Brevet FR3024143A1 — publié le 20160129

PROCEDE PERFECTIONNE DE FABRICATION DE (METH)ACRYLATES D' ALKYLE DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne la fabrication de (méth)acrylates d'alkyle par estérification directe de l'acide (méth)acrylique par l'alcool correspondant, cette réaction étant catalysée par une résine cationique. Elle a plus particulièrement pour objet un procédé perfectionné de fabrication de (méth)acrylates d'alkyle en C4-C10, en particulier d' acrylate de 2-éthylhexyle, mettant en oeuvre de nouvelles conditions de réaction conduisant à une simplification du procédé et à une productivité élevée d'un produit répondant aux normes en matière de pureté. ART ANTERIEUR ET PROBLEME TECHNIQUE Les problèmes qui se posent lors de la fabrication des (méth)acrylates d'alkyle en C4-C10 par estérification directe de l'acide (méth)acrylique en présence d'une résine cationique comme catalyseur, sont le plus souvent liés à la complexité des étapes de purification nécessaires après l'étape réactionnelle pour obtenir un produit de haute pureté, au détriment en général de la productivité du procédé. Afin de simplifier les opérations de purification en aval, il a été proposé dans le procédé de fabrication d'ester d'acide carboxylique insaturé décrit dans le document EP 1219587 au nom de la Demanderesse, de conduire la réaction d'estérification en faisant passer de manière ascendante le mélange des réactifs à travers un lit d'une résine cationique, dans une boucle de recirculation qui est associée à une cuve agitée dans laquelle est assuré le mélange des réactifs et à partir de laquelle est assurée l'élimination de l'eau de réaction sous la forme d'un azéotrope avec l'alcool estérifiant. La réaction d'estérification est effectuée en présence d'un léger excès d'alcool, en particulier avec un rapport molaire global acide/alcool compris entre 0,6 et 1. Selon un mode de réalisation, une réaction partielle en amont de la cuve agitée est effectuée en adressant le mélange des réactifs de manière ascendante à travers un second lit de la résine cationique comme catalyseur. Bien que ce procédé conduise à des taux de conversion élevés et des sélectivités également élevées, il est apparu à la Demanderesse que la complexité de la zone 3024143 2 réactionnelle et de son fonctionnement rendait le procédé difficile à mettre en oeuvre et ne permettait pas d'obtenir la pureté souhaitée pour le produit fini. Après de nombreuses recherches, la Demanderesse a trouvé qu'il était possible de produire des esters (méth)acryliques de haute pureté par estérification directe dans 5 une zone réactionnelle simplifiée, en utilisant un excès d'alcool pour la réaction d'estérification et en faisant recirculer une proportion importante du mélange réactionnel dans une boucle de recirculation ne comprenant que le réacteur d'estérification et une colonne de distillation. De façon surprenante, ces conditions opératoires permettent d'optimiser le rendement de la réaction et d'éliminer 10 efficacement l'eau produite par la réaction, minimisant ainsi les réactions secondaires responsables de la formation d'impuretés et de sous-produits lourds, et donc d'une baisse de la productivité du procédé. La présente invention a donc pour objet un procédé perfectionné de fabrication de (méth)acrylates d'alkyle, simple à mettre en oeuvre, avec un rendement élevé et une 15 faible génération de sous-produits lourds, ce qui simplifie les opérations de purification en aval. Par ailleurs, le produit purifié contient seulement de faibles traces d'impuretés liées à l'acide et à l'alcool mis en oeuvre. RESUME DE L'INVENTION 20 La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un (méth)acrylate d'alkyle en C4-C1o, par estérification directe d'acide (méth)acrylique par l'alcool correspondant, l'eau de réaction étant éliminée sous la forme d'un azéotrope avec l'alcool estérifiant à partir d'une colonne de distillation surmontant le réacteur d'estérification comprenant une résine cationique comme catalyseur, caractérisé en ce 25 que le rapport molaire alcool/acide en entrée du réacteur est compris entre 1,4 et 3, et en ce que le mélange brut réactionnel circule dans une boucle de recirculation associant le réacteur et la colonne d'élimination de l'eau, à un taux de recirculation allant de 6 à 25, exprimé par le rapport massique entre le flux envoyé dans la boucle et le flux envoyé à un traitement de purification. 30 Le procédé de l'invention comporte en outre un traitement de purification du mélange brut réactionnel sortant de la boucle de recirculation comprenant au moins les étapes : 3024143 3 on soumet le mélange brut réactionnel à une distillation dans une colonne d'étêtage permettant d'obtenir : o en tête un flux composé essentiellement des réactifs non réagis ; o en pied un flux comprenant l'ester recherché, des impuretés liées à 5 l'acide et à l'alcool, et des sous-produits lourds ; (ii) on soumet le flux de pied de la colonne d'étêtage à une colonne de rectification permettant de séparer : o en tête l'ester recherché purifié ; o en pied un flux contenant des impuretés liées à l'acide et à 10 l'alcool et des sous-produits lourds, qui est concentré sur un évaporateur à film ou distillé dans une colonne d' équeutage afin de recycler à la colonne de rectification les composés légers présents, et d éliminer le résidu final de sous-produits lourds. 15 Selon un mode de réalisation de l'invention, les conditions de fonctionnement de la colonne d'étêtage sont adaptées pour entrainer au moins en partie les impuretés légères liées à l'acide ou à l'alcool. Selon un mode de réalisation de l'invention, on soumet le flux de pied de la colonne d'étêtage à un lavage avec un flux aqueux avant de l'envoyer sur la colonne de 20 rectification de l'étape (ii). Selon un mode de réalisation de l'invention, l'étape (i) d'étêtage est précédée d'une étape de distillation du mélange brut réactionnel dans une colonne d'équeutage permettant de séparer une partie des sous-produits lourds. 25 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES - La Figure 1 représente de manière schématique la section de réaction pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. - La Figure 2 représente de manière schématique la section de purification du procédé selon l'invention. 30 - La Figure 3 illustre un mode de réalisation de la section purification du procédé selon l'invention, incluant une étape de lavage du flux étêté. - La Figure 4 illustre un mode de réalisation de la section purification du procédé selon l'invention, incluant une étape préalable d' équeutage du mélange brut réactionnel. 3024143 4 EXPOSE DETAILLE DE L'INVENTION L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. 5 Dans la présente description, les termes « compris entre » ou « allant de » s'entendent bornes comprises. En faisant référence à la figure 1, de manière générale, la réaction d'estérification est effectuée dans un réacteur (107) surmonté d'une colonne de distillation (105) permettant d'extraire l'eau générée par la réaction. L'eau de réaction 10 est éliminée au fur et à mesure de sa formation sous forme d'azéotrope avec l'alcool estérifiant dans le flux (104), afin de déplacer l'équilibre d'estérification. Le réacteur peut être un réacteur à lit fixe ou un réacteur à lit en suspension. L'ensemble représenté à la figure 1 forme une boucle de recirculation dans laquelle le mélange brut réactionnel effectue un certain nombre de passages dans le 15 réacteur avant d'être envoyé à une section de purification. L'ensemble constitue ainsi un réacteur à boucle brassée avec élimination de l'eau. Il n'est pas nécessaire d'inclure une cuve agitée pour assurer le mélange des réactifs, ce mélange étant réalisé directement en ligne du fait de la présence de la boucle de recirculation. Le réacteur peut être alimenté de manière descendante ou de manière 20 ascendante, de préférence de manière descendante. L'alimentation en acide (méth)acrylique peut être réalisée à l'entrée de la colonne (flux 101) ou en pied de la colonne (flux 101 bis). L'alimentation en alcool (103) est réalisée directement dans la colonne de distillation. Un flux de recyclage (102) contenant de l'alcool et de l'acide non réagis, provenant de la section de purification peut être introduit également dans la 25 boucle de recirculation, notamment en entrée de la colonne de distillation. La colonne de distillation, en général à garnissage est équipée d'un condenseur de tête, un décanteur, recette et piège (non représentés sur la figure), permettant de décanter les vapeurs condensées en tête et de séparer une phase organique comprenant de l'alcool et des traces d'ester, qui est recyclée dans la colonne, et une phase aqueuse 30 qui est éliminée. La colonne fonctionne généralement à une pression allant de 50 à 70 mm de Hg. Selon l'invention, la réaction d'estérification est réalisée dans des conditions d'excès d'alcool, en particulier le rapport molaire alcool/acide à l'entrée du réacteur est compris entre 1,4 et 3, de préférence entre 1,8 et 2,3. Le rapport molaire alcool/acide fait référence aux teneurs en alcool et en acide des différents flux alimentant le réacteur 3024143 5 d'estérification (flux de réactifs purs, flux recyclé et flux recirculé). Une analyse en ligne du flux (106) débarrassé de l'eau de la réaction entrant dans le réacteur permet d'ajuster les flux d'alimentation en réactifs purs pour obtenir le rapport souhaité. Le réacteur comprend une résine cationique comme catalyseur d'estérification, 5 de préférence une résine cationique forte, par exemple une résine cationique forte sulfonée de type styrène/divinyl benzène à groupements sulfoniques. A titre d'exemple de résines, on peut citer celles commercialisées sous les dénominations DIAION® PK208 ou PK216 par la société Mitsubishi, ou celles commercialisées sous la dénomination LEWATIT® K2620 ou K2621 par la société Lanxess, ou celles 10 commercialisées sous la dénomination AMBERLYST® A15, A16 ou A46 par la Société Rohm & Haas. La température de réaction est généralement comprise entre 70° et 100°C, de préférence entre 75°C et 95°C. La présence de la boucle de recirculation permet d'utiliser une température plus basse à production constante. 15 On conduit la réaction généralement en présence d'au moins un inhibiteur de polymérisation choisi parmi la phénothiazine, l'hydroquinone (HQ), et ses dérivés tels que l'éther méthylique de l'hydroquinone (EMHQ), le 2,6-di-terbutyl-4-méthyl phénol (BHT), le 2,4-diméthyl-6-terbutyl phénol (Topanol A), les sels de l'acide thiocarbamique ou dithiocarbamique, les composés N-oxyls, comme le 4-hydroxy- 20 2,2,6,6-tétraméthyl pipéridinoxyl (4-OH Tempo), les composés à groupements nitroso, tels que la N-nitroso phényl hydroxylamine et ses sels d'ammonium, les quinones telles que la benzoquinone, et les composés aminés comme les dérivés de paraphénylènediamine, à des teneurs dans le milieu de réaction pouvant être comprises entre 50 ppm et 5000 ppm, éventuellement en présence d'air appauvri, mais 25 généralement à des teneurs comprises entre 150 ppm et 1000 ppm. L'ajout des inhibiteurs de polymérisation peut se faire à différents endroits, avec l'introduction des réactifs ou en tête de colonne de distillation. Selon l'invention, le mélange brut réactionnel issu de la réaction est envoyé dans la boucle de recirculation, à un taux de recirculation allant de 6 à 25, ce taux étant 30 exprimé par le rapport massique entre le flux envoyé dans la boucle et le flux envoyé au traitement de purification, en particulier par le rapport massique entre le débit de mélange brut réactionnel recirculant (108) et le débit de mélange brut réactionnel sortant de la boucle (109). De préférence, le taux de recirculation est compris entre 10 et 20, plus préférentiellement entre 10 et 15. Dans ces conditions, le temps de séjour 3024143 6 global du mélange brut réactionnel au contact de la résine catalytique, exprimé par le rapport entre le volume de résine et le débit volumique total d'alimentation des réactifs est compris entre 2 heures et 6 heures, avantageusement entre 2,5 heures et 5 heures. Le procédé selon l'invention s'applique à la synthèse de (méth)acrylates 5 d'alkyle en C4-Cio, l'alcool estérifiant étant un alcool aliphatique primaire ou secondaire, comportant une chaine alkyle linéaire ou ramifiée comportant de 4 à 10 atomes de carbone. Comme exemples d'alcools, on peut citer le butanol, le 2-éthyl hexanol, le n-octanol, le 2-octanol, le n-décanol et 2-propyl heptanol. De préférence, l'alcool est le 2-éthyl hexanol ou le 2-octanol. 10 De préférence, on utilise l'acide acrylique. Le procédé selon l'invention permet d'optimiser l'élimination de l'eau de réaction dans le flux entrant dans le réacteur, ce qui a avantageusement pour effet de limiter la formation d'impuretés acides liées à la présence de l'acide (méth)acrylique. En effet le problème qui se pose avec la mise en oeuvre de l'acide acrylique est 15 celui de la formation d'acide 13-hydroxypropionique (dénommé dans la suite « AHP »), et d'acide 13-acryloxypropionique (dénommé dans la suite « dimère » d'AA). L'AHP se forme vraisemblablement à partir du dimère d'AA en présence d'eau et au contact de la résine. Sa formation dépend des conditions opératoires de réaction, de la nature de la résine cationique utilisée, et de la quantité d'eau présente. 20 En ce qui concerne les dimères d'AA, leur formation est pénalisante sur la quantité de sous-produits lourds à incinérer, et en conséquence pour la productivité. Les mêmes types d'impuretés peuvent également se former dans le cas de l'acide méthacrylique, en particulier l'acide 13-hydroxyméthylpropionique et l'acide 13- méthacryloxypropionique. 25 Les conditions opératoires de l'invention minimisent la formation de ces impuretés et permettent d'obtenir, après la section de purification, l'ester recherché exempt d'impuretés liées à l'acide et conforme aux normes en matière de pureté pour préparer des polymères dans la plupart des domaines d'application notamment celui des adhésifs sensibles à la pression (PSA). 30 Au titre des autres réactions secondaires pouvant conduire à la formation de sous-produits lourds, l'alcool estérifiant et l'acide (méth)acrylique n'ayant pas encore réagi s'ajoutent à la double liaison de l'ester déjà formé (addition de Michael) pour former des dérivés (méthyl)propioniques et (méth)acryloxypropioniques dont le point 3024143 7 d'ébullition se trouve au-dessus des points d'ébullition de l'acide (méth)acrylique, de l'alcool estérifiant et de l'ester formé. Ces sous-produits lourds posent un problème de perte de matières premières et un problème de séparation et de traitement pour être finalement éliminés. 5 Il a été observé de façon surprenante que les conditions opératoires du procédé selon l'invention conduisent à une formation moindre de sous-produits lourds, il en résulte une simplification de la section de purification et une amélioration du bilan matières. 10 Après la zone de réaction, le mélange réactionnel sortant de la boucle de recirculation est soumis à un traitement de purification représenté par exemple sur la Figure 2 dans laquelle la boucle de recirculation est schématisée en (1). Le mélange brut réactionnel (2) sortant de la boucle de recirculation est envoyé sur une colonne d'étêtage (3) qui sépare, en tête, un flux (4) comprenant essentiellement 15 les réactifs non réagis, et en pied, un flux (5) comportant principalement l'ester recherché avec des impuretés liées à l'acide et à l'alcool et des sous-produits lourds. La colonne (3) est par exemple une colonne à plateaux, type plateaux perforés, ou à garnissage. Le flux (5) est envoyé sur une colonne de rectification (6) conduisant en tête à un flux (7) d'ester purifié, et en pied à un flux (8) qui est concentré sur un évaporateur 20 à film (9) ou distillé dans une colonne d'étêtage (non représentée) afin de recycler les composés légers (10) présents vers le début de la section de purification, tels que des traces de réactifs non réagis, et d éliminer le résidu (11) final de produits lourds. Le flux (4) comprend essentiellement les réactifs non réagis, acide (méth)acrylique et alcool estérifiant, qui sont séparés de l'ester recherché en raison de 25 leur point d'ébullition plus faible. Ce flux (4), valorisable, est recyclé à la réaction. Dans le cas où des impuretés liées à l'acide sont formées dans la zone réactionnelle, il est possible d'adapter les conditions de fonctionnement de la colonne d'étêtage de façon à entraîner l'AHP formé (dans le cas de l'acide acrylique) dans le flux de tête recyclé à la réaction. L'AHP recyclé à la réaction peut réagir avec l'alcool estérifiant pour donner 30 de l'hydroxypropionate d'alkyle, qui est facilement éliminé avec la fraction de sous- produits lourds en pied de la colonne de rectification. Ce mode de réalisation de l'invention contribue aussi à obtenir un produit final exempt d'acidité résiduelle. 3024143 8 Selon un mode de réalisation de l'invention, on effectue un lavage à l'eau du mélange réactionnel après étêtage, avant de séparer les impuretés et les sous-produits lourds dans la colonne de rectification. Selon ce mode de réalisation illustré à la Figure 3, le traitement de purification 5 du mélange réactionnel sortant de la boucle de recirculation comprend au moins les étapes : (i) on soumet le mélange brut réactionnel à une distillation dans une colonne d' étêtage permettant d' obtenir : o en tête un flux composé essentiellement des réactifs non réagis ; 10 o en pied un flux comprenant l'ester recherché, des impuretés liées à l'acide et à l'alcool, et des sous-produits lourds ; (i)a on soumet le flux de pied de la colonne d'étêtage à un lavage avec un flux aqueux permettant d'obtenir, après décantation, o une phase aqueuse comprenant la totalité des impuretés liées à l'acide 15 (méth)acrylique, et o une phase organique comprenant l'ester recherché, des sous-produits lourds et des traces d'eau et d'acide (méth)acrylique ; (ii) on soumet ladite phase organique, après élimination de l'eau, à une colonne de rectification permettant de séparer : 20 o en tête l'ester recherché purifié o en pied un flux contenant des sous-produits lourds, qui est concentré sur un évaporateur à film ou distillé dans une colonne d' équeutage afin de recycler à la colonne de rectification les composés légers présents, et d éliminer le résidu final de sous-produits lourds. 25 En référence à la Figure 3, le flux de pied (5) de la colonne d'étêtage (3), contient en général plus de 90% en poids d'ester, voire plus de 94% en poids d'ester, des impuretés liées à l'acide et à l'alcool, et des sous-produits lourds, ainsi que les inhibiteurs de polymérisation. 30 Selon l'invention, l'étape d'extraction à l'eau est effectuée avec un flux aqueux (20), qui comprend de l'eau pure, ou de l'eau issue de l'étape de réaction, ou un mélange des deux en toutes proportions. 3024143 9 La température de lavage n'est pas critique, elle est en général comprise entre 25°C et 100°C, préférentiellement entre 50°C et 70°C. On utilise de l'ordre de 5g à 10g d'eau pour 100g de flux (5), afin de l'en débarrasser de la totalité des impuretés liées à l'acide qui risqueraient de catalyser la 5 décomposition des composés lourds dans la suite du processus de purification. Il n'est pas nécessaire d'utiliser plus d'eau pour éliminer la totalité des impuretés acides. Un lavage avec 10% d'eau permet, par exemple, de faire passer une teneur en AHP de l'ordre de 120 ppm à moins de 1 ppm et de réduire de 15 à 20% la teneur en dimère d'AA. 10 La quantité d'eau de lavage est de préférence optimisée en fonction de la teneur en dimère d'AA présente dans le flux (5). La phase aqueuse (22) contient l'essentiel des impuretés liées à l'acide et un peu d'acide. La phase organique décantée (13) dans le décanteur (12) contient l'ester et une 15 fraction minoritaire de composés lourds et de composés légers avec de l'eau résiduelle, de l'ordre de 3500 ppm à 5000 ppm d'eau qu'il est préférable d'éliminer avant de soumettre ladite phase à la distillation finale. La phase organique obtenue après lavage à l'eau est donc soumise à une étape d'élimination d'eau, l'eau récupérée pouvant être recyclée à l'étape de lavage. 20 L'eau présente dans ladite phase organique (13) peut être éliminée par distillation à l'aide d'une colonne à distiller ou à l'aide d'un évaporateur à film mince (15). Dans un mode préféré de l'invention, on utilise un évaporateur à film mince type Luwa. Les conditions opératoires, données uniquement à titre indicatif sont dans ce cas, une pression de 150mbar, une température tête évaporateur de 24°C, une température 25 huile de 130°C, une répartition massique tête/pied évaporateur 10/90. Le passage sur l'évaporateur (ou colonne à distiller) permet de réduire la teneur en eau à plus de 95% dans le flux (14) et de générer un distillat aqueux (21), pouvant contenir un peu d'ester qui est, tout ou partie, recyclé à l'étape de lavage. Le flux aqueux (20) utilisé pour le lavage est ainsi préférentiellement un 30 mélange du flux aqueux (21) provenant du procédé avec un appoint d'eau fraîche. Le flux exempt d'eau (14) est ensuite envoyé vers la dernière colonne de rectification (6) de l'ester pur. La colonne (6) est par exemple une colonne à plateaux, type plateaux perforés, ou à garnissage. Du fait de l'élimination de l'essentiel du dimère 3024143 10 d'acide lors de l'étape de lavage à l'eau, les conditions de fonctionnement de la colonne (6) sont facilitées et la décomposition des composés lourds est minimisée. Le produit distillé en tête de colonne (6) est un ester purifié ne contenant plus d'impuretés tel que l'AHP, et contenant une teneur en général inférieure à 500 ppm en 5 alcool estérifiant et une teneur en dimère d'acide en général inférieure à 100 ppm. Le flux (16) en pied de colonne (6), riche en composés lourds et pouvant contenir des traces d'ester peut être recyclé partiellement ou éliminé. Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustré à la Figure 4, l'étape (i) 10 d'étêtage est précédée d'une étape de distillation du mélange réactionnel dans une colonne d'équeutage permettant de séparer en pied un flux comprenant l'essentiel du dimère d'acide et des composés lourds, avec des traces d'ester, et en tête un flux comprenant l'ester, les réactifs non réagis et des impuretés liées à l'acide et des traces de composés lourds, ledit flux de tête étant alors soumis à l'étape (i) d'étêtage. 15 Selon ce mode de réalisation de l'invention, le flux de pied de la colonne d'étêtage dans l'étape (i), ainsi que la phase organique lavée dans l'étape (i)a contient des impuretés liées à l'acide et des composés lourds en quantité réduite, ce qui permet de réduire la quantité de flux en pied de la dernière colonne de distillation et d'obtenir un produit pur sans acidité résiduel et exempt d'alcool résiduel. 20 En référence à la Figure 4, la colonne d'étêtage (3) est précédée d'une colonne d'équeutage (30), du type colonne à plateaux ou à garnissage. Le mélange réactionnel (1) est envoyé sur une première colonne de distillation (30) afin d'en séparer l'essentiel du dimère d'acide et des composés lourds (équeutage) et soumettre à l'étape d'étêtage un flux appauvri en dimère d'acide et composés lourds. 25 Le flux de pied (31) de la colonne (30) contient, outre du dimère d'acide et des composés lourds, avec des traces de composés légers et d'ester. Ce flux (31) est avantageusement concentré, par exemple sur un évaporateur à film (35) permettant de recycler les composés légers avec l'ester à l'alimentation de la colonne (30), et d'éliminer les résidus lourds (34), par exemple par incinération. 30 Le flux de tête (32) de la colonne (30), débarrassé de la majorité des composés lourds et de la quasi totalité des dimères d'acide est ensuite envoyé sur la colonne d'étêtage (3), d'où sort en tête un flux (4) contenant les produits légers avec des traces d'ester. Le flux de pied (33) de la colonne d'étêtage (3) comprend plus de 90% en 3024143 11 poids, voire plus de 94% en poids d'ester, des impuretés liées à l'acide et des composés lourds non séparés lors de l'étape d'équeutage, et des traces de composés légers. Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment, ce flux (33) est traité avec un flux aqueux (20) pour l'en débarrasser des impuretés liées à l'acide. 5 Une quantité d'eau de l'ordre de 10% par rapport au flux à traiter permet en général d'éliminer la totalité des impuretés liées à l'acide dans la phase aqueuse, et une partie du dimère d'acide dont la teneur est déjà réduite du fait de l'étape préalable d' équeutage. La phase aqueuse de décantation (22) contenant les impuretés liées à l'acide est 10 éliminée ou recyclée. La phase organique (13) est envoyée vers le sécheur (15) qui peut être constitué d'une colonne ou préférentiellement d'un évaporateur à film. Le flux (21) contenant de l'eau et de l'ester est, tout ou partie, recyclé pour effectuer le lavage du flux (33), minimisant ainsi la teneur en eau fraiche (20) à introduire dans le circuit de lavage. 15 Le flux séché (23), est envoyé sur une dernière colonne de rectification (6), d'où sort en tête l'ester purifié (18). En pied, le flux (24) contenant de l'ester, et des traces d'alcool est avantageusement recyclé à l'alimentation de la colonne (30). Selon ce mode de réalisation de l'invention, on obtient un ester exempt d'acidité résiduelle et contenant une teneur en alcool en général inférieure à 200 ppm et une 20 teneur en dimère d'acide en général inférieure à 5 ppm. La mise en oeuvre d'une étape de séparation des composés lourds dans la colonne d'équeutage (30) en amont de la séparation des composés légers dans la colonne d'étêtage (3) permet de véhiculer dans le reste du train de distillation un flux quasi exempt de dimère d'acide et de composés lourds. 25 L'absence de ces impuretés dans le flux (23) alimentant la colonne de rectification (6) du produit pur permet de faciliter le fonctionnement de cette colonne de distillation, de réduire le taux de reflux et la puissance de chauffe sur la colonne, ce qui conduit à une meilleure productivité de l'installation, une production réduite de flux de pied (24), et à la quasi absence de dimère d'acide dans l'ester pur. La teneur en alcool 30 résiduel dans l'ester pur s'en trouve également réduite en raison de la quasi absence de composés lourds et d'impuretés liées à l'acide dans l'alimentation de la dernière colonne de distillation. 3024143 12 Les exemples ci-après illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée. PARTIE EXPERIMENTALE Dans les exemples, les pourcentages sont indiqués en poids sauf indication contraire et 5 les abréviations suivantes ont été utilisées : AA : acide acrylique A2EH : acrylate de 2-éthylhexyle 2EH : 2-éthyl hexanol AHP : acide 13-hydroxypropionique 10 Di-AA : dimères d'AA PTZ : phénothiazine Exemple 1 : influence du rapport molaire alcool/acide (RM) L'appareillage utilisé pour la synthèse d' acrylate de 2-éthylhexyle est un micropilote de 15 synthèse reproduisant le fonctionnement d'un réacteur à boucle brassée avec élimination de l'eau, tel que représenté à la Figure 1. Le réacteur contient 340 ml (volume apparent initial) de résine cationique K2620 de Lanxess. Le réacteur est alimenté en acide acrylique et en 2-éthyl hexanol purs. Aucun flux 20 recyclé n'est introduit. Pour chaque passage, le temps de séjour du mélange réactionnel sur la résine, représenté par le rapport entre le volume de résine et le débit volumique du flux recirculé dans la boucle est égal à 18 mn. Le temps de séjour global, représenté par le rapport entre le volume de résine et le débit volumique du flux d'alimentation est égal à 2,9 heures. 25 La colonne de distillation est une colonne de laboratoire de type vigreux correspondant à environ 6 étages théoriques et fonctionne à une pression de 80 mm Hg, avec une température de tête de 35°C. L'eau de réaction est éliminée sous forme d'un azéotrope avec le 2-éthylhexanol. Deux séries d'essai ont été réalisées, la première série à une température du lit de résine 30 de 87°C, la seconde série à une température de 95°C. Le taux de recirculation dans la boucle de recirculation est égal à 7,9 ou 8. Pour chaque série, le débit d'alimentation en alcool et en acide a été ajusté de façon à ce que le rapport molaire en entrée du réacteur soit égal à 1,1 (ou 1,2) et 2 (2,2). 3024143 13 Pour chaque condition de test, 2 à 3 prélèvements de mélange réactionnel ont été réalisés après au minimum 48 h de fonctionnement. Les échantillons prélevés ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse ou liquide, de façon à déterminer leur composition massique, et calculer les taux de conversion et les sélectivités selon les 5 formules suivantes : Taux de conversion en acide, % = moles d'acide converti / moles d'acide en alimentation x 100 Sélectivité de l'ester par rapport à l'acide, % = moles d'ester formé /moles d'acide converti x 100 10 Sélectivité de l'ester par rapport à l'alcool, % = moles d'ester formé /moles d'alcool converti x 100 Avec le nombre de moles d'acide converti calculé à partir de la différence entre le nombre de moles d'acide en alimentation et le nombre de moles d'acide sortant de la boucle de recirculation (dans la phase aqueuse en tête 15 colonne et dans le mélange réactionnel brut sortant) ; Avec le nombre de moles d'alcool converti calculé à partir de la différence entre le nombre de moles d'alcool en alimentation et le nombre de moles d'alcool sortant de la boucle de recirculation (dans le mélange réactionnel brut sortant) 20 Un bilan est réalisé aux bornes de la boucle complète en quantifiant les principaux sous-produits. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 1. Tableau 1 Essai 1 Essai 2 Essai 3 Essai 4 comparatif comparatif Température, °C 87 87 95 95 Rapport molaire 2EH/AA entrée du réacteur 1,1 2 1,2 2,2 Taux de recirculation 7,9 7,9 8 8 Conversion AA, % 66,0 71,5 73,8 79,3 3024143 14 Essai 1 Essai 2 Essai 3 Essai 4 comparatif comparatif Sélectivité ester / AA converti, % 98,7 99,9 97,5 99,8 Sélectivité ester / 100,2 100,1 97,9 97,4 2EH converti, % Bilan sous-produits lourds / ester formé, g/kg 43,1 34,3 60,0 46,6 Di-AA / ester formé, g/kg 1,3 0,6 2,0 0,7 AHP / ester formé, g/kg 0,31 0,19 0,48 0,31 Ces essais montrent qu'une augmentation du rapport molaire alcool/acide à l'entrée du réacteur permet d'améliorer la conversion de l'acide (la concentration d'AA en entrée étant plus faible), mais également la sélectivité de l'ester par rapport à l'acide converti, 5 pour une sélectivité de l'ester par rapport à l'alcool sensiblement constante. Le rapport molaire alcool/acide à l'entrée du réacteur a un effet sur la production de sous-produits lourds, selon l'invention, la quantité de sous-produits générés lors de la réaction diminue de plus de 20%, ce qui a un impact bénéfique pour la purification de l'ester et sur la quantité de matières éliminées. Cet effet est accentué à la température 10 plus élevée. Les impuretés liées à l'acide sont générées en quantité réduite dans les conditions de l'invention. Exemple 2 : influence du rapport molaire alcool/acide (RM) 15 Cet exemple illustre l'effet du RM sur une unité industrielle de production d'acrylate de 2-éthylhexyle à une échelle de 90 tonnes/jour. L'unité a fonctionné avec un rapport molaire alcool/acide en entrée d'un lit catalytique allant de 1,25 à 1,9 (3 productions Pl, P2 et P3). La température a été maintenue constante à 85°C, ainsi que le taux de recirculation est resté sensiblement identique. 3024143 15 Le réacteur est un lit fixe de 40 m3 d'une résine cationique forte de type macroporeuse. Il est alimenté dans le sens descendant. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 2. Tableau 2 P1 P2 P3 comparatif Température, °C 85 85 85 RM 1,25 1,6 1,9 Taux de recirculation 10,5 11 12 Taux de conversion AA global % 69,1 69,4 71,3 Sélectivité ester / AA converti, % 89,1 93,5 95,8 Sélectivité ester / 2EH converti, % 91,1 94,5 95,9 Di-AA dans le produit brut, ppm 325 240 149 AHP dans le produit brut, ppm 75 75 61 Sous-produits lourds dans le produit brut, ppm 17900 12800 11600 5 La production industrielle realisée dans les conditions de RM selon l'invention a permis d'améliorer sensiblement la sélectivité de l'ester par rapport à l'acide et l'alcool et d'obtenir un produit brut d'acrylate de 2-éthylhexyle contenant seulement des traces d'impuretés liées à l'acide. Le procédé a généré en outre moins de sous-produits lourds. 10 Exemple 3 : Effet de l'eau sur la formation des impuretés liées à l'acide et des sous- produits lourds Cet exemple a pour but de montrer l'effet néfaste de la présence d'eau dans le réacteur sur la formation d'AHP et de dimère d'AA, et sur la quantité globale de sous-produits lourds. 15 L'appareillage utilisé est celui de l'exemple 1 avec les conditions opératoires suivantes : Résine A16 de DOW. 3024143 16 Température de réaction : 88°C Débit d'alimentation d'AA frais : 39 g/h Débit du flux recirculant dans la boucle : 950 g/h Taux de recirculation : 8 5 Rapport molaire alcool/acide dans l'alimentation : 1,1 Rapport molaire alcool/acide entrant dans le réacteur : 1,2-1,3 Temps de séjour dans le réacteur pour un passage : 20,6 mn Temps de séjour global dans le réacteur : 3,6 heures L'essai A a été effectué en utilisant de l'AA pur, et l'essai B avec un flux d'AA additivé 10 de 1% massique d'eau. Les résultats du tableau 3 montrent que la quantité des impuretés liées à l'acide et des sous-produits lourds est plus importante dans l'essai B comparativement à l'essai A. Tableau 3 Essai A Essai B Alimentation en acide AA pur AA + 1% d'eau Conversion AA, % en une passe 15,8 7,6 Conversion globale AA, % 68,1 62,5 Sélectivité ester / AA converti, % 40,2 42,4 Sélectivité ester / 2EH converti, % 72,4 74,3 Bilan sous-produits lourds / ester formé, g/kg 41,9 54,5 Di-AA/ ester formé, g/kg 1,2 2,3 AHP / ester formé, g/kg 0,34 0,79 15 Exemple 4 : influence du taux de recirculation Deux séries d'essais ont été réalisées sur une unité industrielle en faisant varier le taux de recirculation dans la boucle de recirculation. 3024143 17 De la même façon, la conversion en acide, les sélectivités en ester et la quantité de sous-produits lourds ont été déterminées à partir de prélèvements effectués après au minimum 48 h de fonctionnement. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 4. 5 Tableau 4 Essai (a) Essai (b) Température, °C 79 79 Rapport molaire 2EH/AA entrée du réacteur 2,3 2,3 Taux de recirculation 24 15 Conversion AA, % 75-80 68-72 Bilan sous-produits lourds / ester formé, kg/t 22 26 Di-AA / ester formé, kg/t 0,001 0,001 AHP / ester formé, kg/t 0,02 0,11 Le taux de conversion de l'acide acrylique augmente lorsque le taux de recirculation augmente. La quantité de sous-produits lourds rapportée à la production d'ester diminue 10 lorsque le taux de recirculation augmente. Le mélange brut réactionnel obtenu à l'essai (a) a été soumis à une section de purification telle que représentée à la Figure 2. En particulier la colonne d'étêtage a été réglée de façon à séparer la majorité de l'AHP en tête de colonne et obtenir un ester 15 sensiblement exempt d'impuretés liées à l'acide. Le tableau 5 rassemble la composition en % massiques des différents flux : flux (2) en sortie de la boucle réactionnelle, flux (5) en pied de la colonne d'étêtage, flux (4) en tête de la colonne d'étêtage, le flux d'ester purifié (7). 20 3024143 18 Tableau 5 % massiques Flux (2) Flux (5) Flux (4) Flux (7) A2EH 61,2 97,4 26,1 99,79 AA 5,8 REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un (méth)acrylate d'alkyle en C4-Cio, par estérification directe d'acide (méth)acrylique par l'alcool correspondant, l'eau de réaction étant éliminée sous la forme d'un azéotrope avec l'alcool estérifiant à partir d'une colonne de distillation surmontant le réacteur d'estérification comprenant une résine cationique comme catalyseur, caractérisé en ce que le rapport molaire alcool/acide en entrée du réacteur est compris entre 1,4 et 3, et en ce que le mélange brut réactionnel circule dans une boucle de recirculation associant le réacteur et la colonne d'élimination de l'eau, à un taux de recirculation allant de 6 à 25, exprimé par le rapport massique entre le flux envoyé dans la boucle et le flux envoyé à un traitement de purification. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rapport molaire alcool/acide en entrée du réacteur est compris entre 1,8 et 2,3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le taux de recirculation est compris entre 10 et 20, de préférence entre 10 et 15, exprimé par le rapport massique entre le flux envoyé dans la boucle et le flux envoyé à un traitement de purification. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'acide est l'acide acrylique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce 25 que l'alcool est le butanol, le 2-éthyl hexanol, le n-octanol, le 2-octanol, le n-décanol et 2-propyl heptanol, de préférence, le 2-éthyl hexanol ou le 2-octanol. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le temps de séjour global du mélange brut réactionnel au contact de la résine 30 catalytique, exprimé par le rapport entre le volume de résine et le débit volumique total d'alimentation des réactifs est compris entre 2 heures et 6 heures, de préférence entre 2,5 heures et 5 heures. 20 3024143 25 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un traitement de purification du mélange brut réactionnel sortant de la boucle de recirculation comprenant au moins les étapes : 5 (i) on soumet le mélange brut réactionnel à une distillation dans une colonne d'étêtage permettant d'obtenir : o en tête un flux composé essentiellement des réactifs non réagis ; o en pied un flux comprenant l'ester recherché, des impuretés liées à l'acide et à l'alcool, et des sous-produits lourds ; 10 (ii) on soumet le flux de pied de la colonne d'étêtage à une colonne de rectification permettant de séparer : o en tête l'ester recherché purifié ; o en pied un flux contenant des impuretés liées à l'acide et à l'alcool et des sous-produits lourds, qui est concentré sur un 15 évaporateur à film ou distillé dans une colonne d' équeutage afin de recycler à la colonne de rectification les composés légers présents, et d éliminer le résidu final de sous-produits lourds. 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que les conditions de fonctionnement de la colonne d'étêtage sont adaptées pour entrainer au moins en partie les impuretés liées à l'acide. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que l'on soumet le flux de pied de la colonne d'étêtage à une étape de lavage (i)a avec un flux aqueux avant de l'envoyer sur la colonne de rectification de l'étape (ii). 10. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'étape de lavage (i)a permet d'obtenir, après décantation, o une phase aqueuse comprenant la totalité des impuretés liées à l'acide (méth)acrylique, et o une phase organique comprenant l'ester recherché, des sous-produits lourds et des traces d'eau et d'acide (méth)acrylique ; la dite phase organique, après élimination de l'eau, étant soumise à l'étape (ii). 3024143 26 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape (i) d'étêtage est précédée d'une étape de distillation du mélange brut réactionnel dans une colonne d'équeutage permettant de séparer une partie des sous- 5 produits lourds.