Brevet FR2128708A1 — publié le 19721020

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'anhydride maléique pur par distillation d'anhydride maléique brut, et plus particulièrement à partir d'une solution aqueuse d'acide maléique soumise au préalable à une distillation déshydratante en présence d'un 5 solvant organique, en vue d'obtenir l'anhydride maléique brut. L'anhydride maléique est fabriqué par oxydation en phase gazeuse de benzène, butène, butadiène, etc, en présence de catalyseurs appropriés et d'un grand excès d'air comme moyen d'oxydation.- L'anhydride maléique ainsi obtenu peut être séparé sous forme solide ou liquide dans 10 des condenseurs-séparateurs appropriés ; toutefois, du fait de la faible pression de vapeur partielle de l'anhydride maléique dans le mélange gazeux réactionnel et de la nécessité d'effectuer la condensation â une température supérieure au point de rosée de l'eau, Il y a toujours échappement d'une partie de l'anhydride maléique dans les gaz effluerits du séparateur 15 qui doit être retenue par lavage à l'eau ou tout autre moyen d'absorption approprié. Si l'on utilise l'eau comme moyen d'absorption, on obtient finalement des solutions plus ou moins concentrées d'acide maléique, ayant des teneurs comprises entre 20 et 40 % d'acide maléique. D'après des procédés 20 connus en soi, l'obtention d'anhydride maléique à partir de ces solutions mentionnées d'acide maléique peut être réalisée soit par une distillation déshydratante à l'aide de solvants organiques, tels que par exemple le xylène, le pseudocumène, etc, comme agent déshydratant, soit par distillation de l'eau de la solution d'acide maléique, par exemple dans deux ou plusieurs 25 évaporateurs à couche mince, de façon entièrement ou partiellement continue. Dans ce dernier cas, la solution est concentrée dans le premier évapo-rateur autant que possible jusqu'à une teneur proche de 100 % en acide maléique, pour être déshydratée ensuite dans le deuxième appareil. Dans les deux cas, I'anhydride maléique ainsi obtenu est 30 ensuite soumis à une distillation subséquente, sous vide, pour éliminer les impuretés qui n'auraient pas pu être séparées au cours de la déshydratation. Si la déshydratation des solutions aqueuses d'acide maléique au moyen de solvants organiques a lieu dans de petites installations, il 35 est avantageux, pour des raisons économiques, de travailler de façon discontinue en effectuant la déshydratation et la purification de l'anhydride maléique brut par distillation sous vide, dans une seule et même colonne. 72 07908 2 2128708 Toutefois, les deux opérations requièrent des conditions de travail tellement différentes que les dimensions de la colonne sont forcément la résultante d'un compromis. D'autre part, avec ce procédé combiné, on obtient des rendements non satisfaisants, car l'acide maléique a une 5 tendance à s'isomériser, dans les conditions appliquées, en acide fumarique ou à former des produits goudronneux. Cela provoque de graves perturbations dans la fabrication , telles que bouchages ou autres, et l'opération de déshydratation doit souvent être interrompue pour nettoyer la colonne. Il est évident que dans ces conditions il est très difficile de conduire 10 une opération de déshydratation en continu, durant une longue période de temps. L'invention consiste à utiliser des plateaux de colonne de conception spéciale, grâce auxquels il est possible de surmonter les difficultés mentionnées propres aux colonnes de type conventionnel utilisées 15 à cet effet et d'effectuer la distillation de l'acide maléique et/ou de l'anhydride maléique de façon continue. Elle concerne donc un procédé de fabrication d'anhydride maléique pur, par distillation déshydratante d'une solution aqueuse d'acide maléique avec l'aide d'un solvant organique et/ou d'une distillation 20 d'anhydride maléique brut, ledit procédé étant caractérisé par le fait que l'on utilise des.colonnes de distillation avec des plateaux, dans lesquels se trouvent des orifices auxquels correspondent des têtes de soupapes, mobiles dans une cage qui en limite la course, lesdits orifices ayant une section verticale profilée en venturi. 25 Au moyen de ce type de colonnes de distillation,!'opération de déshydratation et celle de distillation de l'anhydride en vue de sa purification, peuvent être effectuées de façon discontinue (alternée) dans la même colonne. Mais, de préférence, on appliquera une méthode de travail continue en utilisant deux ou plusieurs colonnes à distiller, 30 dans la première desquelles on effectuera la déshydratation de la solution d'acide maléique et, dans les suivantes, on purifiera l'anhydride ainsi obtenu et contenant encore des impuretés entraînées ou autres. D'autres caractéristiques ou avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple 35 de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une section partielle d'un plateau de colonne, avec un orifice et, au-dessus de celui-ci, la tête de soupape, et 72 07908 3 2128708 - la figure 2 représente, en perspective, une tête de soupape avec sa cage. Le plateau de colonne 1 est pourvu d'orifices 2, dont la section verticale présente un profil du type venturi, avec l'arrondissement 5 3. Au-dessus de l'orifice 2, se trouve une cage à soupape 4 qui limite la course de la tête de soupape 5. L'invention présente des avantages considérables : Grâce à ce type de soupape, on assure un contact intime entre le liquide et la phase gazeuse du fait de la formation de ce que 10 l'on appelle une zone d'aération. Grâce à cette zone d'aération, la quantité de liquide se trouvant sur chacun des plateaux est beaucoup moins importante que dans le cas de plateaux d'un autre type, par exemple à soupapes en cloche. Cela contribue à limiter les réactions secondaires pouvant se produire lors de la déshydratation, en particulier la formation d'acide 15 fumarique, et, de ce fait, à améliorer le rendement de l'opération. La soupape, formée d'une tête mobile à l'intérieur d'une cage, empêche pratiquement la formation d'incrustations dues aux substances goudronneuses et à l'acide fumarique, en particulier dans l'opération de déshydratation, comme cela se produit rapidement avec des plateaux de 20 colonne d'un autre type. A travers les orifices de passage, à section profilée en venturi, il ne se forme pas de tourbillons gazeux comme cela est le cas lorsque les arêtes sont vives et, de ce fait, il n'y à pas de formation d'incrustations dans ce secteur, dues à la cristallisation de l'acide fumarique. Ainsi, la colonne de déshydratation peut fonctionner 25 plus longtèmps et de façon plus régulière et réaliser ainsi les conditions nécessaires pour un service continu, de longue durée. Les orifices arrondis dans les plateaux de la colonne abaissent de façon considérable les pertes de charge de la phase vapeur, ce qui favorise une distillation.plus rapide sans pour autant affecter le 30 degré de pureté du produit obtenu. Lorsque l'on traite en discontinu les solutions d'acide maléique dans une seule et même colonne les dimensions de celle-ci sont choisies de façon à convenir aux deux opérations (déshydratation et distillation). Du fait de la perte de charge plus faible, il est en outre possible de maintenir le niveau de la température, dans 35 la partie inférieure de la colonnè, à une valeur suffisamment basse pour éviter une dégradation du produit par surchauffe. 72 07908 4 2128708 Les exemples suivants servent à illustrer l'invention sans pour autant en limiter la portée, de quelque façon que ce soit. EXEMPLE 1. Dans une installation de distillation comprenant un 3 bouilleur de 40 m (avec faisceaux tubulaires de chauffage), une colonne de distillation à 16 plateaux et un condenseur à faisceaux tubulaires, on déshydrate d'abord une solution aqueuse d'acide maléique d'environ 40 %, en présence de xylène, puis immédiatement après opère la purifi-10 cation de l'anhydride maléique. La colonne a les caractéristiques suivantes : Diamètre intérieur 2200 mm Nombre de plateaux 16 Distance entre plateaux 500 mm 15 Ouvertures par plateau 512 Diamètre des ouvertures (passage) 38 mm Hauteur de retenue au-dessus du ._ - . 45 mm plateau Distance entre l'arête inférieure du conduit de descente et le plateau 25 mm 20 sur lequel il débouche Dans la première opération, on introduit, à mi-hauteur de la colonne, 3000 kg/h d'une solution à 40 % d'acide maléique à déshydrater. Cela a lieu au moyen d'ortho-xylène, qui est distillé à partir du bouilleur, entraîne l'eau et, après séparation de celle-ci, est recyclé en tête de 25 colonne avec un débit de 10 000 kg/h. L'anhydride maléique se rassemble dans le bouilleur. L'eau entraîtiée par le xylène, puis séparée de celui-ci, ne contient en général pas plus de 1 % d'acide maléique et peut être utilisée à nouveau pour l'absorption d'acide maléique dans les gaz réac-tionnels. Dans cette opération de déshydratation, la perte de charge est 30 de 35 mm 1^0 par plateau. Dans la deuxième opération, on procède à la distillation de 1'anhydride maléique accumulé dans le bouilleur, après avoir éliminé par distillation le xylène. La distillation de l'anhydride maléique livre trois fractions, respectivement de tête, de coeur et de queue. Pendant la 35 séparation de la fraction de coeur, la quantité de produit recyclée en tête de colonne est d'environ 7000 kg/h et la quantité prélevée d'environ 8000 kg/h. Dans cette opération, la perte de'charge est d'environ 40 mm H^O par plateau. 72 07908 5 2128708 10 15 Avec cette colonne et en appliquant les conditions mentionnées, on obtient des rendements de distillation d'au moins 4 % plus élevés que ceux obtenus avec des colonnes pourvues de garnitures différentes. En outre, il n'est presque plus nécessaire de nettoyer la 5 colonne pour y enlever les incrustations. EXEMPLE 2. La colonne à distillation, décrite dans l'exemple 1, qui a d'abord été portée à son régime d'équilibre avec du xylène jusqu'à atteindre les débits de recyclage désirés, est alimentée en continu avec une quantité de 3000 kg/h d'une solution à 40 % d'acide maléique. L'eau, se dégageant avec le xylène, est condensée puis séparée du xylène dans un appareil approprié. Elle contient moins de 2 % d'acide maléique et est recyclée dans les laveurs de gaz. Le xylène, après addition éventuelle de xylène frais, est également recyclé dans la colonne, au débit de 10 300 kg/h. Au fond de la colonne, après avoir atteint le régime d'équilibre, on prélève en continu 1015 kg/h d'anhydride maléique (100 %) sous forme d'une solution à 60 % dans le xylène. Après une marche de 210 heures, aucune augmentation appréciable de la perte de charge, qui au début était de 35 mm par plateau, n'a pu être constatée dans la colonne de déshydratation selon l'invention ; par contre, dans une colonne conventionnelle avec plateaux; à soupapes en cloche, par exemple, une augmentation de la perte de charge a été constatée déjà après environ 40 h de marche. La solution d'anhydride maléique dans le xylène„ prélevée en continu dans la colonne à déshydrater, est rassemblée dans un récipient collecteur puis distillée de façon discontinue dans une deuxième colonne selon l'invention, ayant les caractéristiques suivantes : Diamètre intérieur 1100 mm Nombre de plateaux 18 Distance entre plateaux 500 mm Ouvertures par plateau 128 Diamètre des ouvertures (passage) 38 mm Hauteur de retenue au-dessus du .c oc 45 mm plateau Distance entre l'arête inférieure du conduit de descente et le plateau 25 mm sur lequel il débouche 20 25 30 72 07908 6 2128708 La distillation de cette solution xylénique d'anhydride maléique a lieu en quatre phases et à des pressions progressivement réduite : 5 1. Elimination du xylène par distillation 2. Distillation de la fraction de tête 3. Distillation de la fraction de coeur 4. Distillation de la fraction de queue. Pendant la distillation de la fraction principale (coeur) on maintient un rapport de recyclage de 1:1, pour une quantité prélevée 10 de 2600 kg/h d'anhydride maléique pur. Dans ces conditions, la perte de charge a été de &0 mm H^O par plateau. Le rendement de cette opération est, dans ce cas aussi, d'au moins 4 % supérieur à celui que l'on obtient avec une seule colonne, équipée de plateaux de type conventionnel. 15 Après avoir éliminé par distillation le xylène et obtenu ainsi l'anhydride maléique brut, on peut également ajouter à celui-ci l'anhydride maléique déjà séparé du mélange gazeux réactionnel au moyen d'un condenseur-séparateur approprié, puis les soumettre ensemble à cette distillation de purification. 20 La séparation du xylène, conjointement à la fraction de tête de l'anhydride maléique brut, peut aussi avoir lieu de façon continue dans une colonne (deuxième colonne) réservée à cet effet. Dès lors, dans une troisième colonne, on peut distiller également de façon continue, l'anhydride maléique pur (fraction de coeur) et recueillir dans le fond 25 la fraction de queue. par 1'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de 1 ' invention. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées 72 07908 7 2128708 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'anhydride maléique pur par distillation déshydratante d'une solution aqueuse d'acide maléique en 5 présence d'un solvant organique et/ou par distillation d'anhydride maléique brut, caractérisé en ce que l'on utilise des colonnes de distillation équipées de plateaux pourvus d'orifices auxquels correspondent des têtes de soupape mobiles, en direction verticale et disposées dans des cages qui en limitent la course , lesdits orifices ayant une section verti-10 cale formée selon un profil venturi. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que la déshydratation et la distillation de l'anhydride maléique sont faites dans une seule et même colonne de distillation. 3. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que 15 la déshydratation est faite, en continu, dans une première colonne et la distillation de l'anhydride maléique, en discontinu, dans une deuxième colonne. 4. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait la déshydratation dans une première colonne, en continu, l'élimi- 20 nation du solvant organique par distillation, dans une deuxième colonne en continu, et la distillation de l'anhydride maléique dans une troisième colonne, aussi en continu.