Brevet FR2127018A1 — publié le 19721013

1- 2127018 La présente invention se rapporte à un procédé pour la production d'acide acrylique et d'acide méthacrylique. Plus particulièrement, elle se rapporte à une amélioration dans la production d'acide acrylique et d'acide méthacrylique par l'oxydation en pha-5 se gazeuse de propylène et/ou d'acroléine, ou d*isobutylène et/ou de méthacroléine, avec de l'oxygène moléculaire. Dans cette description, les termes "(méth)acroléine" et "acide (méth)acrylique" sont destinés à signifier "acroléine et/ou méthacroléine" et "acide acrylique et/ou acide méthacrylique", res-10 pectivement. Dans l'oxydation en phase gazeuse de propylène et/ou d'acroléine par 1.'oxygène moléculaire, on obtient le produit réaction-nel gazeux contenant non seulement de l'acide acrylique mais aussi de 1'acroléine, de l'acide acétique, de l'anhydride carbonique, de 15 l'oxyde de carbone, de la vapeur d'eau, etc.... Ainsi, la condensation du produit réactionnel gazeux fournit une solution aqueuse d'acide acrylique contenant de 1'acroléine et certains sous-produits. De manière semblable, l'oxydation en phase gazèuse de 1'isobutylène et/ou de la méthacroléine par l'oxygène moléculaire donne, 20 après condensation, une solution aqueuse d'acide méthacrylique contenant de la méthacroléine et certains sous-produits. Afin de renforcer le rendement en acide (méth)acrylique dans l'oxydation indiquée ci-dessus, la (méth)acroléine contenue dans la solution aqueuse d'acide (méth)acrylique comme ..produit réactionnel est séparée et 25 recyclée dans la zone d'oxydation, afin de la transformer en acide (méth)acrylique. La séparation de (méth)acroléine à partir d'une solution aqueuse d'acide (méth)acrylique renfermant le premier produit a, jusqu'à présent, été effectué par distillation (voir brevets japo-30 nais n° 21.018/66 et n° 24.323/70). Dans ce procédé de distillation, on applique une température élevée si bien qu'une perte considérable due à la polymérisation en résulte, même lorsqu'on utilise un inhibiteur de polymérisation. Pour éviter cette perte, la distillation peut être réalisée à une température inférieure, c'est-à-35 dire sous pression réduite. Cependant, dans ce cas, la (méth)acro-léine et l'acide (méth)acrylique sont évacués jusqu'à un certain point avec les composants gazeux et il en résulte une perte considérable. Puisque la (méth)acroléine est une substance toxique, on exige essentiellement la prévision d'un équipement spécial empêchant 40 l'influence nuisible sur la vie des êtres humains. En outre, la 72 04856 2. 2127018 distillation nécessite une source de chaleur et ceci entraîne des inconvénients économiques. Par suite d'études pour rechercher un procédé avantageux n'ayant pas les défauts tels que ceux qu'on peut voir dans le pro-5 cédé classique par distillation, la demanderesse a trouvé que la (méth)acroléine pouvait être sélectivement retirée d'une solution aqueuse d'acide (méth)acrylique la renfermant, par mise en contact avec de l'oxygène. Puisque l'enlèvement est réalisé avec une excellente efficacité, la récupération de (méth)acroléine est amenée à 10 un niveau.élevé et le rendement en acide (méth)acrylique est ainsi augmenté. On ne provoque pas de chauffage matériel lors de l'enlèvement, si bien qu'on empêche la polymérisation et qu'on supprime la source thermique pour la distillation. Il est particulièrement remarquable que toute substance nuisible n'est jamais évacuée à 15 l'extérieur de tout le dispositif pour l'oxydation et la séparation Selon la présente invention, on prévoit un procédé pour la production d'acide (méth)acrylique, qui consiste à mettre en con tact une solution aqueuse d'acide (méth)acrylique contenant de la (méth)acroléine, obtenue par l'oxydation en phase gazeuse de propy-20 lène et/ou d'acroléine, ou d'isobutylène et/ou de méthacroléine, avec de l'oxygène pour obtenir une solution aqueuse d'acide (méth)-acrylique ne contenant pas de quantité matérielle de (méth)acroléi-ne, tout en retirant la (méth)acroléine, et à introduire la (méth)-acroléine retirée dans l'oxygène dans un réacteur d'oxydation pour 25 la transformer en acide (méth)acrylique. L'oxydation en phase gazeuse du propylène et/ou de l'acro léine ou de 1'isobutylène et/ou de la méthacroléine peut être réalisée par n'importe quel mode opératoire classique, en utilisant de l'oxygène moléculaire, en présence d'un catalyseur. La condensa-30 tion du gaz d'effluent provenant du réacteur d'oxydation fournit une solution aqueuse d'acide (méth)acrylique contenant de la (méth) acroléine. Pour retirer la (méth)acroléine de la solution aqueuse d'acide (méth)acrylique telle qu'obtenue ci-dessus, cette solution 35 peut être mise en contact avec de l'oxygène, à une températtire de 0 à 80°C, dans n'importe quel dispositif classiquement employé pour l'enlèvement, tel qu'une tour à paroi humidifiée, une tour garnie ou une tour à plateaux. Quand la température sera inférieure à 0°C, la (méth)acroléine sera difficilement retirée. Quand la température 40 est supérieure à 80°C, on peut retirer simultanément non seulement 72 04856 3' 2127018 la (méth)acroléine mais aussi n'importe quelle autre matière. La quantité d'oxygène est d'ordinaire 0,05 à 1 partie en poids pour 1 partie en poids de la solution aqueuse d'acide (méth)-acrylique contenant de la (méth)acroléine. Cependant, on doit "bien 5 prendre soin de maintenir la quantité de (méth)acroléine dans le mélange gazeux à une valeur telle qu'elle ne provoque pas d'explo- ' sion. Comme source d'oxygène gazeux, on peut utiliser de 1 ' oxygène gazeux pur, de l'air enrichi ou non en oxygène ou tout autre gaz contenant de l'oxygène moléculaire. L'utilisation de l'air est préfé-10 rée au point de vue économique. Par suite du contact, la (méth)-acroléine dans la solution est presque complètement retirée dans la phase gazeuse. Le mélange gazeux comprenant la (méth)acroléine et l'oxygène après l'enlèvement est, comme tel ou après avoir été combiné 15 avec l'oxygène, introduit dans m réacteur où l'oxydation du propylène et/ou de 1'acroléine, ou de 1'isobutylène et/ou de la méthacroléine, est effectuée. Ainsi, n'importe quel composé hydrocarboné de départ (c'est-à-dire le propylène, 1'acroléine, 1'isobutylène, la méthacroléine), de la vapeur d'eau et le mélange gazeux après 20 l'enlèvement sont introduits dans le réacteur dans lequel on a mis un catalyseur classique, et l'oxydation est effectuée à une température de 300 à 500°C. Le gaz d'affluent provenant du réacteur contient de l'acide (méth)acrylique, de la (méth)acroléine, de l'acide acétique, 25 des composés hydrocarbonés de départ n'ayant pas réagi, de l'anhydride carbonique, de l'oxyde de carbone, etc.... Quand on le refroidit jusqu'à 0 à 50°C, il est partiellement condensé. La phase gazeuse, si cela est nécessaire, est lavée à l'eau et puis purgée. La phase liquide contenant de l'acide (méth)acrylique et de la 30 (méth)acroléine est combinée avec l'eau de lavage pour la phase gazeuse et soumise, comme tel ou après refroidissement ou chauffage, à un enlèvement. Comme on le comprend d'après ce qui précède, c'est un grand avantage de la présente invention que la (méth)acroléine soit 35 efficacement retirée d'une solution aqueuse d'acide (méth)acryli-que, contenant le premier produit, par mise en contact avec de l'oxygène et que le mélange gazeux résultant après enlèvement soit utilisé comme source d'oxygène pour l'oxydation du composé hydrocarboné de départ ; de ce fait, la (méth)acroléine est transformée en 40 acide (méth)acrylique sans être évacuée à l'extérieur du dispositif. 72 04856 *• 2127018 Ainsi, 1s rendement final en acide (méth)acrylique recherché est bien augmenté et la pollution due à la (méth)acroléine est empêchée 11 est aussi avantageux que, puisque la séparation de la (méth)acro léine est réalisée à une température inférieure par comparaison 5 avec le procédé connu de distillation, la source thermique exigée dans un tel procédé de distillation est supprimée et la perte en acide (méth)acrylique provoquée par polymérisation est presque évitée . Pour illustrer la présente invention avec plus de détails 10 au moyen du diagramme (flow-sheet) tel que présenté dans la figure unique du dessin ci-joint, le composé hydrocarboné de départ et la vapeur d'eau sont envoyés respectivement par la conduite 1 et la conduite 2 dans le réacteur 6. De l'oxygène ou du gaz contenant de l'oxygène moléculaire pénètre par la conduite 3 et son volume par-15 tiel ou total est envoyé par la conduite 25, la soufflerie 21 et la conduite 22 dans le dispositif d'enlèvement 20. Une partie de l'oxygène ou du gaz contenant de l'oxygène moléculaire, s'il y en a, est envoyée à travers les conduites 4 et 5 et alimentée dans le réacteur 6. 20 Dans le réacteur 6, le composé hydrocarboné de départ est oxydé par voie catalytique en phase gazeuse pour donner de l'acide (méth)acrylique, de la (méth)aeroléine, de l'acide acétique, de l'anhydride carbonique, de l'oxyde de carbone et analogues. Le mélange gazeux résultant est envoyé par la conduite 7 dans le conden-25 seur 3 et refroidi par une solution aqueuse d'acide (méth)acryli-que venant de la conduite 13. Un mélange du liquide condensé et de la solution aqueuse d'acide (méth)acrylique est envoyé à travers la conduite 9, la pompe 10 et la conduite 11. Ensuite, une partie du mélange est envoyée 30 à travers la conduite 19 jusqu'au dispositif d'enlèvement 20, et lrautre partie est refroidie dans le dispositif de refroidissement 12 et recyclée par la conduite 13 jusqu'au condenseur 8. Le gaz non condensé dans le condenseur 8 traverse la conduite 14 et est lavé dans le dispositif d'absorption 15 avec de 35 l'eau venant de la conduite 16 et, de ce fait, une faible quantité d'acide (méth)acrylique contenue dans le gaz est complètement absorbée dans l'eau. L'eau absorbée est envoyée à travers les conduites 18 et 13 jusqu'au condenseur 8. Le gaz, après lavage dans le dispositif d'absorption 15, est évacué par la conduite 17. 40 La (méth)acroléine dans la solution aqueuse envoyée au dis 72 04856 5. 2127018 positif d'enlèvement 20 est retirée avec l'oxygène ou le gaz contenant de l'oxygène moléculaire venant de la conduite 22, et la solution aqueuse résultante, exempte de (méth)acroléine, est prise par la conduite 24. L'oxygène ou le gaz contenant de l'oxygène mo-5 léculaire, qui renferme de la (méth)acroléine, est envoyé par la conduite 23 et revient au réacteur. Des exemples de réalisation pratiques et actuellement préférés de l'invention sont indiqués dans les exemples suivants. EXEMPLE 1 10 Dans le dispositif tel que présenté dans le diagramme du dessin ci-joint, du propylène, de la vapeur d'eau et de l'air sont introduits respectivement à travers les conduites 1, 2 et 4 dans le réacteur 6 à des taux horaires de 44 kmoles, 340 kmoles et 280 kmoles. L'acroléine et l'air sont également introduits par la con-15 duite 23 dans le réacteur 6 respectivement à des taux horaires de 0,99 kmole et 60 kmoles. L'oxydation catalytique en phase gazeuse est effectuée dans le réacteur à une température d'environ 400°G. Le mélange réactionnel est conduit au condenseur 8 et condensé avec de l'eau venant par la conduite 16 à un taux horaire de 360 kg, et, 20 de ce fait, on obtient à un taux horaire de 9.490 kg, par la conduite 9, une solution aqueuse de 24,2 % en poids d'acide acrylique, de 0,59 *f> en poids d'acroléine, de 0,38 % en poids d'acide acétique et de 75*0 % en poids d'eau. La solution aqueuse est enlevée dans le dispositif d'enlèvement 20 à une température de 30°C, sous 25 la pression atmosphérique, avec de l'air venant de la conduite 22 à un taux horaire de 60 kmoles. Une solution aqueuse contenant 0,006 % en poids d'acroléine est obtenue à un taux horaire de 9.440 kg par la conduite 24, et de l'air contenant de 1'acroléine est envoyé par la conduite 23 au réacteur 6. La récupération d'acroléine 30 est 99 %. EXEMPLE 2 Dans le dispositif tel que présenté dans le diagramme du dessin ci-joint,del'isobutylène, de la vapeur d'eau et de l'air sont introduits respectivement par les conduites 1, 2 et 4 dans le réac-35 teur 6 à des taux horaires de 44 kmoles, 300 kmoles et 260 kmoles. De la méthacroléine et de l'air sont également introduits à travers la conduite 23 dans le réacteur 6 à des taux horaires de 2,9 kmoles et 180 kmoles. L'oxydation en phase gazeuse est effectuée dans le-réacteur à environ 400°C. Le mélange réactionnel est conduit au con 40 denseur 8 et condensé avec de l'eau venant de la conduite 16 à un 72 04856 6. 2127018 taux horaire de 400 kg et, de ce fait, on obtient à un taux horaire de 6.800 kg, à travers la conduite 19, une solution aqueuse de 27 # en poids d'acide méthacrylique, de 35,0 $ en poids d'acide acétique et de 67 % en poids d'eau. La solution aqueuse est enlevée 5 dans le dispositif d'enlèvement 20 à une température de 50°C, sous la pression atmosphérique, avec de l'air venant de la conduite 22 à un taux horaire de 180 kmoles. Une solution aqueuse contenant 0,06 % en poids de méthacroléine est obtenue à un taux horaire de 6.600 kg par la conduite 24, et on envoie de l'air contenant de la 10 méthacroléine par la conduite 23 dans le réacteur 6. La récupération de la méthacroléine est 98 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 15 l'homme de l'art. 72 04856 7" 2127018 REVENDICATIONS 1 - Procédé de production d'acide acrylique et d'acide méthacrylique par oxydation en phase gazeuse de propylène et/ou d'acroléine, ou d'isobutylène et/ou de méthacroléine, avec de l'oxy- 5 gène moléculaire, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en contact une solution aqueuse d'acide acrylique ou d'acide méthacrylique contenant de 1'acroléine ou de la méthacroléine avec de l'oxygène et, de ce fait, 1'acroléine ou la méthacroléine est enlevée pour donner une solution gazeuse d'acide acrylique ou d'acide méthacryli- 10 que sensiblement exempte d'acroléine ou de méthacroléine, le mélange gazeux résultant contenant 1'acroléine ou la méthacroléine étant utilisé comme source d'oxygène pour l'oxydation de propylène et/ou d'acroléine ou d'isobutylène et/ou de méthacroléine. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce 15 que la quantité d'oxygène est de 0,05 à 1 partie en poids pour 1 partie en poids de la solution aqueuse d'acide acrylique ou d'acide méthacrylique contenant 1'acroléine ou la méthacroléine. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air enrichi ou non en oxygène est employé comme source d'oxy- 20 gène gazeux. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact est effectué à une température de 0 à 80°C. 5 - A titre de produits industriels nouveaux, acide acrylique et acide méthacrylique obtenus par le procédé selon l'une 25 quelconque des revendications 1 à 4.