Brevet FR2555570A1 — publié le 19850531

L 55570 L'objet de la présente invention est un procédé de prépara- tion d'une nouvelle composition du nickel bivalent soluble dans les hydrocarbures et contenant un anion halogénoacétate. On sait que les carboxylates de nickel bivalent dérivés d'acides à chaîne courte, c'est-à-dire comportant moins de 5 atomes de carbonetels que les acétate, propionate, butyrate et leurs déri- vés halogénés tels que chloroacétate, dichloroacétate, trichloroacé- tate, trifluoroacétate sont, dans des conditions normales de tempéra- ture, pratiquement insolubles dans les hydrocarbures. Par contre les carboxylates de nickel bivalent dérivés d'acides à longues chaînes, c'està-dire comportant plus de 5 atomes de carbone et de préférence comportant une ramification, sont solubles dans les hydrocarbures et même totalement miscibles avec eux; tel est le cas par exemple de l'é- thyl-2 hexanoate de nickel. Il a été décrit dans le brevet français n 2. 464.243 un moyen de solubiliser l'anion halogénoacétate lié au nickel grâce à la préparation d'un sel mixte dans lequel le nickel est lié par une de ses valences à l'anion halogénoacétate et par l'autre à l'anion d'un acide carboxylique à longue chaîne, c'est- à-dire comportant au moins 5 atomes de carbone. Cependant, la présence dans un dérivé halogénoacétique du ni- ckel d'un anion dérivé d'un acide carboxylique à longue chaîne est la cause d'un coût additionnel de fabrication et d'autre part présente par- fois des inconvénients lors de leur utilisation. C'est ainsi que dans une de ces utilisations, les sels de nickel contenant l'anion halogénoacetate sont mis en réaction avec des halogènures d'alkylaluminium en solution hydrocarbonée pour catalyser la dimérisation des oldfines en phase liquide; un des moyens d'éliminer les composés inorganiques pré- sents dans le milieu en fin de dimérisation consiste en une extraction par une solution aqueuse de soude; la présence lors de cette étape d'un anion carboxylate à longue chaîne conduit, en raison des propriétés ten- sioactives de son dérivé sodique,à des mousses qui nuisent à la sépara- tion des phases. L'objet de la présente invention est donc de proposer une méthode de préparation d'une nouvelle composition du nickel bivalent, soluble dans les hydrocarbures, contenant l'anion halogenoacétate et ne contenant pas d'acide ou d'anion carboxylate à plus de 5 atomes de carbone. Il a été découvert que l'interaction d'au moins un composé inorganique de nickel bivalent avec un acide halogénoacétique au sein d'un ester d'acide carboxylique conduit à une composition liquide so- luble dans les hydrocarbures. Ceci est d'autant plus inattendu que les dérivés inorganiques du nickel qui sont mis en oeuvre et que les halo- génoacetates de nickel à la formation desquels on peut s'attendre, sont totalement insolubles dans les hydrocarbures dans les conditions normales de température. Le composé minéral du nickel utilisé selon l'invention, est par exemple un carbonate, un bicarbonate, un carbonate basique (hydro- xycarbonate), un hydroxyde ou un oxyde. L'acide halogénoacétique est par exemple l'acide monochlora- cétique, monofluoroacétique, dichloroacétique, trichloroacétique, di- fluoroacétique ou trifluoroacétique. Les esters d'acides carboxyliques utilisés selon l'invention répondent à la formule générale R1COOR2 dans laquelle R1 et R2 sont chacun un groupement alkyl ramifié ou linéaire comportant 1 à 5 atomes de carbone, R1 pouvant être également l'hydrogène, par exemple l'acé- tate de méthyle, le formiate de méthyle, l'acétate de n-butyle, l'acé- tate d'isobutyle, le propionate de méthyle, le formiate d'isopropyle. Selon l'invention, l'acide halogénoacetique est mis en oeuvre dans la proportion de 0,1 à 2 moles, de préférence de 0,5 à 1,5 moles par atome de nickel engagé. L'ester tel que défini ci-dessus est mis en oeuvre en quanti- té telle que pour 1 atome gramme de nickel engage, on utilise entre 0,1 et 10 litres d'ester et de préférence entre 0,2 et 2 litres d'es- ter. Au mélange des 3 composants ci-dessus définis, on peut éga- lement ajouter un acide carboxylique non halogéné renfermant au moins 3 atomes de carbone tel que l'acide butyrique, l'acide laurique, l'a- cide éthyl-2 hexanoTque, l'acide stéarique. Mais contrairement à ce qui est revendiqué dans le brevet francais n 2.464.243, l'addition de cet acide n'est pas indispensable pour obtenir la solubilité dans les hydrocarbures et d'autre part, il est utilisé dans un rapport mo- laire acide/nickel inférieur à 1, de préférence 0,1 à 0,9 mole d'acide carboxylique par atome de nickel. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, on in- troduittout en agitant vigoureusement, l'acide halogénoacétique dans le mélange préalablement formé par le composé du nickel et l'ester. La température de mélange est comprise entre l'ambiante et le point d'ébullition de l'ester sous la pression choisie, de préférence à reflux et en éliminant le gaz carbonique et l'eau éventuellement for- més au cours de la réaction. La réaction est poursuivie jusqu'à solu- bilisation complète du nickel, disparition totale de l'acide halogéno- acétique libre et fin de formation d'eau et/ou de gaz carbonique. L'in- troduction éventuelle de l'acide carboxylique non halogéné peut se fai- re soit avant l'introduction de l'acide halogénoacetique soit a tout moment de la réaction et même à la fin. On peut réaliser la réaction en présence d'un hydrocarbure tel que le pentane, l'hexane, l'heptane, l'octane ou leurs isomères et leur mélange ou le benzène, le toluene, les xylènes; l'hydrocar- bure peut alors être introduit en quantité variable, en debut, en cours ou en fin de réaction. L'hydrocarbure peut éventuellement servir à éli- miner l'eau de réaction. Les exemples suivants illustrent l'invention sans en limiter la portée: Exemple 1. On porte à reflux pendant 2 heures en éliminant l'eau qui se forme, un mélange de 10og (8.10-2 mole) de carbonate basique de nickel NiCO3, Ni(OH) 2, H20 avec 150 cm3 d'acétate de butyle et 6 cm3 (8.10-2 mole) d'acide trifluoroacétique. On obtient une solution nicellaire verte qui peut être diluée à volonté par l'heptane sans qu'on observe de précipitation. o20 Exemple 2. On répète l'exemple 1 en ajoutant en plus 4,4g (5.10-2 mole) d'acide butyrique. La solution obtenue de couleur verte, peut être diluée à vo- lonté par l'heptane sans qu'on observe de précipitation. Exemple 3. On répète l'exemple 2 à ceci près qu'on a remplacé l'acide trifluoroac6tique par 8.10-2 mole d'acide trichloracétique. On obtient le même type de solution micellaire qui contient la presque totalité du nickel introduit et qui peut être diluée à volonté dans les hydro- carbures. 2555 7 0 Exemple 4 Cet exemple ne fait pas partie de l'invention, mais illustre la nécessité d'opérer dans un ester pour obtenir le nickel en solution. On a porté à reflux dans 200 cm3 d'hexane un mélange de 10g du même carbonate de nickel et de 6 cm3 d'acide trifluoroacétique. On observe un dégagement rapide de gaz carbonique tandis que le milieu reste totalement incolore et que se forme un composé insoluble qui a été caractérisé comme étant du bistrifluoroacétate de nickel. Exemple 5 On a opéré comme dans l'exemple 2 à ceci près qu'on a remplaçé l'acétate de butyle par 150 cm3 de formiate de méthyle. On a obtenu une solution verte contenant la plus grande partie du nickel introduit. Exemple 6 On a opéré comme dans l'exemple 2 à ceci près qu'on a rempla- çé l'acétate de butyle par du butyrate d'éthyle. On a obtenu une solu- tion verte contenant la totalité du nickel introduit et qui peut être diluée à volonté dans de l'heptane. Exemple 7 On a utilisé la solution obtenue dans l'exemple 2 pour dimé- riser les butènes. Dans un système constitué de 2 réacteurs de 0,25 litre, montés en série et dont on peut assurer la régulation thermique, on introduit en continu à 45 C: 100g/h d'une coupe d'hydrocarbures en C4 contenant 72% de nbutènes; O,lmWh denickel sous la forme de la composition de l'exemple 1 dissoute dans de l'heptane et 1,5 m M/h de dichloroéthyl- aluminium dissous dans de l'heptane. L'effluent hydrocarboné du 2ème étage, dans le but d'éliminer les composants minéraux du catalyseur, est traité par une solution aqueuse de soude à 18% en poids et est ensuite lavé en continu par de l'eau, dans 2 réacteurs en série éga- lement d'un volume de 0,25 litre chacun. On n'observe pas de difficulté de décantation des phases en présence, et on recueille la phase hydrocarbonée correctement déminé- ralisée. Dans un essai comparatif pour lequel on avait utilisé le sel mixte trifluoracétate-éthyl-2 hexanoate de nickel à la place de la composition de l'exemple 2 on a observé la formation de mousses abondantes dans l'étage de lavage à l'eau et qui a empêché toute décantation cor- recte. Exemple 8 Dans un système réactionnel constitué de 2 étages en série d'un volume de 9 litres maintenus à 40 C et sous une pression de 2MPa, on introduit en continu 1OOOg/h d'une coupe contenant 95% de propylène, ,5 m M/h de dichloroéthylaluminium en solution dans de l'heptane et 0,55 m M/h de nickel sous la forme de la composition de l'exemple 2 dissoute dans de l'heptane. En régime stationnaire, la conversion ob- servée dans le ler étage est de 90,1% et celle du 2ème étage de 96,5%. L'effluent est traité par une solution aqueuse de soude à 20% puis par de l'eau. On observe une bonne décantation entre les phases hydrocarbo- nee et aqueuse. REVENDICATIONs 1. Nouvelle composition de nickel bivalent soluble dans les hydrocar- bures et caractérisée en ce qu'elle est préparée par l'intéraction: - d'au moins un composé minéral de nickel bivalent; - d'au moins un acide halogénoacétique; - et d'au moins un ester de formule générale R1COOR2 dans laquelle R1 est l'hydrogène ou un radical alkyle de 1 à 5 atomes de carbone et R2 est un radical alkyle de 1 à 5 atomes de carbone. 2. Composition selon la revendication 1 dans la préparation de la- quelle l'acide halogénoacétique est mis en réaction à raison de 0,1 à 2 moles par atome de nickel du composé minéral et l'ester est en proportion de 0,1 à 10 litres par atome de nickel du composé minéral. 3. Composition selon la revendication 1 dans la préparation de la- quelle l'acide halogénoacétique est mis en réaction à raison de 0,5 à 1,5 mole et l'ester en proportion de 0,2 à 2 litres par atome de nickel du composé minéral. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans la préparation de laquelle le composé minéral de nickel est un carbo- nate, un bicarbonate, un carbonate basique, un oxyde ou un hydroxyde. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans la préparation de laquelle le composé minéral de nickel est un car- bonate basique de nickel. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans la préparation de laquelle l'acide halogenoacétique est l'acide tri- -fluoroacétique. 7. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans la préparation de laquelle un acide carboxylique non ha-logéné renfermant au moins 3 atomes de carbone est également mis en réaction, la propor- tion de cet acide étant inférieure à i mole par atome de nickel. 8. Composition selon la revendication 7 dans la préparation de la- quelle l'acide carboxylique non halogéné est en proportion de 0,1 à 0,9 mole par atome de nickel.