Brevet FR2338913A1 — publié le 19770819

La présente invention est relative à un procedé de purification de composés alkyl-aromatiques obtenus par une réaction de Friedel-Crafts entre des composés aromatiques et des oléfines, en présence d'un catalyseur au chlorure d'aluminium, procédé consistant à précipiter le complexe de catalyseur par l'ammoniac. On fabrique les composés aI kyl -aromatiques à l'échelle industrielle par une réaction de Friedel-Crafts, par exemple on fabrique I'éthylbenzene à partir de benzène et d'éthylène à l'aide de chlorure d'aluminium comme catalyseur et de chlorure d'hydrogène comme adjuvant. Le produit brut d'alkylation donné par cette réaction contient encore le complexe de catalyseur et du chlorure d'hydrogène qu'il faut éliminer avant la distillation. Cela s'effectue tout d'abord dans un récipient séparateur où l'on sépare le gros du complexe de catalyseur, plus lourd, par séparation de phases. Selon le procedé du brevet soviétique n" 309 570 et du DT-OS 2 365 175, on convertit au moyen d'ammoniac le complexe de catalyseur qui reste dans le produit brut d'alkylation après la séparation de phases en un composé insoluble dans le produit brut d'alkylation et ensuite on le separe mecanique- ment. Selon le procédé du brevet soviétique n" 309 570 déjà cité, on introduit l'ammoniac gazeux, à une température de 70à 80"C, dans le produit brut d'alkylation. Selon l'exemple du DT OS 2 365 175 déjà cite, on effectue la precipitation du compose d'aluminium apres le refroidissement à 609C. Le texte cite ne donne pas d'indications sur la quantité d'ammoniac introduite. Selon l'exemple du brevet soviétique n 309 570 déjà cité, on introduit de l'ammoniac en excès de 0,01 à 0,02 g/l de produit brut d'alkylation. Cela correspond à un pH de 9 à 10 dans l'extrait aqueux du produit brut d'alkylation. On ne trouve d'indications sur la pression lors de l'addition d'ammoniac ni dans le brevet soviétique n 309 570 ni dans le DT-OS 2 365 175 déjà cités. Il faut donc penser que les deux procédes sont conduits à la pression atmosphérique. Toutefois, les composés d'aluminium pue solubles que l'on obtient dans ces conditions, à une température de 60 ou 70 à 80"C, à un pH de 9 à 10 dans l'extrait aqueux et à une pression de zéro bar, ont le grand inconvénient d'être difficiles à filtrer. La vitesse de filtration est très réduite.Un autre inconvénient de ce procédé est que lorsqu'on introduit de l'ammoniac sans pression, il se forme de façon incontrôlée, dans le volume de gaz situé au-dessus du mélange réactionnel , du chlorure d'ammonium qui peut aussi se sublimer à haute température et se dépose dans les tuyaux et la robinetterie, ce qui peut conduire à des obstructions et diminue nettement, déjà au bout d'un temps court, les transferts de chaleur aux colonnes à distiller. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un procédé d'élimination du complexe résiduel de catalyseur, par addition d'ammoniac, qui soit exempt de ces inconvénients, qui donne des précipités faciles à filtrer et qui ne permette pas de dépôts incontrôlés de NH4Cl. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'on introduit de l'ammoniac dans le produit brut d'alkylation a) à une température de 40 à 70"C, de préférence de 50 à 60"C, jusqu'a un pH b) de 7 à 9 et, de préférence, de 7,5 à 8,5 et c) à une pression de 0,5 à 25 et, de préférence, de 2 à 5 bars. Pendant l'introduction d'ammoniac, on agite éventuellement le produit brut d'alkylation. Le produit brut d'alkylation à purifier par exemple un produit brut de la fabrication de l'éthylbenzène, du eumène ou du dibenzyltoluène, est obtenu par une réaction de Friedel Crafts, à l'aide d'AlCl3 comme catalyseur et de HCl comme adjuvant, à partir du benzene ou du toluène et de l'éthylène, du propylène ou du chlorure de benzyle, à une température de 70 à 1200C et à une pression de 1 à 2 bars. Pour régler la température de 40 à 70"C, de préférence de 50 à 600C, on refroidit le produit brut d'alkylation. On mesure le pH dans un extrait aqueux du produit brut d'alkylation. Pour régler le pH, on dose de façon déterminée une quantité d'ammoniac de 10 à 1000 ml par litre de produit brut d'alkylation. On porte la pression de 0,5 à 25 et, de préférence, de 2 à 5 bars à l'aide d'une pompe, avec maintien de la pression au moyen d'une valve étranglee, de préférence dans un système completement rempli de liquide. En combinant ces trois mesures, on obtient de façon surprenante un précipité facile à filtrer. L'avantage en est que l'on peut se contenter d'une petite surface de filtration et que, de la sorte,le processus de filtration peut être rendu économique. La réaction sur l'ammoniac à des températures inférieures à 40"C et à des temperatures supérieures à 70"C donne un précipité moins facile à filtrer. La pression et le pH influencent en outre l'aptitude à la filtration. On obtient une vitesse optimale de filtration si l'on conduit la precipitation par NH3 à une température de 40 à 6O0C, en particulier de 50 C, jusqu'à un pH de 7,5 à 8,5 et à une pression de 2 à 5 bars. En réglant le pH de façon déterminée, par exemple entre 7 et 8, on peut maintenir extrêmement faible la teneur du filtrat en constituants minéraux, par exemple entre 2 et 3 parties par million. La precipitation par l'ammoniac jusqu'à des pH supérieurs à 9 conduit à une plus forte teneur du filtrat en constituants minéraux. La cominaison selon l'invention procure un autre avantage, à savoir qu'il ne se dépose pas de chlorure d'ammonium dans les tuyauteries et la robinetterie. On évite donc les obstructions et le transfert de chaleur aux colonnes à distiller n'est pas diminue. Le procédé selon l'invention élimine les inconvénients de la purification de composés alkyl-aromatiques au moyen d'ammoniac. En vertu de sa teneur extrêmement faible en constituants minéraux, le produit brut d'alkylation obtenu dans ce procéde peut être directement soumis à la distillation. L'invention est décrite en détail dansles exemples non limitatifs qui suivent, dans lesquels les températures sont indiquees en degrés Celsius. EXEMPLE 1 Dans un récipient sous pression, pouvant être chauffé et muni d'un agitateur, d'un thermomètre et d'un manomètre, dans des quantites de 1000 g chaque fois de produit brut d'alkylation destiné à l'obtention d'éthylbenz-ène et qui presente un indice d'acide d'environ 1 dû au complexe de catalyseur entraîne lors de la séparation des phases et au chlorure d'hydrogène en excès, on introduit de l'ammon-iac à- des températures de 20 , 40 , 500, 70 et 100" jusqu'à des pH de 7, 8, 9 et 10 et à des pressions de zéro, 1, 3, 5 et 15 bars (voir tableau 1 à 4).On sépare à la température ambiante le précipité obtenu, en appliquant une dépression constante de 40 à 45 mm de Hg, sur une fritte de 4,5 cm de diametre avec un filtre Schwarzband. On sèche le gateau de filtration resté sur la fritte et on le pèse. On détermine par analyse quantitative la proportion de constituants minéraux dans le filtrat. On prend le temps de filtration comme mesure de la vitesse de filtration et donc de l'aptitude du précipite à la filtration. Les résultats des séries d'expériences de cet exemple sont réapitulés aux tableaux 1 à 4. Tabelau 1 : Influence de la température et du DH sur la vitesse de filtration à pression constante (pression atmos phérique) Température Vitesse de filtration (mn) à pH7 H8 PH9 PHlO 20 32 19 17 27 40 24 17 14 21 50 17 11 12 16 70 19 14 17 23 100 28 17 18 25 Tableau 2 :Influence de la température et de la pression sur la vitesse de filtration à pH constant (8) Température Vitesse de filtration (mn) à 0 bar 1 bar 5 bars 15 bars 20 19 17 16 21 40 17 15 14 19 50 11- 9 7 13 70 14 10 7 14 100 17 13 12 23 Tableau 3 :Influence du pH sur la teneur en constituants minéraux du filtrat Température Résidu minéral, parties en million H7 H8 H9 50 2 3 8 Tableau 4 :Influence de la température et de la pression sur la teneur en solides à pH constant (8) Température Solides, g/1000 g de produit brut d'alkylation à O bar 3 bars 20 1,05 1,20 40 1,01 1,23 500 0,99 1,22 70 0,86 1,20 100 0,58 1,21 La teneur en solides à 3 bars, plus élevée et uniforme dans l'intervalle de température, montre qu'il ne se produit pas de dépôts incontrôlés dans l'appareillage (par exemple par sublimation de NH4Cl). EXEMPLE~2 Selon les indications de l'exemple 1, dans 1000 g chaque fois de produit brut d'alkylation destiné à l'obtention de cumene et ayant un indice d'acide d'environ 2,5 dû au complexe de catalyseur entraîné lors de la séparation des phases et au chlorure d'hydrogène en excès, on introduit de l'ammoniac jusqu'à ce que le pH désire soit atteint. Les résultats des séries d'expériences de cet exemple sont récapitules aux tableaux 5 et 6. Tableau 5 : Influence de la température et du pH sur la vitesse de filtration à pression constante (pression atmosphé rique) Température Vitesse de filtration (mn) à : pH7 pH8 pH9 pH10 20 40 25 25 31 40 28 19 24 27 50 17 13 22 23 70" 21 16 27 26 100" 38 19 28 29 Tableau 6 :Influence de la température et de la pression sur la vitesse de filtration à pH constant (8) Température Vitesse de filtration (mn) à 0 bar 1 bar 5 bars 15 bars 20 25 23 21 29 40 19 13 11 21 500 13 8 6- 10 700 16 10 9 15 1000 19 17 16 23 EXEMPLE 3 Selon les indications de l'exemple 1 ou 2, dans 1000 g chaque fois de produit brut d'alkylation destiné à l'obtention de dibenzyltoluène qui a un indice d'acide de 4,3 dû au complexe de catalyseur entraîné et au chlorure d'hydrogène en excès, on introduit de l'ammoniac jusqu'à ce que le pH désiré soit atteint. Les résultats des séries d'expériences de cet exemple sont récapitulés aux tableaux 7 et 8. Tableau 7 : Influence de la température et du pH sur la vitesse de filtration à pression constante (pression atmosphé rique) Température Vitesse de filtration (mn) à H7 H8 20 25 19 20 50 20 11 13 1000 23 17 18 Tableau 8 : Influence de la pression et de la température sur la proportion de solides à pH constant (8) Température Solides, g/1000 g de produit brut d'alkylation Pression atmosphérique 3 bars 20 3,5 3,8 60 3,0 3,9 100" 1,8 3,7 REVENDICATIONS 1. Procédé de purification de composés alkyl-aromatiques obtenus par reaction de Friedel-Crafts avec le chlorure d'aluminium comme catalyseur et des adjuvants tels que le chlorure d'hydrogène et élimination du gros du catalyseur par séparation de phases, procédé consistant à neutraliser le complexe de catalyseur entraîné lors de la séparation de phases et le chlorure d'hydrogène en excès au moyen d'ammoniac et caractérisé par le fait que l'on introduit l'ammoniac à une température de 40 à 70"C jusqu'à un pH de 7 à 9 et à une pression de 0,5 à 25 bars. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on effectue la réaction sur l'ammoniac à une température de 50 à 60 C jusqu'à un pH de 7,5 à 8,5 et à une pression de 2 à 5 bars.