Brevet FR2467187A1 — publié le 19810417

- 1 - L'invention a pour objet une amélioration du procé- dé de fabrication de la naphtoquinone-1,4, plus précisément du procédé qui consiste à oxyder le naphtalène au moyen d'une solution sulfurique de sels cériques. L'oxydation du naphtalène par les sels cériques est connue depuis de très nombreuses années (USP 729502 déposé le 26 Mai 1903). Les composés du cérium (IV) se sont révélés les oxydants les plus actifs et les plus sélectifs, eu égard, par exemple, aux composés du vanadium (V), du chrome (VI) et du manganèse (III ou VII). Cette oxydation chimique est le plus souvent, pour des raisons économiques, associée à une régénération électrochimique de l'oxydant. Le brevet français N 1.591.651 déposé le 23 Octobre 1968, est représentatif de cette technique. Pour faciliter la séparation des produits, il a été suggéré d'utiliser un solvant non miscible à l'eau: le naphtalène est dissous dans ce solvant et l'oxydant est en solution aqueuse. Les deux phases sont émulsionnées dans le réacteur d'oxydation puis séparées dans un décanteur. La phase aqueuse retourne à la cellule d'électrolyse, alors que la phase organique est traitée pour extraire la naphtoquino- ne. La mise en oeuvre d'un tel procédé comporte beaucoup d'inconvénients: - il n'est pas possible de trouver un solvant totalement inerte: ainsi lorsqu'on utilise une paraffine lourde, il faut opérer en l'absence d'air car il se produit une auto- oxydation du solvant qui génère des sous-produits; ceux-ci s'accumulent sous forme de crasse dans le décanteur et en bloquent le fonctionnement. De plus cette oxydation parasite produit vraisemblablement des peroxydes dangereux. - il est difficile d'éviter totalement l'entratnement de - 2 - solvant dans la phase aqueuse; la solubilité même faible de celui-ci peut créer au niveau de la cellule des diffi- cultés technologiques (sensibilité des matériaux plastiques, des diaphragmes aux solvants organiques). - la productivité du procédé est limitée par la solubilité du produit souvent différente de celle du réactif. C'est le cas du couple naphtalène/naphtoquinone. Or, il a été trouvé, conformément à la présente invention faite dans les services de la demanderesse, qu'il est possible d'éviter l'utilisation de solvant. Le procédé selon l'invention a donc pour objet un procédé pour la fabrication de naphtoquinone-1,4 par oxyda- tion du naphtalène au moyen des sels de cérium (IV) carac- térisé en ce que le naphtalUne à l'état pulvérulent est mis en suspension dans la solution du sel cérique au moyen d'un agent dispersant. En vue de la réalisation du procédé selon l'inven- tion, on utilise de préférence des agents tensio-actifs anioniques ou nonioniques. Comme tels, on peut citer les alkyl-sulfates ou alkylsulfonates, les produits issus de la condensation d'un substrat hydrophile sur un oxyde d'olé- fine. La quantité d'agent dispersant se situe généralement entre 0,01 et 0,5 % en poids du naphtalène mis en oeuvre. Pour des raisons économiques, il n'y a pas intérêt à augmen- ter cette proportion. Le naphtalène pulvérulent utilisé est constitué pratiquement de particules ayant une dimension moyenne inférieure à 25 9m. Comme sels de cérium (IV) utilisables dans le pro- cédé selon l'invention, on peut citer le sulfate, le nitra- te, l'acétate, le chlore ou le fluoroacétate, etc... 2467187. - 3 - Dans les solutions de chacun de ces sels dans l'acide sulfurique ou l'acide nitrique, on ajoute le disper- sant et le naphtalène à l'état de poudre. Le mélange est agite suivant tout moyen connu pour obtenir une suspension homogène. La transformation en naphtoquinone-1,4 s'effectue, ainsi qu'il est connu dès la température ambiante mais est accélérée sous l'action d'une élévation de la température. La s6paration du produit est effectuée alors très simplement par décantation, filtration ou centrifugation et la phase aqueuse est renvoyée à la cellule d'6lectrolyse pour régéné- rer l'oxydant. La régénération est conduite suivant les pro- cédés habituels (par exemple: Chemical Engineering, Juin 5, 1967, pages 126-135; brevet américain 3.486.992; Document ORNL - TM - 657 R.E.Mc Henry (février 1965): "Separation of cerium from other rare earths by electrolytic oxidation and differential extraction"; Przemysl. Chem. 44 (5) 239-43 (1965) Lucja Kohman et Mieczyslaw Pezec: "Electrolytic oxi- dation of Ce (III) to Ce (IV)"; USP 3.413.203, 18 AoOt 1965 "Electrolytic oxidation of cerium"; Technol. Rept. Osaka Univ. 10 na 363-391, 261-9 (1960), Toshio Ishino et Jiro Shiokawa: "Oxidation of cerium by electrolysis". Le procédé selon l'invention constitue un perfec- tionnement appréciable à la fabrication de la naphtoquinone- 1,4 en ce sens qu'il permet, en particulier, d'obtenir une accélération significative de la vitesse d'attaque du naph- talène; le gain de temps, mis en évidence par les exemples ci-dessous, conduit à une économie importante au stade de l'exploitation en continu du procédé d'oxydation du naphta- lène. EXEMPLE 1. On introduit 6 g de naphtalène pulvérulent (diamètre moyen 25 im) dans 1 200 ml d'une solution sulfurique (100 g/1) 2467187; - 4 - de cérium (IV) titrant 0,25 mole de Ce par litre, fortement agitée (1 700 t/mn) à la température de 550C: la moitié de l'oxydant est consommée en 35 minutes et 86 % de l'oxy- dant sont consommés en 120 minutes. EXEMPLE 2. Dans 50 cm3 de solution cérique ayant la composition de celle de l'exemple 1, on introduit 6 g de naphtalène et mg du condensat du nonylphénol (1 mole) sur l'oxyde d'éthylène (10 moles d'OE) et disperse sous ultra-sons. Cette dispersion est mélangée sous agitation dans le réac- teur dans les conditions de l'exemple 1: la moitié de l'o- xydant est consommée en 10 minutes et 86 % de l'oxydant sont consommés en 30 minutes. EXEMPLE 3. On introduit 2,4 g de naphtalène micronisé (diamètre moyen 10 9m) dans 450 ml de la solution sulfurique de cérium (IV) à 0,25 mole par litre agitée modérément (580 t/mn) à la température de 550C: la moitié de l'oxydant est consom- mée en 45 minutes et 86 % de l'oxydant sont consommés en 180 minutes de réaction. EXEMPLE 4. On effectue une prédispersion de 2,4 g de naphtalàne micronisé (10 tm) dans 10 ml de la solution cérique de l'e- xemple 1 en présence de dodecyl-benzène-sulfonate de sodium à raison de 0,5 % par rapport au naphtalène; cette suspen- sion est introduite dans le réacteur dans les conditions de l'exemple 3: la moitié de l'oxydant est consommée en 10 minutes et 86 % de l'oxydant sont consommés en 25 minutes. EXEMPLE 5. On introduit 2,4 g de naphtalène broyé (diamètre - 5 - moyen 25 lm) dans la solution sulfurique de cérium (IV) dans les conditions de l'exemple 3: la moitié de l'oxydant est consommée en 70 minutes et 86 % de l'oxydant sont con- sommés en 200 minutes de réaction. EXEMPLE 6. On effectue une prédispersion de 2,4 g de naphta- lène broyé (diamètre moyen 25 'm) avec 0,5 % de dodecyl- benzne-sulfonate de sodium et introduit cette suspension dans le réacteur, dans les conditions de l'exemple 3. La moitié de l'oxydant est consommée en 12 minutes et 86 % de l'oxydant sont consommés en 30 minutes. EXEMPLE 7. On reprend les conditions de l'exemple 6 mais avec 0,1% seulement de dispersant: la moitié de l'oxydant est consommée en 16 minutes et 86 % de l'oxydant sont consommés en 45 minutes. EXEMPLE 8. On reprend les conditions de l'exemple 6 en utili- sant comme dispersant le produit résultant de la condensation du nonylphénol (1 mole) avec l'oxyde d'éthylène (10 moles); la moitié de l'oxydant est consommée en 17 minutes et 86 % de l'oxydant sont consommés en 45 minutes. -6- R E V E N D I C A T I O N S 1. Perfectionnement à la fabrication de la naphtoquinone- 1,4 par oxydation du naphtalène au moyen des sels de cérium (IV) caractérisé en ce que le naphtalène à l'état pulvéru- lent est mis en suspension dans la solution du sel cgrique au moyen d'un agent dispersant. 2. Procédé tel que défini sous t1) dans lequel l'agent dispersant est un dispersant non-ionique. 3. Procédé tel que défini sous 1) dans lequel l'agent dispersant est un dispersant anionique.