Brevet FR2939131A1 — publié le 20100604

Procédé de fabrication d'acide adipique La présente invention concerne un procédé de fabrication d'acide adipique mis en oeuvre dans des dispositifs réalisés en matériau résistant à la corrosion du milieu de synthèse. 10 L'acide adipique est un composé chimique important utilisé comme matière première dans la fabrication de nombreux produits et dans de nombreuses applications. Ainsi, l'acide adipique est utilisé comme composé intermédiaire pour la synthèse de composés macromoléculaires tels que les polyamides, plus particulièrement le PA6-6, les polyesters, polyuréthannes, par exemple. Cet article est également utilisé pour la fabrication de 15 plastifiant ou comme additifs. Plusieurs procédés de fabrication de l'acide adipique sont connus et exploités industriellement. Actuellement, le procédé principal exploité industriellement consiste à oxyder par l'oxygène le cyclohexane pour obtenir des composés intermédiaires 20 cyclohexanol et cyclohexanone, généralement un mélange de ces deux composés. Dans une étape ultérieure, les composés intermédiaires, cyclohexanol/cyclohexanone, sont oxydés en acide adipique par de l'acide nitrique, en présence d'un catalyseur L'acide adipique est récupéré et purifié par les techniques habituelles et 25 préférentiellement, par cristallisation. La réaction d'oxydation nitrique des composés intermédiaires est mise en oeuvre dans des dispositifs et réacteurs devant résister à la corrosion nitrique. Généralement, ces dispositifs et réacteurs sont construits en aciers spéciaux commercialisés pour leur 30 résistance à la corrosion nitrique. Toutefois, il est observé dans les conditions de température et la nature des composés présents dans le milieu d'oxydation du procédé de fabrication de l'acide adipique, un phénomène non négligeable de corrosion de ces aciers spéciaux.5 Ce phénomène de corrosion présente des inconvénients pour la fiabilité du matériel mais surtout introduit des impuretés métalliques dans l'acide adipique produit. De ce fait, le procédé de purification de l'acide adipique doit être adapté pour éliminer ces impuretés. Un des buts de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant de réaliser l'étape de fabrication de l'acide adipique, à savoir l'oxydation nitrique des composés cyclohexanone et cyclohexanol dans des dispositifs et réacteurs construits en un matériau limitant le phénomène de corrosion et donc diminuant la présence d'impuretés dans l'acide adipique produit. A cet effet, l'invention propose un procédé de fabrication d'acide adipique comprenant une étape d'oxydation par l'acide nitrique de composés cyclohexanol/cyclohexanone mise en oeuvre dans une installation comprenant au moins un réacteur et des dispositifs ou appareils, caractérisé en ce qu'au moins les parties du réacteur en contact avec le milieu réactionnel d'oxydation nitrique et, éventuellement, des parties des dispositifs et/ou appareils sont réalisés avec un matériau acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4 (1.4362) selon la nomenclature européenne. Ces aciers peuvent être commercialisés sous les désignations commerciales URANUS 35N ou SAF 2304. Par l'expression � au moins les parois en contact avec les milieux réactionnels �, il faut comprendre que les dispositifs ou réacteurs peuvent être réalisés totalement avec de l'acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4 ou seulement partiellement avec ce matériau. Dans ce dernier cas, les parties réalisées en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4 sont celles entrant en contact avec le milieu réactionnel ou les vapeurs et gaz provenant de ce milieu réactionnel. Ainsi, il a été constaté que le phénomène de corrosion des parois ou parties réalisées en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex type X2 CrNiN23-4 est absent ou très limité par rapport au phénomène observé avec d'autres aciers inoxydables commercialisés comme résistants à la corrosion nitrique, comme par exemple l'acier inoxydable austénitique de type AISI 304L. L'acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4 est un matériau dont la composition est définie dans les normes NF EN 10088-1 (ex NFA35-574) et NF EN 10028-7 applicables dans leur dernière révision. Le milieu d'oxydation nitrique du cyclohexanol et/ou cyclohexanone comprend de l'acide nitrique à une concentration comprise avantageusement entre 20 et 35% en poids, des composés métalliques formant le catalyseur d'oxydation nitrique ainsi que des composés métalliques présents dans le cyclohexanol et/ou cyclohexanone et correspondant aux catalyseurs utilisés dans l'oxydation du cyclohexane par l'oxygène ou la décomposition du peroxyde d'hydroxycyclohexyle. La réaction d'oxydation nitrique est mise en oeuvre à une température comprise entre 70 et 120 °C , et avantageusement entre 70 et 100°C, généralement sous une pression absolue comprise entre 1 bar et 5 bar. Selon l'invention, les réacteurs utilisés pour la réalisation de l'oxydation nitrique sont construits en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4. Il est également avantageux de réaliser les autres appareils et dispositifs de l'installation avec ce matériau acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2 CrNiN23-4. 20 Ainsi, on peut citer, à titre d'exemple, comme dispositifs et appareils réaliser avantageusement en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23-4, tout ou parties des réacteurs, des finisseurs, des colonnes de concentration nitrique, ou analogue. Cette liste n'a pas de caractère limitatif et est donnée uniquement à titre 25 indicatif. En effet, tous les dispositifs de l'installation de fabrication de l'acide adipique en contact avec un milieu contenant de l'acide nitrique peuvent être réalisés en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23-4 L'invention sera mieux illustrée au vu des exemples donnés ci-dessous uniquement à titre 30 indicatif. Les essais de corrosions donnés ci-dessous uniquement à titre d'illustration montrent clairement les avantages apportés par l'utilisation de l'acier inoxydable austéno-ferritique15 dit duplex de type X2CrNiN23-4 dans le procédé de fabrication de l'acide adipique par oxydation nitrique de cyclohexanol et/ou cyclohexanone. Des essais pour déterminer la tenue à la corrosion et d'évolution de l'état de surface d'articles réalisés en différentes nuances d'aciers inoxydables ont été réalisés selon le mode opératoire ci-dessous : Des éprouvettes de forme parallélipédique de dimensions 50x30 mm dont la surface a été polie pour avoir une rugosité initiale Ra inférieure à 0,1 pm ont été immergées dans un milieu issu de l'oxydation nitrique d'un mélange cyclohexanone/cyclohexanol comprenant une concentration pondérale en acide adipique de 24% et une teneur en acide nitrique de l'ordre de 28%. La solution est maintenue à une température de 90°C sous pression atmosphérique et est mise sous agitation pendant toute la durée d'immersion. Après 400 heures d'immersion, l'état de surface des éprouvettes et la perte d'épaisseur sont déterminées. Ces éprouvettes sont de nouveau immergées pour une nouvelle durée de 400 heures dans le même milieu. Toutefois, la solution est renouvelée avant chaque nouvelle immersion. Les éprouvettes testées ont été réalisées en deux nuances d'acier inoxydable : Eprouvette 1 : acier de type AISI 304L Eprouvette 2 : acier de type X2CrNiN23-4 (équivalent Uranus 35N ou SAF2304) La composition de ces nuances d'acier est donnée dans le tableau I ci-dessous : métal 304L X2CrNiN23-4 composition % poids C 0,015 0,033 S 0,002 0,001 P 0,025 0,023 Si 0,248 0,505 Mn 1,69 1,37 Cr 18,41 23,68 Ni 10,48 4,16 Mo 0,125 0,264 Cu 0,069 0,175 N - 0,12 Fe bal. bal, (bal. Signifie complément à 100%) Les résultats observés sont rassemblés dans le tableau Il ci-dessous : Eprouvette 1 2 Initial Rugosité Ra (pm) Revendications1. Procédé de fabrication d'acide adipique par oxydation nitrique de cyclohexanol et/ou cyclohexanone le procédé étant mis en oeuvre dans une installation comprenant au moins un réacteur et des dispositifs ou appareils, caractérisé en ce qu'au moins les parties du réacteur en contact avec le milieu réactionnel d'oxydation nitrique et, éventuellement, des parties des dispositifs et/ou appareils sont réalisés avec un matériau acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23-4 (1.4362) selon la normaclenture européenne. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le ou les réacteurs sont réalisés en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23 (1.4362). 3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le milieu réactionnel d'oxydation nitrique comprend des composés métalliques. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la réaction 20 d'oxydation nitrique est réalisée à une température comprise entre 70°C et 120°C. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs de l'installation en contact avec le milieu réactionnel d'oxydation nitrique sont réalisés en acier inoxydable austéno-ferritique dit duplex de type X2CrNiN23-4 25 (1.4362). 30