Brevet FR2206307A1 — publié le 19740607

-ta présente invention est relative à un procédé visant à séparer l'anhydride phtalique du gaz de réaction obtenu dans l'oxydation catalytique de l'o-xylène par l'air. On forme habituellement l'anhydride phtalique en oxydant l'o-xylène par 1'air en phase gazeuse, à l'aide de catalyseurs à disposition fixe contenant du V205. L'anhydride phtalique se dépose du gaz de réaction, dans des séparateurs, sur des tubes que l'on refroidit périodiquement à une température de 45 à 65 G et que l'on chauffe périodiquement à une température de 150 à 2500C pour déposer l'anhydride phtalique et pour fondre l'anhydride phtalique déposé. Ces séparateurs contiennent un grand nombre de rangées de tubes qui sont baignés par le gaz de réaction pendant la phase de dépôt.Or, dans le fonctionnement permanent de ces séparateurs, il est apparu que les faisceaux de tubes baignés en dernier lieu par le gaz de réaction, c' est-à-dire les tubes situés du côté aval du séparateur, se couvrent graduellement d'incrus- tations qui, contrairement à l'anhydride phtalique, ne peuvent plus être enlevées par fusion lorsqu'on applique les températures de chauffage indiquées. La résistance du séparateur au passage du gaz est multipliée et le rendement de séparation, qui est de 99 % de la substance physiquement séparable pour un séparateur exempt de ces dépôts, s'abaisse à 97 . Cela entraîne à nouveau des perturbations dans l'installation d'épuration de gaz résiduaire qui fait suite. Les incrustations causent des érosions et corrosions des tubes et des ailettes du séparateur.Avec le temps, ces incrustations difficilement fusibles deviennent si importantes qu'il faut interrompre le fonctionnement et nettoyer manuellement les faisceaux de tubes considéré. On effectue ensuite un nouveau lavage avec un liquide approprié, par exemple une lessive de soude. Des interruptions de ce genre sont indésirables car il faut garder en réserve un séparateur supplémentaire pour le remplacement. il n'est pas possible de toute façon d'éliminer complètement les incrustations, de sorte que le nettoyage suivant doit déjà avoir lieu au bout d'un temps de fonctionnement court. On a trouvé maintenant que l'on peut selon l'invention éviter les inconvénients susdits pendant le fonctionnement, ainsi que les perturbations qui se produisent, si l'on maintient pendant les phases de refroidissement la partie collectrice de gaz située du côté de sortie de gaz du séparateur à une température de 150 à 2500C. I1 est apparu que l'on peut éviter la formation dtincrus- tations sur les tubes du côté aval du séparateur, avec tous les inconvénients qui en résultent, si l'on maintient la partie collectrice de gaz à une température de l'intervalle mentionné, même pendant la phase de refroidissement.Au bout de 3 ans et demi de service, on ne constate pas d'incrustations dans le séparateur. I1 ne se produit pas de corrosions ni d'érosions.le rendement de séparation, au bout de ce temps de service, est inchangé soit 99 . De préférence, pendant les phases de refroidissement, on maintient la partie collectrice de gaz entre 170 et 2100 C, en particulier entre 190 et 2000 C. L'invention prévoit par ailleurs que la partie collectrice de gaz soit également maintenue, pendant les phases de chauffage, à une température de 150 à 2500 C. Outre l'absence d'incrustations, le procédé selon liiez vention donne un autre avantage, à savoir qu'en comparaison du procédé antérieur il se sépare beaucoup moins d'eau et d'impuretés en même temps que l'anhydride phtalique Par suite, l'anhydride phtalique brut fondu contient moins d'acide phtalique et d'acide maléique, ce qui a pour effet de faciliter la purification qui suit et de diminuer les pertes qui en résultent. La température du gaz de réaction à son entrée dans le séparateur est de 145 à 2000 C, de préférence de 165 à 1750cl La température du gaz à la sortie du séparateur est de 55 à 650 C. Ea teneur en anhydride phtalique du gaz de réaction pendant la séparation est d'environ 37 à 48 g/Nm3. L!appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé comprend une enveloppe dans laquelle sont disposés des rangées de faisceaux de tubes qui sont baignés par les gaz contenant de l'anhydride phtalique et peuvent être alimentés en agent de chauffage ou en agent de refroidissement, l'enveloppe présentant des ouvertures pour l'entrée et la sortie des gaz et pour 1 'éva- cuation de l'anhydride phtalique fondu, et il est caractérisé selon l'invention par le fait que la paroi du dôme collecteur de gaz prévu sur l'enveloppe du côté de sortie du gaz peut être chauffée. De préférence, la paroi du dôme est munie extérieurement de tubes destinés à un agent de chauffage. Ainsi, le dôme collecteur de gaz peut être chauffé séparément des faisceaux de tubes du séparateur et être maintenu, même pendant la phase de refroidissement, à une température de 150 à 2500C, en particulier de 190 à 2000 C. Bien entendu, au lieu de tubes, on peut aussi chauffer le d8me au moyen d'une chemise ou d'une autre façon. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre dans des séparateurs de structure et de forme très variées. I1 importe seulement que la partie de l'enveloppe qui sert à rassembler les gaz en direction de la tubulure de sortie de gaz soit maintenue, même pendant la phase de séparation, à la température élevée de 150 à 25006. On décrit plus précisément l'invention ci-après à propos des dessins sur lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale schématique du séparateur servant au procédé selon l'invention la figure 2 est une coupe transversale schématique du séparateur. Le séparateur comprend une partie centrale d'enveloppe 1, une cuvette 5 munie de la tubulure d'entrée de gaz 6 et un dôme 2 muni de la tubulure de sortie de gaz 8. Dans 1' enveloppe est logé un système de tubes à ailettes 3 qui n'est représenté que schématiquement sur la figure I. La paroi du dôme collecteur de gaz 2 porte extérieurement des tubes 2 par lesquels on peut faire passer dans le sens de la flèche (figure 1) un liquide servant de véhicule de chaleur, de sorte que l'intérieur du dôme est maintenu à la température désirée. Pour la comnutation entre liquide de refroidissement et liquide de chauffage et inversement, des valves q, 10 sont prévues.Pendant la phase de refroidissement, l'agent de refroidissement afflue en 11, parcourt les tubes à ailettes suivant le tireté et sort en 12. Pour fondre l'anhydride phtalique déposé sur les tubes à ailettes , on commute les valves 9 et 10 de sorte que l'agent de chauffage amené en 13 parcourt le chauffage extérieur indiqué en trait plein, est ramené par la valve 9 au séparateur, parcourt le système de tubes indiqué en tireté et est évacué en 14. Exemple comparatif 1 On fait passer un gaz de réaction obtenu par oxydation de l'o-xylène au moyen d'air à travers un séparateur dont les tubes à ailettes sont alimentés par un liquide de refroidissement de 550 C. On interrompt au début de la phase de refroidissement l'écoulement, par les tubes du dôme collecteur de gaz, du liquide de chauffage qui a une température de 1950 C. Par suite, sa température s'abaisse à environ 700C pendant la phase de refroidissement.Pour fondre l'anhydride phtalique déposé, on fait passer du liquide de chauffage à 195 C aussi bien à travers les tubes du séparateur qu'à travers les tubes garnissant le dôme collecteur de gaz0 Au bout d'environ un an de fonctionnement, il est formé sur les tubes les plus proches de la sortie, de fortes incrustations de composés difficilement fusibles. La résistance au passage du gaz s'est accrue de 250 à 750 mm de colonne d'eau et le rendement de séparation s'est abaissé de 99,2 à 97,0 %. I'9nEy- dride phtalique brut retiré du séparateur par fusion contient 95,5 à 96,1 % en poids d'anhydride phtalique, 3,6 à 4,0 % en poids d'acide phtalique et 0,3 à 0,5-% en poids de sous-produits. Exemple comparatif 2 On travaille comme dans l'exemple comparatif 1, mais on maintient la température de l'agent de chauffage du dôme collecteur de gaz à environ 14000 (chauffage au moyen de vapeur saturée à 3 atmosphères relatives) aussi bien pendant la phase de refroidissement que pendant la phase de fusion. Au bout alun an et demi environ, il se produit les mêmes difficultés que dans l'exemple- comparatif 1. Le produit brut tiré du séparateur par fusion comprend, en poids, 96,3 à 97,0 % d'anhydride phtalique, 2,8 à 3,4 % d'acide phtalique et 0,2 à 0,3 nh de sous-produits. Exemple 1 On fait passer un gaz de réaction obtenu par oxydation catalytique dlo-xylène au moyen d'air à travers un-séparateurdont les tubes à ailettes sont refroidis-au moyen d'un liquide de refroidissement à 55?C. En même temps, on chauffe au moyen d'un liquide de chauffage à1900C le dôme collecteur de gaz garni extérieurement de tubes.Pendant le processus de fusion, on chauffe aussi bien les tubes à ailettes que les tubes garnissant le dôme collecteur de gaz au moyen d'un liquide de chauffage à 1900C. Au bout de trois ans et demi de service, on ne constate pas d'incrustations dans le séparateur. I1 ne s1 est pas produit de corrosions ni d'érosions0 La résistance au passage du gaz est pratiquement inchangée ; le rendement de séparation est inchangé, soit 99 %. Le produit brut obtenu par fusion comprend, en poids, 98,6 à 99,1 % d'anhydride phtalique, 0,8 à 1,2 % d'acide phtalique et 0,1 à 0,2 % de sous-produit. Le point de solidification du produit brut est de 130.,30C. Exemple 2 On travaille comme dans l'exemple 1, mais on chauffe tout le dôme collecteur de gaz à 170"C au moyen d'un liquide de chauffage. Au bout de trois ans et demi de fonctionnement, on ne peut pas constater d'incrustations dans le séparateur. Le produit brut tiré du séparateur par fusion contient, en poids, 98,4 à 98,7 * d'anhydride phtalique, 1,1 à 1,3 * d'acide phtalique et 0,2 à 0,3 * de sous-produits. Exemple 3 On fait fonctionner le séparateur comme dans l'exemple 1, mais on chauffe le dôme collecteur au moyen d'un liquide de chauffage à 2200C. Au bout de trois ans et demi de service, on ne constate pas d'incrustations. Le produit brut retiré par fusion contient, en poids, 98,8 à 99,1 Vo d'anhydride phtalique, 0,8 à 1,0 * d'acide phtalique et 0,1 à 0,2 * de sous-produits. Les exemples comparatifs montrent que lorsque la température de l'agent de chauffage du dôme devient inférieure à 1500 C, on observe des défauts notables dans le fonctionnement permanent du séparateur. I1 est vrai qu'à des températures supérieures à L500C, ces défauts ne se produisent pas non plus toutefois, il se produit de grandes pertes de chaleur qui doivent en général être évitées. En outre, si les différences de température entre la partie centrale de l'enveloppe et le dôme sont trop grandes, il se produit des tensions thermiques indésirables. REVENDICATIOBTS 1. Procédé visant à séparer l'anhydride phtalique du gaz de réaction obtenu dans l'oxydation catalytique de l'o-xylène par l'air en refroidissant le gaz dans un séparateur dont les surfaces de refroidissement sont maintenues à une température de 45 à 65QO et en chauffant à une température de 150 à 2500C les surfaces de refroidissement pour en retirer par fusion l'anhydride phtalique déposé, procédé caractérisé par le fait que pendant les phases de refroidissement, on maintient la partie collectrice de gaz située du côté de sortie de gaz à une température de 150 à 2500C. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pendant les phases de refroidissement, on maintient la partie collectrice de gaz à une température de 170 à 2100 C, de préférence de 190 à 2000 C. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la partie collectrice de gaz est également maintenue, pendant les phases de chauffage, à une température comprise dans un domaine allant de 1500C à 2500 C. 4. Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant une enveloppe dans laquelle sont disposés des rangées de faisceaux de tubes qui sont baignés par les gaz contenant de l'anhydride phtalique et peuvent être alimentés en agent de chauffage ou en agent de refroidissement, l'enveloppe présentant des ouvertures pour l'entrée et la sortie des gaz et pour l'évacuation de l'anhydride phtalique fondu, appareil caractérisé par le fait que la paroi du dôme collecteur de gaz prévu sur l'enveloppe du côté de sortie du gaz peut être chauffée. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la paroi du dome est munie extérieurement de tubes destinés à un agent de chauffage.