Brevet FR2276293A1 — publié le 19760123

La présente invention concerne la purification du téréphtalonitrile et, plus particulièrement, un procédé pour l'élimination du benzonitrile et du p-toluonitrile en mélange avec le téréphtalonitrile. 5 On connaît l'importance du téréphtalonitrile comme inter médiaire pour la préparation de l'acide téréphtalique, lequel sert à préparer ces fibres de téréphtalate de polyéthylène. Il peut être obtenu par ammonoxvdation en phase vapeur du p-xylène, et il contient alors du p- toluonitrile comme impureté principale et un 10 peu de benzonitrile. Ces deux impuretés doivent être éliminées avant la transformation du nitrile en acide téréphtalique. Jusqu'ici la pratique courante était, comme l'indique le brevet américain 2 846 462, de refroidir les gaz à la sortie du réacteur d'ammonoxydation, pour obtenir un dépôt solide d'un mélange 15 de nitriles, et d'en extraire ensuite les toluonitriles par des solvants paraffiniques, comme l'éther de pétrole, ou encore de purifier le mélange par distillation. La demanderesse a mis au point un procédé très simple et efficace, comprenant l'extraction à 1'acétonitrile dans ueux zones de températures différentes, pour 20 débarasser le téréphtalonitrile du benzonitrile et du p- toluonitrile. Selon la présente invention, on élimine le benzonitrile et le p- toluonitrile d'avec le téréphtalonitrile par extraction du mélange à 1'acétonitrile, d'abord à une température comprise 25 entre environ -20°C et +1Q°C, pour éliminer le benzonitrile, puis à une température d'environ 30°C à 80°C pour éliminer le p- toluonitrile. Il est économiquement avantageux, dans le cadre de l'invention, de recycler 1'acétonitrile pour le réutiliser comme agent 30 d'extraction, en outre, il est également intéressant de récupérer le p-toluonitrile et l'envoyer à une unité d'ammonoxydation du p-xylène pour être transformé en téréphtalonitrile. On peut ainsi travailler en continu. Dans la réalisation du procédé de la présente invention, 35 le téréphtalonitrile, qui est solide dans les conditions d'extraction, est intimement mélangé avec 1'acétonitrile liquide à la température de traitement désirée, et la masse obtenue est filtrée. En général, pour chaque extraction, le rapport pondéral entre 1'acétonitrile liquide et le téréphtalonitrile est compris entre 40 environ 2 et environ 15, le rapport préféré étant d'environ 3. 2 2276293 Toutefois, la quantité d'acétonitrile utilisée n'est pas cruciale ; elle doit simplement être suffisante pour permettre une extraction convenable du benzonitrile ou du p- toluonitrile. On peut facilement mettre en oeuvre le procédé avec un 5 appareillage classique d'extraction et de filtration, ou avec tout autre appareillage de séparation. Pour l'extraction du benzonitrile, on préfère une température d'environ 0° à 5°C, et pour celle du p-toluonitrile environ 50° à 60°C. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 10 continu, après chaque étape de l'extraction on distille 1'acétonitrile et on le recycle pour réutilisation. De même, le p-toluonitrile, extrait dans la deuxième étape, peut être séparé de 1'acétonitrile et recyclé vers une unité d'ammonoxydation pour être transformé en téréphtalonitrile. 15 Bien entendu, si des composés colorés se forment au cours du recyclage, ils sont éliminés facilement par traitement du liquide avec du charbon activé. La présente invention est du plus grand intérêt pour séparer les produits de 1'ammonoxydation sur un catalyseur non 20 sélectif ; le mélange réactionnel peut alors contenir en poids par exemple jusqu'à 60 % de p-toluonitrile et environ 10 % de benzonitrile et de préférence de 20 à 50 % de para-toluonitrile et 0,01 à 3 % de benzonitrile, le reste étant du téréphtalonitrile. Cependant, le procédé est particulièrement valable pour des mélanges 25 contenant environ 20 % en poids de p-toluonitrile et moins de 0,1 % de benzonitrile, qui constituent avec environ 80 % en poids de téréphtalonitrile l'effluent d'une ammonoxydation sélective. Les exemples suivants ont pour seul but d'illustrer l'invention et ils ne doivent pas être considérés comme limitant 30 la portée de celle-ci. EXEMPLES 1 à 5 On extrait du téréphtalonitrile (TPN) contenant des proportions variables de benzonitrile (BN) et de p-toluonitrile (TN) par de 1'acétonitrile à des températures variées, selon la pré-35 sente invention, et on analyse l'extrait solide et le filtrat. A chaque extraction on utilise 15,6 parties en poids d'acétonitrile pour 5 parties de TPN. Les données et résultats sont rassemblés dans le tableau I suivant. 3 2276293 TABLEAU 1 Exemple n° 1 2 3 4 5 Composition du mélange % en poids : 5 TPN 60 70 80 85 90 TN 35 25 15 12 9 BN 5 5 5 3 1 Première extraction : Température °C 3 7 0 6 5 10 % cristaux : : TPN 62,5 73,0 83,6 85,2 90,9 TN 36,8 26,2 15,7 12,3 9,1 BN 0,7 0,8 0,7 0,5 0,0 % liquide BN 99,8 99,8 99,9 99,9 99,9 TN 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 15 Deuxième extraction : Température °C 60 55, 60 55 50 % cristaux : TPN 96,7 97,6 " 98,8 99,5 99,9 TN 3,3 2,4 1,2 0,5 0,1 % liquide TN 95 96 94 93 95 20 TPN 5 4 6 7 5 Comme le montrent les données ci-dessus, la première extraction est très efficace pour faire passer le benzonitrile dans le filtrat, le séparant ainsi du téréphtalonitrile. Dans la 25 seconde extraction, on sépare de la même façon le p-toluonitrile, et l'on obtient ainsi un téréphtalonitrile bien purifié. EXEMPLE 6 On réalise une extraction en continu selon le schéma représenté dans la figure annexe. Les produits de la réaction 30 d'ammonoxydation, contenant le téréphtalonitrile, le benzonitrile et le p-toluonitrile, passent par la conduite 10 dans l'unité d'extraction .en continu A solide-liquide fonctionnant entre -10°C et 0°C, dans laquelle on introduit de l'acétonitrile par la conduite 11. Le solide, qui a subi l'extraction, est envoyé par la conduite 35 12 sur un filtre sous vide B, puis par 13 vers une deuxième unité d'extraction solide-liquide en continu C, fonctionnant entre 55° et 60°C, et dans laquelle on introduit de l'acétonitrile par la conduite 14. Le solide, qui a subi l'extraction, passe par la tubu-lure 15 sur un filtre sous vide D et le solide recueilli à la sor*- 4 2276293 tie de la conduite 16 est du téréphtalonitrile pratiquement pur. L'acétonitrile liquide, contenant les composés extraits dans la première extraction, qui s'écoule par la conduite 17, est mélangé avec le filtrat du filtre sous vide B, arrivant par la conduite 5 18, et le tout passe dans la colonne de distillation E par la conduite 19. Une distillation fractionnée fournit en tête, à 82°C, l'acétonitrile, qui est récupéré è la sortie de la conduite 20 et/ou recyclé par la conduite 11 et/ou 14. Dans la même colonne E, on récupère à 190°C le benzonitrile par le tuyau 21, tandis 10 que les fonds de colonne, s'écoulant par 22 à 220°-250°C, sont essentiellement du téréphtalonitrile pur, que l'on peut mélanger à celui qui est obtenu par la conduite 16. L'acétonitrile de la deuxième extraction, sortant par la conduite 23, est mélangé avec le filtrat du filtre sous vide D, qui arrive par la conduite 24 et 15 le mélange s'écoule par la conduite 25 vers une colonne de distillation F. On recueille, en tête de cette dernière, à 82°C l'acétonitrile, par la conduite 26 et on le recycle par 11 et/ou 14 dans l'unité d'extraction A et/ou C. Le para-toluonitrile est récupéré a 217°C par la conduite 27 et il est recyclé dans le réacteur 20 d'ammonoxydation, non représenté sur la figure, pour être transformé en téréphtalonitrile. Les queues sont essentiellement du téréphtalonitrile pur que l'on recueille par la conduite 28. Le tableau II ci-dessous indique les résultats numériques du procédé décrit. 25 TABLEAU II en kg/h Conduite TPN TN BN Acétonitrile 10 36,3 6,8 2,3 0 11 0,0 0,0 0,0 181,4 12 35,4 6,4 0,1 2,3 13 3'5,4 6,4 0 14 0,0 0,0 0,0 181,4 15 34,7 0,4 0,0 2,7 16 34,6 0,1 0,0 0 17 0,9 0,4 2,2 179,0 18 0,0 0,1 ■ 0,1 2,3 19 0,9 0,5 2,2 181,4 20 0,0 0,0 0,0 181,4 5 2276293 TABLEAU II (suite) en kg/h 5 Conduite IPN TN BN Acétonitrile 21 0,0 >0,4 2,2 0 22 0,9 0,0 0 23 0,7 5,9 178,6 24 0,0 0,3 0,0 2,7 10 25 0,7 6,2 181,4 26 0,0 0,0 0,0 181,4 27 0,0 6,1 0 28 0,7 0,0 0 6 2276293 REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'élimination de benzonitrile et de p-toluonitrile de leurs mélanges avec du téréphtalonitrile, caractérisé en ce que ce mélange est soumis à une extraction à 1'acitonitrile, d'abord à une température comprise entre environ -20°C et environ +10°C, pour éliminer le benzonitrile, puis à une température d'environ 30°C à 80°C pour éliminer le p-toluonitrile. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la première extraction a lieu entre environ 0° et environ 5°C et la seconde entre environ 50° et 60°C. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour chaque extraction, le rapport pondéral entre l'acétoni- . trile et le téréphtalonitrile est compris entre environ 2 et 15 et il est, de préférence, d'environ 3. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à chaque étape de l'extraction on distille l'acétonitrile et on le réutilise dans une nouvelle extraction. 5. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le téréphtalonitrile est obtenu par ammonoxydation du p-xylène 6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le p-toluonitrile extrait est séparé de l'acétonitrile et recyclé vers une unité d'ammonoxydation pour être transformé en téréphtalonitrile. 7. Procédé suivant une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est conduit en continu.