Brevet FR2463759A1 — publié le 19810227

-1- L'invention concerne généralement des procédés dintroduo- tiondtinhibiteurs de polymérisation. Plus spécialement, l'invention concerne un procédé dlintroduction d'un inhi- biteur de polymérisation dans un styrène, lorsqu'il est distillé des produits de réaction de son procédé de prépa- ration. Les styrènes sont des composés extrêmement utiles industriellement comme matières premières de produits tels que les polystyrènes, les caoutchoucs synthétiques et les résines de polyester et on les obtient ordinairement par déshydrogénation de l'éthylbenzène. Les produits de réaction comprennent principalement un mélange de styrène et diéthylbenzène, Par conséquent, pour les usages indus- triels, il est nécessaire d'opérer la séparation de ce mélange pour obtenir un styrène de grande pureté. En général, on conduit la séparation et la purification par distillation. Etant donné que les styrènes,tels que le styrène (C8H8), les styrènes substitués et le divinylben- zène ont la propriété de polymériser facilement, on conduit ordinairement cette distillation en présence d'tun inhibiteur de polymérisation, On a fait antérieurement diverses études sur le choix et l'utilisation de leinhibiteur de polymérisation, mais on a rencontré des difiîcultés. Par exemple, lorsqu'on utilise le soufre, il se pose un problème de pollution de l'environ- nement au moment de la combustion du résidu de distillation contenant le soufre. Des inhibiteurs de polymérisation, tels que le 4tertiobutylcatéchol et le 2.4-dinitrophénol ne présentent pas dnas tous les cas des propriétés inhibi- trices suffisantes aux températures de distillation. Des composés nitrosés, particulièrement des nitroso- phénols, présentent de grandes propriétés inhibitrices et sont d'excellents inhibiteurs de polymérisation, mais leur inconvénient est qu'ils sont peu solubles dans les composés aromatiques tels que le styrène. Afin d'empocher la polymérisation dans la colonne à distiller, il faut que l'inhibiteur ait non seulement de grandes propriétés d'inhibition, mais encore une bonne -2- solubilité. La raison en est qu'une bonne solubilité favorise fortement la manifestation de l'activité de l'inhibiteur de polymérisation et permet en outre d'amener l'inhibiteur de façon continue et, de plus, régulière, à un débit constant, en dissolvant l'inhibiteur dans le styrène, l'éthylbenzène, etc... En conséquence, il existe un besoin urgent d'un procédé permettant d'améliorer la solubilité des nitroso- phénols de manière à les amener en continu à un débit constant. On a trouvé qu'il est possible de résoudre le problème ci-dessus en introduisant un inhibiteur de polymérisation formé d'un nitrosophénol sous la forme d'une solution dans un solvant. Selon l'invention, en résumé, on propose un procédé d'introduction d'un nitrosophénol comme inhibiteur de polymérisation dans une section de distillation servant à séparer et à purifier un styrène à partir du produit de réaction obtenu dans la préparation du styrène, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on introduit le nitro- sophénol sous la forme d'une solution dans un solvant qui peut être (A) au moins un solvant choisi parmi les alcools, cétones et aldéhydes qui sont à l'état liquide et ont un point d'ébullition de 100 0C au maximum ou (B) un mélange du solvant (A) et d'un composé aromatique. Grâce au procédé de l'invention, on peut amener le nitrosophénol en continu à un débit constant sans diminuer ses propriétés inhibitrices et il ne se produit pas d'in- convénients tels que l'obstruction du dispositif d'alimen- tation qui tend à se produire lorsqu'on introduit un inhibiteur sous forme de poudre. La nature et l'utilité de l'invention ainsi que d'autres particularités de celle-ci apparattront plus clairement dans la'description détaillée ci-après qui se termine par des exemples de référence et un exemple cons- tituant un mode d'exécution préférentiel de l'invention. 1- Le nitrosophénol comme inhibiteur On utilise comme inhibiteur de polymérisation, dans la -3- présente invention, un nitrosophénol. Les nitrosophénols sont des tautomères des benzophénone-oximes. En conséquence, le mot unitrosophénol", employé ici, s'étend également aux tautomères. Les nitrosophénols pouvant servir dans l'invention sont, d'une part, des nitrosophénols non substitués sur le noyau, particulièrement le p-nitrosophénol, d'autre part des nitrosophénols substitués sur le noyau, particu- lièrement par des groupes alkyle inférieur ( de l'ordre de C1 à C4), et surtout des nitrosophénols méthylés. Des exemples spécifiques sont le 2méthyl-p-nitrosophénol, le 3-méthyl-p-nitrosophénol et le 2,3,5-triméthyl-p-nitroso- phénol. 2.. Solvants Les solvants appropriés à l'invention sont des alcools, cétones, aldéhydes etc... qui sont liquides à la tempéra- ture ambiante et à la pression atmosphérique et ont des points d'ébullition ne dépassant pas 100 C. Des exemples précis de solvants appropriés sont des monoaleools contenant 1 à 3 atomes de carbone environ, particulièrement le méthanol, l'éthanol et le propanol, des monocétones contenant an total 3 à 5 atomes de carbone environ, perticulièrement l'acétone, la méthyl-éthylcétone et la méthyl-isopropylcétone et des monoaldêhydes contenant 3 ou 4 atomes de carbone, particulièrement le propional- déhyde, le butylaldéhyde etc.. Si l'on choisit ces solvants, c'est principalement parce que non seulement les nitrophénols sont solubles dans ceux-ci, mais qu'en outre, on peut facilement séparer ces solvants par distillation de l'éthylbenzène, du sty- rène etc.. et que m8me lorsque le benzène, le toluène etc, sont en même temps présents, ces solvants n'ont pas d'effet nuisible sur un procédé de post-traitement, par exemple de désalkylation. Parmi les solvants énumérés ci-dessus, le méthanol est particulièrement désirable. En outre, comme composés aromatiques utilisables en même temps que les solvants ci-dessus, on peut utiliser -4- le benzène, le toluène, liéthylbenzène, le styrène, les mélanges dtéthylbenzène et de styrène, etc... Si l'on utilise une quantité excessive d'hydrocar- bures aromatiques,la solubilité du nitrosophénol diminue. Pour cette raison, il est désirable que la quantité de celui-ci, en volume, représente au plus 20 fois, en parti- culier au plus 10 fois celle de l'alcool, de la cétone, de l'aldéhyde etc... On utilise le nitrosophénol sous forme de solution dans le solvant décrit plus haut, à une concentration de l'ordre de 5 à 30%, de préférence de 5 à 20%, à une tempé- rature comprise entre la température ambiante et 500C. Les quantités ici exprimées en pourcentage ou en parties par million (ppm) s'entendent en poids,sauf indication contraire. Un nitrosophénol introduit de cette façon est ordi- nairement efficace comme inhibiteur de polymérisation lorsque la température dans-la colonne à distiller est de à 12000, à une concentration de l'ordre de 10 à 100 ppm. 3- Les styrènes et leur stabilisation Outre le styrène non substitué (C8H8), des styrènes représentatifs sont des styrènes substitués sur le noyau et/ou sur la cha ne latérale, particulièrement des styrènes méthylés comme le vinyltoluène par exemple. On prépare typiquement un styrène de ce genre par déshydrogénation de l'éthylbenzène correspondant. En pareil cas, comme indiqué plus haut, on l'obtient. sous la forme d'un mélange du styrène et de l'éthylbenzène. Ordinairement, on fait passer ce mélange, pour le purifier, par une première colonne o distillent les produits légers comme le benzène et le toluène, par une deuxième colonne o dis- tille l'éthylbenzène qui n'a pas été éliminé, et par une troisième colonne o l'on obtient à la tète de la colonne le styrène débarrassé des produits plus lourds. On peut pratiquer l'invention pendant que l'on amène l'inhibiteur à l'une quelconque des première, deuxième et troisième colonnes. Typiquement, il est commode d'ajouter la solution d'inhibiteur au styrène brut, quand on amène -5- celui-ci à la première colonne, ou d'amener la solution d'inhibiteur à la première colonne selon l'invention. Pour indiquer plus complètement la nature et l'utili- té de l'invention, on la décrira maintenant à propos dtexempleu-de référence et d'un exemple d9exécution, mais il est entendu que l'invention n'y est pas limité. ExemDle de référence 1 On a trouvé que les solubilités du p-nitrosophénol dans l'éthylbenzène sont les Suivantes: 0,02% à 300C et 0,05% à 50oC. LIreMole de référence 2 Les solubilités du p-nitrosophénol à 306C dans les solvants suivants sont respectivement les suivantes: Solvant (rapport de volume) Solubilité,% méthanol éthylbenzène 1: 0 11,5 I1: 5 6,5 I s 10 3,0 I: 15 2,0 BExemle de réf6rence Dans un ballon à fond rond de 100 ml à trois tubulures, on introduit 40m1 de styrène monomère (o8H8) purifié et une solution à 5%e de p-nitrosophénol dans un mélange de méthanol et dt'th7lbenzène (rapport de volume 1: 5), de façon que la concentration de p-nitrosophénol soit de 100Oppm. On chauffe cette solution à 110 C et on mesure périodique- ment le taux de polymérisation. On trouve que le taux de polymérisation est de 01% au bout d'une heure et de 0,25% au bout de 2 heures. On effectue cette mesure du taux de polymérisation par une méthode à courbe d'étalonnage en utilisant la chro- matographie sur gel. EXEMPLE 1 Dans un produit de réaction liquide contenant du styrène, ayant la composition indiquée ci-dessous et prove- nant d'un réacteur de déshydrog6nation d'une installation de fabrication de styrène, on introduit une solution à 5% de p-nitrosophénol dans un mélange méthanol/éthylbenzène -6_ (rapport de volume 1:5) de manière à porter la concentra- tion de p-nitrosophénol à 200 ppm relativement au styrbne. Composition du produit de réaction liquide (déterminée par chromatographie gazeuse) Benzène 0,6% Toluène 2,4% Ethylbenzène 56,0% Styrène 40,5% Reste 0,5% Puis, au moyen d'un appareil à distiller à trois colonnes, on divise d'abord ce produit en une fraction de benzène et de toluène et une fraction dtéthylbenzène et de styrène. Ensuite, on sépare lléthylbenzène et le styrène. Enfin, on chasse le styrène par la tète de la colonne. Le rendement de styrène est de 98,2%. Les conditions de distillation sont indiquées ci-après. Diamètre intérieur de la colonne à distiller: 3cm Débit de produit de réaction liquide: 500ml/h Température du bas de la colonne: 107e0 Nombre de Tanx de plateaux reflux Séparation de la fraction benzène-toluène et de la fraction éthylbenzène- styrène Séparation de l'éthylben- zène et du styrène Séparation du styrène et des substances peu volatiles 7,0 ,5 1,0 Dans cette opération, on introduit le p-nitrosophénol sous forme de solution et de façon très régulière. --7- REVENDICATIONS 1.- Procédé d'introduction dtun nitrosophénol comme inhibiteur de polymérisation dans une section de distil- lation servant à séparer et à purifier un styrène à partir du produit de réaction obtenu dans la préparation du styrène, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on introduit le nitrosophénol sous la forme d'une solution dans un solvant qui peut être (A) au moins un solvant choisi parmi les alcools, cétones et aldéhydes qui sont à l'état liquide et ont un point d'ébullition de 1000 au maximum ou (B) un mélange du solvant (A) et d'un composé aromatique. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le nitrosophénol est le p- nitrosophénol, le 2-méthyl-p-nitrosophénol, le 3-méthyl-p-nitrosophénol ou le 2, 3, 5-triméthyl-p-nitrosophénol. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le solvant (A) est le méthanol. 4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le composé aromatique est le benzène, le toluène, l'éthylbenzène, le styrène ou un mélange de ces corps. 5.-- Procédé selon ltune des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on utilise uniquement le solvant (A). 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le solvant est formé d'un mélange du solvant (A) et d'un composé aromatique repré- sentant 20 fois le volume du solvant (A). 7.- Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on dissout le nitrosophénol dans le solvant à une concentration de 5 à 30%o en poids, entre la température ambiante et 500C.