Brevet FR2171910A1 — publié le 19730928

Cette invention a trait à un nouveau procédé de purification de l'acide acrylique. Cette invention concerne plus particulièrement un nouveau procédé de purification de l'acide acrylique caractérisé par le fait que lton ajoute à l'acide acrylique contenant des aldéhydes en tant qutimpuretés, au moins un composé choisi dans le groupe formé par l'acide sulfurique, l'hydrazine, la phényl-hydrazine, l'aniline, la monoéthanolamine, ltéthylène- diamine et la glycine, et que l'on extrait les aldéhydes en soumettant le mélange à une distillation. L'acide acrylique est couramment fabriqué en grandes quantités, à de faibles prix de revient, par oxydation catalytique du propylène. L'acide acrylique formé par l'oxydation du propylène peut entre transformé en un produit de grande pureté, par des moyens de purification classiques, tels que l'extraction ou la distillation Toutefois, la pureté d'un tel produit est encore insuffisante pour son utilisation dans la préparation de po lymères. Par exemple, dans les cas où l'acide polyacrylique est préparé à partir de l'acide acrylique obtenu par oxydation du propylène, la période d'induction de la réaction de polymérisation (durée allant du moment où la température de polymérisation est atteinte au moment où la polymérisation débute effectivement) est excessivement longue, et le degré de polymérisation est faible si on compare avec les réactions de polymérisation effectuées avec d'autres acides acryliques disponibles dans le commerce, tels que ceux que l'on obtient par l'hydrolyse de l'acrylonitrile. De plus, les polymères préparés à partir de l'acide acrylique obtenu par oxydation du propylène ont tendance à se colorer. Pour toutes ces raisons, l'acide acrylique formé par oxydation du propylène ne peut pas titre utilisé de manière satisfaisante pour la préparation de polymères. Comme résultat des recherches de la Société déposante pour découvrir la cause des propriétés indésirables ci-dessus,on a trouvé que l'acide acrylique obtenu par oxydation du propylène contient de très petites quantités d'aldéhydes tels que l'acétaldéhyde, l'acroléine, le furfural et le benzaldéhyde, et que la présence de tels aldéhydes a un effet nuisible sur la réaction de polymérisation ainsi que sur les propriétés du polymère obtenu. I1 a également été confirmé que quelques-uns de ces aldéhydes sont formés en tant que produits secondaires pendant l'oxy- dation du propylène, alors que d'autres aldéhydes sont obtenus à partir de la réaction chimique de certaines impuretés contenues dans l'alimentation initiale en propylène. Le procédé de récupération de l'acide acrylique, obtenu à partir du produit de l'oxydation du propylène, comporte plusieurs étapes de purification telles que l'extraction et la dis stillation. En conséquence, pratiquement tous les aldéhydes sont extraits de l'acide acrylique obtenu. Cependant, de très faibles quantités d'aldéhydes subsistent en ayant un effet défavorable sur la réaction de polymérisation. I1 est à la fois difficile et motteux d'extraire par des procédés physiques les aldéhydes contenus en quantités aussi faibles. Cependant, on a découvert un procédé économique d'extraction aisée de tels aldéhydes et ceci constitue ltobjet de la présente invention. Selon cette invention, il est possible d'obtenir l'acide acrylique très pur et à des rendements élevés, ledit acide étant susceptible d'être utilisé dans les réactions de polymérisation. Parmi les composés utilisés dans cette invention, lthy- drazine réagit habituellement de façon exothermique avec l'acide acrylique pour donner la pyrazolidone, alors que les amines telles que la monoéthanolamine et l'éthylène-diamine ont les propriétés de former des sels et des acides amino-carboxyliques avec l'acide acrylique. Néanmoins, il est surprenant que ces composés réagissent de façon prédominante avec les aldéhydes contenus dans 1 aci- de acrylique et peuvent séparer ces derniers de l'acide acrylique. Les quantités de composés ci-dessus utilisés selon l'in- vention pour extraire les aldéhydes peuvent varier et dépendent des quantités d'aldéhydes présentes dans acide acrylique obtenu. Etant donné que l'acide acrylique purifié par les processus classiques d'extraction et de distillation contient plusieurs centaines de parties par million d'impuretés sous forme d'aldéhydes, il est préférable d'ajouter les composés sus-mentionnés à l'acide acrylique obtenu dans des quantités allant de 0,1 à 0,5 ,?ù en poids. Dans l'étape de distillation ultérieure, il est également désira ble dteffectuer La la distillation sous pression réduite en présence d'un inhibiteur de polymérisation tel que l'hydroquinone et lthy- droquinone monométhyl-éther afin d'éviter une perte d'acide acrylique par polymérisation. La présente invention peut être plus complètement comprise en se référant aux exemples suivants. Exemples 1 à 8 Les composés acide sulfurique, hydrazine, phénylhydrazine, aniline, monoéthanolamine, éthylène-diamine, glycine et un mélange d'hydrazine et de phénylhydrazine furent chacun ajoutés à l'acide acrylique à une teneur indiquée dans le tableau I. L'acide acrylique contenait 245 p.p.m. d'aldéhydes et 100 p.p.m. d'hydroquinone monométhyl-éther constituant l'inhibiteur de polymérisation, et avait été obtenu en purifiant par des procédés classiques un acide acrylique brut formé par oxydation du propylène. Le mélange fut chauffé à 700C pendant 3 heures et soumis à une distillation sous pression réduite de 30 mm Hg à une température de vapeur de 60 C. Le rendement en acide acrylique purifié obtenu était de 97-98 %. L'acide acrylique obtenu selon cette invention fut polymérisé selon la méthode suivante : 2 ml d'acide acrylique préparé selon le procédé de cette invention (contenant 100 p.p.m. d'hydroquinone monométhyl-éther) et 10 mg de persulfate d'ammonium (ajoutés sous forme d'une sQlution à 0,5 %) furent ajoutés à 18 ml d'eau, et le mélange fut polymérisé à une température de 55 C pendant 4 heures.Après réalisation de la polymérisation, lOO ml d'eau furent ajoutés pour dissoudre le polymère obtenu, et la viscosité de la solution fut déterminée en utilisant un viscosimètre rotatif nVismetron" du type VA-I fabriqué par la Société "Tokyo Keisoku Kabushiki Kaisha", Les résultats sont indiqués dans le tableau I. Exemple 9 A un acide acrylique préparé comme dans exemple l(con- tenant 31 p.p.m. d'aldéhydes) on ajouta 0,1 % en poids, par rapport au poids d'acide acrylique, d'une solution aqueuse d'hydrazine à 80 %, et le produit fut distillé de la mamie façon que dans l'exemple 1. Les aldéhydes furent extraits sensiblement complètement. L'acide acrylique obtenu purifié fut polymérisé de la meme façon que dans exemple 1, et les résultats sont consignés dans le tableau I. Exemples 10-11 Dans des buts de comparaison, des réactions de polymérisation furent effectuées de la même façon que dans l'exemple 1 en utilisant, dans un exemple, de l'acide acrylique contenant 245 p.pOm. d'aldéhydes, obtenu par oxydation du propylène et purifié par des procédés classiques, et dans l'autre exemple, un acide acrylique disponible dans le commerce, de qualité de premier ordre, et presque exempt d'aldéhydes. Les résultats de ces expériences sont également indiqués dans le tableau 1. TABLEAU I Quantite Teneur en Période l'in- Viscosite de compo- aldéhyde duction de la de l'acide Exem. Composé ajouté sé ajou- dans l'aci- polymérisation acrylique po- Coloration dans n tée (% en de acrylique (heures) lymérisé (cp) le polymère obtenu poids) purifié (p.p.m) * 1 Acide sulfurique 0,3 31 0,7 50 Aucune coloration observée 2 Solution aqueuse 0,2 8 0,6 85 " " " d'hydrazine à 80 % 3 Phényl-hydrazine 0,3 10 0,6 57 " " " 4 Aniline 0,5 70 0,8 57 " " " 5 Monoéthanolamine 0,5 50 0,8 72 " " " 6 Ethylène-diamine 0,5 55 0,8 55 " " " 7 Glycine 0,2 12 0,6 68 " " " 8 Hydrazine et 0,1 9 0,6 65 " " " phényl-hydrazine 0,2 9 Solution aqueuse 0,1 0 0,5 138 " " " d'hydrazine à 80 % 10 - - 245 3 25 Coloration 11 - - 0 0,5 50 Aucune coloration observée * La période d'induction était constitué par la période allant du moment où la température atteignait 55 C au moment où la viscosité de la solution commençait à croître. REVENDICAT I0N 1 - Procédé de purification de l'acide acrylique, caractérisé par le fait que lton ajoute à l'acide acrylique contenant des aldéhydes en tant qu impuretés au moins un composé choisi dans le groupe formé par l'hydrazine, la phényl-hydrazine, l'aniline, la monoéthanolamine, l'éthylène-diamine, la glycine et l'acide sulfurique et que lton extrait les aldéhydes en soumettant le mélange à une distillation. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la distillation est effectuée sous pression réduite. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la distillation est effectuée en présence d'un inhibiteur de polymérisation. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lé composé ajouté à l'acide acrylique est l'hydrazine0 5 - Procédé selon la revendication l,caractérisé par le fait que le composé ajouté à l'acide acrylique est la phénylhydrazine. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé ajouté à l'acide acrylique est l'aniline. 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé ajouté à l'acide acrylique est la mono-éthano lamine. 8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé ajouté à l'acide acrylique est l'éthylène-dia- mine. 9 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le composé ajouté à l'acide acrylique est la glycine.