Brevet FR2291175A1 — publié le 19760611

invention concerne un procédé de purification du 1,4-butanediol. Plus particulièrement, elle concerne un tel pro cédé utilisant une distillation sous vide. Il est désirable de pouvoir produire du 1,4-butanediol contenant un minimum d'éau pour diverses utilisations, comme dans la fabrication de certaines fibres textiles. Toutefois, les procédés de distillation en plusieurs étapes classiques produisent de façon inhérente une certaine quantité d'eau et de tétrahydrofuranne par suite de la dégradation du 1,4-butanediol aux températures élevées. les procédés antérieures ne permettent généralement pas de produire du 1,4-butanediol contenant moins d'environ 0,2% en poids d'eau, et fréquemment la teneur en eau est beaucoup plus élevée. La demande de brevet allemand publiée avant examen n 2 Q55 892 décrit un procédé pour purifier le 1,4-butanediol, qui implique ltutilisation de plusieurs colonnes combinées de certaines façons. Il serait beaucoup plus désirable et éeonomi- que d'utiliser un procédé à une seule colonne permettant dtob- tenir des résultats équivalents ou supérieurs. le brevet des E.U.A. nO 2 686 818 décrit un procédé selon lequel on fait réagir du tétrahydrofuranne et de l'eau en présence d'un catalyseur et sous une pression élevée, puis on abaisse la pression dans la partie inférieure de la mgme colon ne et on sépare le butanediol liquide du tétrahydrofuranne et de l'eau résiduels par distillation. Le tétrahydrofuranne est généralement plus coûteux que le butanediol et, en consé quence, ne constitue pas un ingrédient de départ désirable pour la production de butanediol.En outre, la mise en oeuvre d1un tel procédé, dans lequel du butanediol liquide est sépare du tétrahydrofuranne et de l'eau dans un condenseur séparé dans des, conditions qui ne conduisent pas à la purification maximale du butanediol, ne constitue pas l'approche la plus désirable du point de vue industriel. La présente invention concerne un procédé de récupé ration de 1,4-butanediol contenant une quantité minimale d'eau à partir d'un mélange brut contenant 1 à 20% d'eau et dtimpure- tés organiques à bas points d'ébullition, 80 à 99% de 1,4-butane diol et 0,05 à 5% de goudronsorganiques à haut points d'ébulli- tion et de sels inorganiques combinés, qui consiste à passer le mélange brut dans une colonne de distillation fonctionnant sous une pression inférieure à la pression atmosphérique et munie d'un rebouilleur qui peut être extérieur à la colonne, à évacuer les produits de tCte de distillation et à retourner une partie de ces produits de tête sous forme d'un reflux, à passer la queue de distillatiox dans le rebouilleur, à évacuer du liquide à partir de la portion inférieure du rebouilleur, à faire passer les vapeurs provenant du rebouilleur dans la partie inférieure de la colonne de distillation, et à évacuer une por- tion des vapeurs passant du rebouilleur à la colonne de. distillation sous vide sous forme de 1,4-butanediol substantiellement pur. De préférence, la pression absolue dans la colonne de distillation est inférieure à environ 200 -mm de mercure, une condition optimale étant une pression de 100 mm de mercure en haut de la colonne. Lorsqu'on opère correctement, le procédé peut produire du 1,4-butanediol contenant moins d'environ 0,1% en poids d'eau La figure unique est une vue schématique montrant un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. La présente invention utilise une seule tour de distillation pour séparer le 1,4-butanediol des impuretés organiques à bas points d'ébullition et de l'eau sous forme de produit de tette de distillation, et des goudrons organiques et des sels inorganiques sous forme de queue de distillation. le tdtrahy- drofuranne produit par la décomposition du 1,4-butanediol sort de la colonne sous forme de produit de tête de distillation. Contrairement auprocédésde l'art antérieur dans lesquels le 1,4-butanediol est recueilli sous forme de produit de tete de distillation dans les étapes finales d'un procédé à distillations multiples, le 1,4-butanediol n'est pas recueilli sous forme de produit de tête dans le présent procédé. On atrouvé que le butanediol brut, lorsqu'il est chauffé, tend à se décomposer en eau et en tétrahydrofuranne. Egalement, dans la présente invention, on utilise des pressions inférieures à la pression atmosphérique pour permettre ltemploi de températures de distillation plus basses. Cela minimise également la décom- position du butanediol.De préférence, les pressions absolues dans la colonne de distillation sont maintenues au-dessous d'environ 200 mm de mercure. Un niveau de pression déeirable est d'environ 100 mm de mercure au sommet de la colonne et d'environ 120 mm de mercure au bas de la colonne. On peut utiliser n'importe quel type classique approprié de colonne de distillation. Dans un mode de réalisation préféré, on utilise une tour garnie d'anneaux en acier inoxydable équivalents à 12 à 14 plateaux théoriques. On pourrait aussi utiliser une tour avec des plateaux réels ou d'autres types de garnissage dans d'autres modes de réalisation préférés. Sur la figure, on voit que le butanediol brut arrive par un conduit 1 dans une tour comprenant une moitié supérieure 12 et une moitié inférieure 11. le butanediol brut a été chauffé dans un dispositif de préchauffage 17. Chacune des moitiés 11 et 12 est garnie d'anneaux en acier inoxydable, et ces deux moitiés sont, de préférence, séparées, par exemple, par des plateaux métalliques perforés ou par des grillages. Bien que les moitiés 11 et 12 puissent entre approximativement de même taille, il peut Otre-préférable, dans certains cas, que la profondeur garnie se trouvant au-dessous de l'entrée soit un peu plus grande que celle qui se trouve au-dessus de l'entrée, selon les besoins particuliers à satisfaire. le courant de tête de distillation arrive au condenseur de tête via le conduit 7. Un vide est appliqué au système par le conduit -8. Une partie du courant de tue constitué d'im- puretés organiques à bas points d'ébullition et d'eau est éliminé par le conduit 10, tandis que le reste est renvoyé à la moitié supérieure 12 de la colonne de distillation par le conduit 9. les proportions de produit passant dans les conduits 9 et 10 peuvent Entre réglées pour modifier le procédé et le produit rd- sultant. A partir de la moitié inférieure il de la colonne de distillation, un courant de produit de queue est envoyé par le conduit 2 au rebouilleur 13. Un conduit de purge 4 à la partie inférieure du rebguilleur sert à éliminer des matières indésirables incluant un courant liquide de goudrons organiques et de sels inorganiques. Un courant de vapeurs de 1,4-butanediol purifié est renvoyé par le conduit 3 à la moitié inférieure 11 de la colonne de distillation. A un endroit approprié de la moitié inférieure 11 de la colonne de distillation, un- conduit 5 sert à évacuer du 1,4butanediol purifié de la colonne. les vapeurs passent dans un séparateur par entraînement de vapeurs 14 ét dans un condenseur 15, puis dans un conduit 6 latéral d'évacuation du produit. On maintient un vide sur cette partie du système par l'intermédiai- re d'un autre conduit relié au condenseur 15. La position du conduit 5 sur la moitié inférieure Il de la colonne de distillation est une affaire de choix. De préférence, le conduit 5 se trouve à une hauteur inférieure à celle des deux ou trois premiers plateaux théoriques. En positionnantle conduit 5 au-dessus du fond de la colonne de distillation, on obtient une réduction supplémentaire de ltentraSnement d'impuretés à points d'ébullition élevés eut une meilleure séparation de ces impuretés et du 164-butanediol. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention est donné dans le tableau suivant, le débit d'évacuation du produit par le conduit latéral étant d'environ 135 Kg/h. Dans le tableau, BAD désigne le 1,4-butanediol et OH aésigne les produits de tdte. TABLEAU DENSITE DESCRIPTION DES COURANT DU FRESSION COURANTS CONDUIT Kg/h Temp., C mm de Hg Kg/m3 Alimentation de la 1 225 130 110 930 colonne Liquide vers le 2 417 177,8 129,2 874 rebouilleur Vapeurs sortant du 3 379 180,0 131,4 0,416 rebouilleur Purge inférieure 4 38,4 180,0 131,4 914 Vapeurs évaouées 5 135 177,8 129,2 0,416 latéralement Produit évacué 6 135 50,0 760,0 1013 latéralement Vapeurs arrivant au 7 166 152,0 90,0 0,192 condenseur d'OH Sortie du condenseur 8 5,8 68,0 90,0 0,08 d'OH Reflux 9 114 68,0 90,0 965 Elimination d'OH 10 45,6 68,0 90,0 965 TABLEAU (suite) COMPOSITION, % EN POIDS DESCRIPTION COURANT Produits à Produits à Goudrons DES DU BAD H2O bas points hauts points et COURANTS CONDUIT d'ébullition d'ébullition sels Alimentation de la 1 93,09 5,0 0,17 0,24 1,50 colonne Liquide vers le 2 rebouilleur Vapeurs sortant du 3 rebouilleur Purge inférieure 4 90,59 - - 0,63 8,78 Vapeurs évaouées 5 latéralement Produit évacué 6 99,66 0,07 0,05 0,22 latéralement Vapeurs arrivant 7 au condenseur d'OH Sortie du condenseur 8 2,77 95,85 1,38 - d'OH Reflux 9 Elimination d'OH 10 87,35 12,14 0,51 - - REVENDICATIONS 1.- Procédé pour récupérer du 1,4-butanediol contenant une quantité minimale d'eau à partir d'un mélange brut contenant, en poids, 1 à 20% d'eau et d'impuretés organiques à bas points d'ébullition, 80 à 99% de 1,4-butanediol, et 0,05 à 5% de goudrons organiques à pointsd'ébullition élevés et de sels inorganiques combinés, caractérisé en ce quton fait passer le mélange brut dans une colonne de distillation fonctionnant sous une pression inférieure à la pression atmosphérique et munie d'un rebouilleur, à évacuer les produits de tête de distillation, à envoyer les produits de queue de distillation au rebouilleur, à évacuer du liquide à partir du rebouilleur, à envoyer des vapeurs provenant du rebouilleur vers le bas de la colonne de distillation, et à évacuer des vapeurs provenant de la partie inférieure de la colonne de distillation sons forme de 1,4-butane- diol substantiellement pur. 2.- Proeédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'unie partie des produits de tête de distillation sont ren voyés à la colonne de distillation sous forme d'un reflus. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vapeurs évacuées à partir de la partie inférieure de la colonne de distillation sont une partie des vapeurs produites par le rebouilleur. 4.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne de distillation fonctionne sous une pression absolue inférieure à environ 200 mm de mercure. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne de distillation fonctionne sous une pression absolue d'environ 100 mm. 6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on recueille du 1,4butanediol contenant moins d'environ 0,1% en poids d'eau.