Brevet FR2256131A1 — publié le 19750725

La présente -invention concerne un procédé de purification, sans formation d'eaux résiduaires inutilisables, dgéthylbenzè- ne produit par réaction d'éthylène et de benzène en présence de chlorure d'aluminium comme catalyseur de Briedel-7Erafts. La préparation d'éthylbenzène par réaction du benzène avec de l'éthylène en présence de chlorure d'aluminium comme catalyseur de Sriede7- raSts est un procédé pratiqué à l'échelle industrielle. Tous les détails de ce procédé sont décrits dans Kunststoff-Handbuch, Tome V, Polystyrol, Kari Hanser Editeur, 1969, pages 18 à 23. Le produit de réaction contient des restes de composés d'aluminium susceptibles de provoquer des perturbations lors du traitement ultérieur et de la transformation de l'éthylbenzène en styrène et polymères du styrène.Dans les procédés pratiqués jusqu'à présent, le mélange réactionnel est soumis à plusieurs opérations de lavage à l'eau et A la lessive, les impuretés sont rejetées dans les eaux résiduaires et contribuent ainsi à polluer l'environnement. les opérations de lavage amènent dans 1' éthylbenzène brut de faibles quantités d'eau qutil faut ensuite éliminer. ta présente invention vise en conséquence un procédé de purification d'éthylbenzène qui supprime la nécessité d'opérations de lavage. A cet effet, selon ltinvention, on traite le mélange réactionnel contenant encore des restes de composés organoaluminiques par de l'ammoniac avec formation d'un complexe d'aaluminium et d'ammoniac insoluble dans le mélange réactio~nel et on sépare ce complexe. La réaction du benzène avec l'éthylène pour donner de l'éthylbenzène s'effectue en général en continu dans des réacteurs revêtus de maçonnerie à des températures comprises entre environ 100 et 150 C en présence de chlorure d'aluminium anhydre comme catalyseur de Friedel-Xrafts et éventuellement de gaz chlorhydrique comme promoteur. Dans ces conditions, il se forme un composé organo-aluminique brun foncé liquide qui contient à peu près 30 % de chlorure d'aluminium et 70 % de benzène et d'éthylbenzène .Le mélange réactionnel contient environ 40% de benzène, 40% % d'éthylbenzène et 20 % de diéthylbenzène, de triéthylbenzène et de produits plus fortement alkylés. Le composé organo-aluminique n'est pas miscible avec le mélange réac tiontele Dans un récipient séparateur disposé en aval du réacteur, il se forme deux phases, ce qui permet de séparer le com posé organo-aluminique de poids spécifique supérieur et de le ramener dans le réacteur comme composant à activité catalytique. Le mélange réactionnel, de poids spécifique inférieur, contient en suspension encore environ 0,01 à 0,1 % en poids de chlorure d'aluminium qui doit être éon ni Cela s'effectue selon l'invention par un traitement par de l'ammoniac que l'on introduit avantageusement sous forme gazeuse en excès dans le mélange réactionnel. I1 se forme alors un complexe d'aluminium et d'ammoniac qui est insoluble dans le mélange réactionnel. I1 a probablement la formule Â cause de la faible teneur en eau des matières de départ, il peut en outre contenir aussi des hydroxychlorures de l'aluminium. On sépare alors mécaniquement le précipité de l'éthylbenzène brut en utilisant à cet effet les procédés de séparation usuels tels que décantation, centrifugation ou filtration. On opère de préférence avec uB épaississeur de boues; la fraction prédominante de l'éthylbenzène brut purifié s'écoule alors, et l'on soutire une boue constituée par l'éthylbenzène brut résiduaire et le oomplexe d'aluminium et d'ammoniac. Comme traitement ultérieur du complexe, on peut le décomposer, par exemple par voie thermique, à des températures comprises entre 150 et 2500G avec formation de chlorure d'aluminium et d'ammoniac, ou en le traitant par de faibles quantités d'eau, ce qui donne lieu à la formation d'alumine hydratée solide, d'ammoniac gazeux et d'une solution aqueuse de chlorure d'ammonium. Cette solution aqueuse, généralement mélangée avec de l'éthylbenzène brut, est soumise à une séparation de phases; on concentre la phase aqueuse qui est utilisable pour la production de chlorure d'ammonium. L'alumine hydratée solide formée peut également être déshydratée et transformée de nouveau en chlorure d'aluminium. Le procédé selon l'invention supprime toutes les opérations de lavage et par conséquent l'obtention d'eaux résiduaires inutilisables. L'éthylbenzène brut contient tout au plus des traces d'eau et peut par conséquent être amené immédiatement à la distillation. Exemple Dans un réacteur à pression résistant aux acides, on prépare d'abord à partir de AlC13 anhydre, de C2H5C1 et de di- ou de polyétbylènebenzène 1 500 kg de catalyseur qui est constitué par un composé organo-aluminique et a une teneur en ÂlCl3 de 30 ffi En recyclant constamment par pompage, on ajoute ensuite en continu 4 000 kg de benzène et 500 kg d'éthylène par heure. L'addition-de l'éthylène au benzène progresse de manière quanti tative Simultanément, Simultanément, 800 kg de di- et de polyéthylbenzène sont transformés en éthylbenzène par transalkylation. Les deux réactions ont lieu à une température de 130 à 135 C et sous une pression effective de 2,5 atm. Pour maintenir la concentration du catalyseur, on ajoutez par heure, 18 kg de alCl3 anhydre et 1,8 kg de chlorure d'éthyle. Le produit sortant du réacteur contient, en plus de 1 500 kg de composé organoaluminique, 5 300 kg dléthylbenzene brut dont la composition est la suivante environ 40 % de benzène environ 40 % dtéthylbenzène environ 15 % de diéthylbenzène environ 5 % de polyéthylbenzène et de résidu La séparation du composé organo-aluminique du mélange réactionnel s'effectue après le refroidissement à 600C dans un récipient. Tandis que le complexe plus lourd est ramené dans le réacteur, le complexe dissous ou dispersé dans l'éthylbenzène brut doit etre éliminé avant la distillation. Le procédé utilisé jusqu'à présent exigeait deux lavages, et consistait à éliminer d'abord la partie principale du AlC13 mis en oeuvre par un lavage à l'eau avec formation d'eaux résiduaires contenant du chloroaluminate, puis à faire passer le reste en solution comme aluminate à l'aide de lessive de soude. Dans le procédé selon l'invertion, l'éthylbenzène brut est purifié à l'aide de 16 kg/h d'ammoniac gazeux. Il se forme par heure 33 kg d'un précipité floconneux dans lequel A1013 se trouve principalement sous forme d'ammoniacate (AlCl3 . 6NH3) La précipitation est quantitative, c 'est-à-dire qu'après la filtra tison; on ne trouve dans l'éthylbenzène brut qu'une quantité de AlCl3 inférieure à I ppm. L'avantage de ce procédé réside dans la suppression de la formation d'eaux résiduaires inutilisables et dans la possibilité de récupérer AlCl3 anhydre par traitement du précipité. R E V E N D I C A A I O N S 1.- Procédé de préparation d'éthylbenzène par réaction de benzène et d'éthylène en présence de chlorure d'aluminium comme catalyseur, séparation de phases entre la majeure partie, plus dense, du composé organo-aluminique formé et le mélange réactionnel plus léger, et séparation de cette couche, caractérisé prr le fait qu'on traite le mélange~réactionnel contenant encore des reste-s du composé organo-aluminique par de l'ammoniac avec formation d'un complexe d'aluminium et d'ammoniac insoluble dans le mélange réactionnel et on sépare ce complexe. 20- Procédé selon la revendication 1, dan;: lequel on décompose le complexe d'alun niuia et d'ammoniac à l'aide d'eau et on traite ensuite l'alumine hydratée et le chlorure d'ammonium obtenus comme produits de décomposition.