnelle de la colonne. L'agent alcalin utilisé pour polymériser, les aldéhydes peut être n'importe quelle matière basique minérale, tant qu'elle 5 est soluble dans le liquide riche en acétone et polymérisera les aldéhydes présents. Des agents convenables comprennent, des oxydes, des carbonates et des hydroxydes alcalino-terreux, et des métaux, des oxydes, des carbonates et des hydroxydes alcalins, mais, de préférence, on choisira des hydroxydes de métaux alcalins indiqués à 10 titre d'exemple par la soude et la potasse. La présence d'une seule phase liquide riche en acétone est importante du fait que la polymérisation dépend des impuretés aldéhydiques pénétrant dans la phase liquide, et ceci n'est possible que si le liquide est riche en acétone, puisque les impuretés sont 15 plus solubles dans l'acétone que dans l'eau. La présence d'une seconde phase liquide doit être évitée, puisque ceci tendrait à réduire le temps de séjour ou de maintien dans la colonne de la phase de liquide riche en acétone. En outre, une seconde phase liquide, qui est riche en produit caustique et pauvre en acétone, ten-20 drait à polymériser aussi et dégraderait l'acétone, sans retirer efficacement les aldéhydes présents. Ainsi, pour effectuer la séparation des impuretés aldéhydiques à partir de l'acétone brute selon le procédé décrit ci-dessus, un hydroxyde alcalin, de préférence de la soude ou de la 25 potasse, est envoyé à la colonne, à un taux et à une concentration suffisants pour renforcer la polymérisation des aldéhydes présents, sans former une seconde phase liquide dans le mélange réactionnel. En conséquence, pour effectuer efficacement la polymérisation sans former une seconde phase, il est nécessaire que l'agent alcalin 30 soit introduit dans une solution diluée (0,05-5»0 %, de préférence environ 0,2-1,0 %) et en quantité en relation avec l'acétone et l'eau déjà présentes dans la colonne si bien que la solution est maintenue. Le taux d'alimentation relatif de l'acétone et de l'alcali 35 nécessaire pour maintenir une seule phase liquide riche en acétone dans la zone de réaction variera selon le taux de reflux et la concentration de l'alcali utilisé. Dans l'exemple de réalisation préféré de la présente invention, on a trouvé que la purification pouvait être convenablement effectuée quand le rapport du taux d'ali-40 mentation caustique au taux de reflux est 1:2 à 1:10, selon la con 70 27245 5 2058237 centration en produit caustique, et de préférence 1:3*3 à 1 : 6. Comme l'apprécieront les personnes expérimentées dans la technique, le rapport de reflux exigé est déterminé par l'aspect sec désiré de l'acétone raffinée. Pour de l'acétone commerciale-5 ment sèche, des rapport de reflux allant de 2:1 à 3:1 sont utilisés. Bien que le procédé décrit ci-dessus illustre la présente invention en utilisant une colonne ayant 60 plateaux, une modification de la colonne pour contenir plus ou moins de 60 plateaux peut 10 être faite pour faire varier l'efficacité du système. D'une manière semblable, les plateaux placés dans la colonne peuvent être de construction ou de conception classique, telle que du type perforé ou à débordement, le facteur de limitation étant le nombre et la capacité suffisants pour fournir un contact convenable entre la 15 phase vapeur montante et la phase liquide s'écoulant à contre-courant dans le mélange de reflux. EXEMPLE 1 De l'acétone a été purifiée par distillation continue dans une colonne de distillation à trois sections (25 mm de diamètre) 20 comprenant une section centrale dite Oldershaw à 15 plateaux, pourvue d'une chemise placée sous vide, et d'une section supérieure garnie, représentant 10 plateaux théoriques, et d'une section inférieure garnie représentant 15 plateaux théoriques. De la vapeur d'eau a été passée dans le fond de la colonne garnie inférieure et 25 l'acétone brute a été envoyée au fond de la section d'Oldershaw au taux de 2,4 grammes par minute. " Une solution aqueuse à 0,5 % de soude a été envoyée au sommet de la section d'Oldershaw, au-rdessus de l'alimentation d'acétone, à un taux de 2,4 grammes par minute et la distillation a été 30 réalisée en continu sous un rapport de reflux de 2,3:1. Le liquide au fond a été retiré au taux de 4,71 grammes par minute. Ce système a été mis en fonctionnement1 en continu pendant 35 heures, et des échantillons de l'acétone obtenue à partir du condensât en tête ont été périodiquement testés pour déterminer 35 la pureté. Le tableau ci-desâous indique la pureté de l'acétone retirée au sommet de la colonne. 70 27245 6 2058237 Echantillon Tableau Heures de fonctionnement Acétaldéhyde Proplonal-déhyde ppra ppm 5 Acétone bruts 258 80 trace trace 1 2 3 4 2 10 20 33 3 3 5 4 1 1 10 EXEMPLE 2 De l'acétone brut© a été continuellement distillée sous un rapport de reflux de 3*1 dans une colonne à 30 plateaux (deux sections d'Oldershaw de 15 plateaux) équipée d'une unité de conden-15 sation au sonsmet de la colonne et d'un enlèvement au fond, ainsi que d'une entrée de vapeur d'eau au fond, en introduisant a) de 1'acétone contenant 522 ppm d®acétaldéhyde et 228 ppm de proplonal-déhyde, à un point approximativement égal au plateau 15, et b) de la soude à 0,1 % en un point qui est approximativement le plateau 20 30 de la colonne, le rapport d'alimentation entre l'acétone et la soude étant 1,4:1. Les vapeurs quittant le sommet de la colonne ont été condensées et une partie ramenée au sommet de la colonne sous forme de reflux» Le condensât d'acétone ainsi rassemblée, par analyse 25 par chromatographie en phase gazeuse, contenait 10 ppm d'acétaldéhyde et 5 ppm de propionaldéhyde. Quand le mode opératoire était répété en utilisant de la soude à 1 ^ et que le rapport d'alimentation acétone:soude était 1:1, l'acétone obtenue à partir du condensât en tête avait moins 30 de 0,3 ppm d8acétaldéhyde et de propionaldéhyde. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. fcrtd Original 70 27245 7 2058237 REVENDICATIONS 1 - Procédé de purification de l'acétone brute obtenue par la décomposition d'hydroperoxyde de cumène, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre à une distillation fractionnée cette 5 acétone dans une colonne à plateaux multiples, en ajoutant en continu à la colonne, en un point au-dessus du point de l'alimentation de l'acétone, une solution aqueuse diluée d'hydroxyde de métal alcalin, la quantité et la concentration étant suffisantes pour polymériser des ippuretés qui sont contenues, sans former une se-10 conde phase liquide, et à retirer l'acétone pure au sommet de la colonne. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin est introduit dans la colonne sous forme d'une solution à 0,2-1,0 %. 15 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin est la soude. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin est la potasse. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que l'hydroxyde de métal alcalin est introduit dans la colonne sous forme d'une solution à 0,2-1,0 % et le rapport entre le taux d'alimentation de produit caustique et le taux de reflux est 1:3,3 à 1 : 6Ô 6 - Acétone purifiée ainsi obtenue à titre de produit in-25 dustriel nouveau.