Brevet FR2283884A1 — publié le 19760402

Ta présente invention concerne un procédé perfeotionse' ce fabricatio' d'acide téréphtalique par oxydation du paraxylène. On a déjà -ro3'jsé d'oxyder le paraxylène en solution dans un acide mono-carboxylique aliphatique, comme par exemple l'acide acétique et ses homologues, à une température rénéralement comprise entre 80 et 26o0C, en présence de catalyseur de métaux lourds, au moyen d'oxygène moléculaire. Le paraxylène est d'abord converti en acide paratoluique qui, si l'oxydation est poursuivie, se transforme à son tour en acide téréphtalique. Des procédés de- ce type sont décrits par exemple dans le brevet des Etats Unis d'Amerrique n0 2.245.528 et dans les brevets Français n 1.504.431 et 1.504.432. Les rendements en acide téréphtalique et les vitesses de réaction sont assez élevés. Toutefois, dans un domaine où la concurrence est sévère, chaque amélioration, aussi minime soit-elle, peut transformer un procédé satis- faisant en procédé industriellement rentable et économique. Dans les procédés d'oxydation de paraxylène en acide téréphtalique, en-phase liquide, décrits antérieurement, on fait passer un gaz contenant de l'oxygène moléculaire (en général l'air) dans une solution de paraxylène dans un acide monocarboxylique, en présence d'un catalyseur. L'acide téréphtalique produit apparat sous forme d'un solide dispersé dans le mélange réactionnel. On le-sépare de -l1effluent de la zone réactionnelle par filtration, centrifugation ou de toute autre manière appropriee. L'oxygène qui peut être utilisé sous forme diluée Far un gaz inerte, et-- par exemple sous forme d'air, était introduit jusqu'à présent, dans la zone de réaction soit à température ordinaire, soit de préférence à la températurevoisine de celle de la zone de réaction. Or on a maintenant découvert qu'on améliorait nettement le rendement en acide téréphtalique en préchauffant le gaz renfermant l'oxygène, avant de l'injecter dans la zone réactionnelle, à une température supérieure de 2 à 500 C et de préférence supérieure de 5 à300 C environ à la température de la zone réactionnelle. En opérant ainsi, cela permet d'éviter un refroidissement au voisinage de la conduite d'injection du gaz contenant l'oxygène moléculaire.Ce reftoidissement jusqu'à présent était de faible ampleur mais à la longue, il entrainait des bouchages au niveau de ladite conduite, et ces bouchages, résultant de la formation de cristaux d'acide téréphtalique, nécessitaient d'arrêter périodiquement la réaction pour procéder à des nettoyages de l'appareillage. En outre, on a constaté, qu'indépendamment des phénomènes de colmatage il y avait à la longue, dans les procédés antérieurs, formation de petites quantités de sous-produits (notamment du carboxy-4 benzaldéhyde) indésirables dans l'effluent du réacteur parce que, peu à peu,-ces sous-produits inhibent la réaction, diminuent le rendement global et souillent l'acide téréphtalique produit ainsi que le catalyseur. Or on a constaté précisément qu'en introduisant dans la zone réactionnelle, un gaz oxydant préchauffé à une température supérieure de 2 à 500 C et de préférence de 5 à 300 C environ à la température de la zone réactionnelle , on obtenait aussi une diminution sensible des sousproduits d'où, par conséquent, un maintien pendant de longues périodes d'un haut rendement en acide téréphtalique. Les conditions de mise en oeuvre de la réaction d'oxydation proprement dite du xylène sont connues et n'ont pas besoin d'être décrites en détail. Rappelons toutefois qu'on peut utiliser comme catalyseur d'oxydation un composé de métal de transition, de préférence un sel de cobalt ou de manganèse (par exemple l'acétate de cobalt, le propionate de cobalt, un oléate de cobalt, un naphténate de manganèse, le bromure de cobalt ou le bromure de manganèse) ou un mélange de plusieurs de ces composés. Le catalyseur d'oxydation pourra être utilisé, par exemple, à raison de 0,01 à 50 -(et de préférence de 0,01 à 5) parties en poids par partie en poids de paraxylène. Des initiateurs connus pourront également Qtre présents, par exemple des oléfines, des éthers, des cétones, des aldéhydes, des peroxydes ou analogues ou encore une source dotions bromure (par exemple de l'acide bromhydrique) ou du brome. Le solvant du paraxylène est un acide monocarboxylique renfermant, par exemple 2 à 8 atomes de carbone. On utilise de préférence 1-' acide acétique. Pour une partie en poids de paraxylène, on utilisera par exemple de 1 à 20, et de préférence 2 à 10 parties en poids d'acide carboxylique. Les conditions générales de la réaction, correspondent à une température comprise, par exemple, entre 80 et 2600 C environ et à des pressions en général supérieures à la pression normale et comprises entre 2 et30 kg/cm2 environ. L'exemple suivant illustre l'invention EXEMPLE Dans un réacteur fonctionnant en continu, on introduit 4,5 kg/heure de paraxylène, 50 kg/heure d'acide acétique, 0,31 kg/heure- d'acide bromhydrique, 0,51 kg/heure d'acétate de cobalt tétrahydraté et 20 m3/heure d'air (volume ramené à OOC sous 760 mm de mercure).- La température est de 2100C et la pression de 8 atmosphères en tête de réacteur. On commence à injecter l'air à la température ambiante (soit 20oC) La pression de l'air en amont de l'injecteur, qui est de 9 atmosphères au début de 1' expérimentation, s'élève à 18 atmosphères en une heure. Il s' ensuit que la réaction doit être interrompue. On injecte alors l'air à 21 00C. Au cours des300 heures pendant lesquelles se déroule l'expérimentation, la pression de l'air en amont de l'injecteur monte progressivement de 10 à 16 atmosBhères. Â l'arrêt, après ces 300 heures, on a observé des bouchages sur un certain nombre de trous du distributeur ainsi que la présence d'une couche d'acide téréphtalique sur plusieurs millimètres sur le distributeur. Au bout de 100 heures de fonctionnement, l'effluent du réacteur contenait 6,7 kg/heure d'acide téréphtalique; le taux de conversion est supérieur à g9 . lais au bout des 300 heures de fonctionnement, l'effluent du réacteur ne contenait que 5,3 kg/heure d'acide téréphtalique. On a alors nettoyé l'appareillage et on a repris l'expérimentation en portant la température de l'air à 21 8oC. Après 1000 heures de marche, la pres- sion de l'air en amont du distributeur est demeurée constante et sensiblement egale à 9 atmosphères. AU bout de 1000 heures également, l'effluent du réacteur contenait 5,6 kg/heure d'acide téréphtalique. A l'arrêt, il a été constaté un état de propreté générale de 1' installation. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'acide téréphtalique par oxydation du paraxylène en phase liquide au moyen i'un gaz contenant de l'oxygène moléculaire, dans un acide monocarboxylique aliphatique, à une température comprise entre 80 et 26O0C environ, à une pression comprise entre 2 et 30 kg/cm2 environ, en présence d'un composé de métal de transition caractérisé en ce que, avant d'entre introduit dans la zone réactionnelle, le gaz contenant l'oxygène moléculaire est préchauffé à une température supérieure de 2 à 5O0C à la température de la zone réactionnelle. 2 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel le gaz contenant 11 oxygène moléculaire, avant d'être introduit dans la zone réactionnelle, est pré chauffé à une température supérieure. de 5 à 300C à - la température de la zone réactionnelle.