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Publication number: BE494032A
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Description


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  PROCEDE DE PRODUCTION ET DE TRANSFORMATION DE COMPOSES ORGANIQUES   OXYGENES.-   
La présente invention concerne un procédé de production   et/ou.   de transformation de composés organiques oxygénés. 



   Conformément à l'invention, un composé organique oxygéné, qui est une aldéhyde, une cétone, un alcool ou un produit de condensation d'un ou plusieurs de ces éléments, est traité avec de l'oxygène, comme décrit plus loin, en présence, comme catalyseur, ou comme source de matière ca- talytique, d'un carbonyle métallique ou d'un hydrure de carbonyle métalli- que ou d'un dérivé d'un carbonyle métallique ou d'un hydrure de carbone métallique ou d'un produit de décomposition contenant du métal d'un car- bonyle métallique ou d'un hydrure de carbonyle métallique ou d'un déri- vé 
Pour l'oxydation d'une aldéhyde aliphatique, l'aldéhyde est de préférence traitée avec de l'oxygène comme décrit ci-après en présence de carbonyle de cobalt,   d'hydrure--de     carb onyle   de cobalt ou de mélanges de ces produits. 



   Suivant une variante du procédé de l'invention, le produit ob- tenu par la réaction catalysée d'oxyde de carbone et d'oléfines en présen- ce d'hydrogène ou d'autres composés connus pour former des produits oxy- génés synthétiques sous des conditions appropriées de température et de pression, par exemple d'eau, d'alcool, d'ammoniaque et d'amines, est trai- té avec de l'oxygène ou un gaz contenant de l'oxygène en présence d'un catalyseur de synthèse récupéré avec le produit de synthèseo 
Ainsi, conformément à cette variante, des composés organiques oxygénés sont produits en faisant réagir des oléfines avec de l'oxyde de carbone en présence d'hydrogène ou d'autres participants à la réaction contenant de l'hydrogène remplaçable dans une zone de réaction à une tem- 

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 pérature et sous une pression élevées,

   en présence, comme catalyseur ou comme source de matière catalytique, d'un métal ou d'un composé d'un mé- tal; le métal est du cobalt, du fer ou du nickel, par quoi des composés oxygénés sont formés, puis on traite le produit ou une partie du produit avec de l'oxygène en présence d'un carbonyle métallique ou d'un hydrure de carbonyle métallique du métal utilisé dans la zone de réaction ou en présence de dérivés ou de produits de décomposition contenant du métal du carbonyle métallique ou d'hydrures de carbonyle   métalliqueo   
De préférence, le seul catalyseur introduit dans la zone de réaction est un carbonyle métallique ou un hydrure de carbonyle métallique ou un mélange de ces produits, le métal étant du fer,

   du nickel ou du co- balto 
Le produit préféré destiné à être utilisé suivant cette va- riante du procédé de l'invention est le produit obtenu en faisant réagir de l'oxyde de carbone, de l'hydrogène et des oléfines en présence d'un catalyseur contenant du cobalt sous les conditions de la réaction OXO, 
Les conditions de la réaction OXO sont bien connues dans la technique et sont décrites en particulier dans le brevet américain n    2.327.066.,   déposé le 15 avril 1939. 



   Les conditions utilisées pour l'exécution de la réaction OXO, en employant des carbonyles de cobalt et des hydrures de carbonyle comme les seuls catalyseurs introduits dans la zone de réaction, sont décrites dans le brevet belge n  487,617 déposé le 1 mars   1949,   au nom de la Deman- deresse, pour "Procédé de production d'un composé de cobalt fluide utili- sable comme catalyseur dans des réactions de   synthèse".   



   Le produit de synthèse traité avec de l'oxygène peut être le produit total ou une partie de ce produit obtenu, par exemple, comme pro- duit de fond lors de la distillation. 



   Lorsqu'on travaille avec un catalyseur de cobalt, celui-ci est usuellement présent dans le produit de synthèse sous forme de carbonyle de cobalt et il représente habituellement moins de 2%, en général moins de 1% en poids du produit. 



   Sous les conditions de la réaction OXO, un mélange d'oxyde de carbone, d'hydrogène et d'oléfines est transformé principalement en aldé- hydes avec de plus petites proportions d'alcools, cétones et autres com- posés oxygénés. Une partie des oléfines reste usuellement sans avoir réa- gi et il est désirable en général que cette partie soit récupérée. 



   De préférence, le produit obtenu à partir de la zone de réac- tion est traité pour le retrait des oléfines n'ayant pas réagi et le res- te de ce produit ou une partie de ce reste est traité à l'oxygène. 



   En général, l'oléfine est retirée par distillation fraction- nelle; ce fractionnement est de préférence effectué dans une colonne con- tinue de sorte qu'en réduisant la durée du chauffage de l'aldéhyde au mi-   nimum,   l'incidence de réactions de condensation d'aldéhyde pendant le fractionnement peut être rendue aussi faible que possible et des rendements optima des produits principaux peuvent être obtenus. Pendant ce fraction- nement, essentiellement la totalité du catalyseur reste dans le produit d'aldéhyde   résiduel.   Ce produit d'aldéhyde résiduel contenant le cataly- seur peut ensuite être soumis à l'oxydationo 
A titre de variante, l'oléfine peut être récupérée au cours de la séparation des produits d'oxydation.

   Etant donné que l'oléfine est usuellement plus volatile que soit l'aldéhyde, soit l'acide dérivé de cet- te dernière, des quantités appréciables de l'oléfine peuvent s'échapper avec le gaz de sortie pendant l'oxydation et être perdues. Cette diffi- culté peut être surmontée dans une certaine mesure en élevant la pression d'oxydation ou en refroidissant le gaz de sortie pour condenser toute matière volatile entraînée à partir de l'appareil de réaction d'oxydation,

   

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 ou bien cette difficulté peut être réduite au minimum en utilisant de l'oxygène pur ou de   19 oxygène   sous de fortes concentrations pour l'oxy- dationo 
Des oléfines qui ont été trouvées appropriées pour la car- bonylation suivie par l'oxydation selon le procédé de l'invention com- prennent le propylène qui a été trouvé être une matière de départ parti- culièrement désirable, les butènes, les pentènes et oléfines supérieureso Des polymères oléfiniques d'oléfines inférieures ont été trouvées très appropriées, en particulier des dimères de butènes, par exemple la matiè- re connue sous le nom de   codimère.   



   Bien que l'oxygène puisse être utilisé dans l'oxydation, des mélanges d'oxygène avec d'autres matières, en particulier des mélanges gazeux contenant de l'oxygène, par exemple de l'air, ont été trouvés très appropriés. L'expression "oxygène" utilisée dans tout ce texte comprend l'oxygène seul ou des mélanges gazeux contenant de l'oxygène moléculaire. 



   L'oxydation peut être effectuée à des températures relative- ment basses, de préférence au-dessous de 200 C Les produits d'aldéhyde peuvent être émulsionnés avec de l'eau pendant l'oxydation, mais ceci n'est pas essentiel. De bons résultats sont obtenus à la pression atmos- phérique, mais il convient parfois de travailler sous des pressions mo- dérément élevées allant jusqu'à environ 50 atmosphères, en particulier lorsqu'on traite des aldéhydes volatiles afin de réduire au minimum la perte d'aldéhyde par volatilisation dans le -courant de gaz de sortie. Au- cun appareillage spécial n'est nécessaire. L'oxydation peut être effec- tuée dans une cuve d'agitation ou une tour à travers laquelle on fait passer de l'oxygène ou de l'air, ou bien elle peut être effectuée dans un appareil à réaction à serpentin. 



   Il est préférable que-l'oxydation soit continuée jusqu'à ce que la réaction sensiblement complète d'aldéhyde ait été obtenue, mais avec des produits contenant environ 12 atomes de carbone ou moins, la séparation par fractionnement d'aldéhyde n'ayant pas réagi à partir de l'acide est possible, l'aldéhyde n'ayant pas réagi étant ramenée dans le cycle à l'oxydation. 



   L'acide formé peut être récupéré à partir des produits par le procédé ordinaire de dissolution dans de l'alcali aqueux, l'acide libre étant récupéré par acidification à partir de la solution de sel alcalin séparée, si on le désire. Cependant, on préfère que l'acide soit récupé- ré par fractionnement, usuellement à des pressions réduites. 



   Dans certains cas, par exemple en traitant un produit d'aldé- hyde OXO qui a été accumulé pendant un certain temps, des acides ayant une couleur jaune sont obtenus par le procédé. Cette couleur peut être éliminée en faisant une solution aqueuse des sels de sodium de l'acide (en dissolvant le produit acide dans la quantité calculée de soude caus- tique aqueuse) et en lavant cette solution avec un solvant convenable. 



  Des hydrocarbures légers, tels qu'éther de pétrole, pentanes, hexanes sont des solvants préférés pour cet usage, mais on peut aussi utiliser des hydrocarbures halogénés, tels que tétrachlorure de carbone. Le solvant peut être récupéré par distillation pour être réutilisé. D'autres alca- lis, tels que potasse caustique, peuvent être utilisés, mais la soude caustique ou des cristaux de soude sont préférés pour raison de bon mar- ché.

   L'acide peut être régénéré par acidification de la manière usuelle à partir de solution de sel de sodium lavéeo 
Le procédé est décrit en détail, mais n'est limité en aucune manière en se référant au schéma du dessin annexé, illustrant la produc- tion d'acide triméthylhexonique à partir de   diisobutèneso   Bien que le procédé soit illustré spécifiquement en ce qui concerne le   diisobutène,   il peut être appliqué avec seulement de faibles modifications à la produc- tion diacides isononiques mixtes à partir du codimère, pour la production d'acides C10 à partir de fractions trimères de propylène ou pour la pro-   duction   d'acides à partir d'autres matières contenant des oléfines que 

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 l'on peut obtenir à partir d'opérations de traitement du pétrole. 



   Du gaz à l'eau épuré provenant du réservoir 1 est comprimé à environ 210 kgo au cm2 par le compresseur 2, chauffé en 3,et amené à tra- vers les récipients 4 produisant le carbonyle où une quantité suffisante de catalyseur est volatilisée dans le courant gazeux pour catalyser la réactiono A partir du récipient   4,   le courant gaz à l'eau/catalyseur passe à l'appareil de réaction 8. Du diisobutylèn est pris au réservoir 5 et envoyé par la pompe 6 à travers l'appareil de chauffage 7 à l'appareil de réaction 8.

   Le produit total arrivant de l'appareil 8 traverse le re- froidisseur 9 et passe au séparateur à haute tension 10, Ici, le gaz n'ayant pas réagi est séparé, puis est ramené au réservoir par la canali- sation 12o Du séparateur 10, on fait passer le produit liquide au sépa- rateur à basse pression 11, que l'on fait fonctionner de préférence sous une pression d'environ 1,75 à 7 kgo au cm2 Le gaz dégagé de la solution lorsque la pression s'abaisse est amené à passer du séparateur 11 à la ca- nalisation 12. On fait passer le produit liquide de la canalisation 11 par le réchauffeur 13 au fractionneur 14 où l'oléfine n'ayant pas réagi   est recueillie en tête à partir du produit d'aldéhyde C9' refroidie en 15 et recueillie dans le récipient 16.

   De ce dernier, une partie est retirée   comme courant de purge pour empêcher qu'il se forme de l'isooctane dans l'installation et le reste est ramené dans le cycle au récipient 5. Les produits de fond, qui sont dans une grande mesure de l'aldéhyde   C9,   sont refroidis en 17 et recueillis dans le récipient 18 De ce dernier, la pompe 19 fait passer l'aldéhyde à l'appareil de réaction d'oxydation 21, que l'on fait travailler sous les conditions décrites.- Le procédé est décrit ici pour l'oxydation en émulsion   aqueuse.   Le compresseur 20 fait passer de l'air dans le récipient 21.

   Une agitation convenable est pro- duite dans ce dernier, à l'aide d'un dispositif non représenté, et la to- talité du produit est amenée à passer de ce récipient 21 par le refroi- disseur 22 au récipient de dépôt 23, duquel les gaz n'ayant pas réagi sor- tent par le conduit d'échappement. La couche aqueuse se déposant dans le récipient 23 est ramenée à l'appareil d'oxydation 21 par la canalisation 24 la couche d'huile étant prélevée par la canalisation 26 à l'appareil de distillation 250 Ici, toute eau ou aldéhyde n'ayant pas réagi qui est présente est recueillie en tête et ramenée par la canalisation 27 à l'ap- pareil d'oxydation 21. 



   On fait passer l'acide résiduel à l'appareil fractionneur 28 ou l'acide triméthylhexonique est recueilli en tête, refroidi dans l'appa- reil 29 et recueilli dans le récipient 30. On obtient usuellement un aci- de ayant 97 à 98% de puretéo Le produit de fond est refroidi en 31 (à environ   37,8 G   pour éviter que la matière devienne solide ou semi-solide) et il est recueilli en 32.

   Ce produit de fond est principalement consti- tué par les acides   supérieurs.o   Si l'acide produit dans le récipient 30 est coloré, il peut être traité par le procédé indiqué ci-dessus pour éli- miner sa couleur ou bien, à titre de variante, le produit d'oxydation brut provenant du récipient 23 peut être traité et les acides récupérés de ce traitement peuvent être fractionnés dans les récipients 28 et 250 
L'invention est illustrée, mais n'est limitée en aucune façon, par les exemples suivants. 



   EXEMPLE 1. 



   On fit réagir du   diisobutylène   et du gaz à l'eau à   160 C   et sous une pression de 200 atmosphères par la réaction OXO en utilisant du carbonyle de cobalt comme catalyseur. Le produit de réaction provenant de cette phase eontenait 50% en poids d'aldéhyde C9 et 15% en poids de produits à poids moléculaire supérieur de réactions latérales et du cobalt sous la forme dé carbonyle de cobalt dans une mesure de 0,2 gro par litre 

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 (estimée comme cobalt métallique) Le reste était de l'oléfine n'ayant pas réagi avec une petite quantité de paraffine C8 
Ce produit fut émulsionné par une agitation vigoureuse avec son propre volume d'eau distillée et d'air que l'on fit passer à la vites- se de 4 litres à l'heure par 100 ml. de produit brut.

   Le procédé fut ap- pliqué par masses, puis la teneur en acide et en aldéhyde des mélanges de réaction (séparés de l'eau) fut déterminée à intervalles. La température fut maintenue à environ 20 C La teneur en aldéhyde au bout de divers temps était comme suit : 
2 heures   19,7%   en poids d'aldéhyde C9 
4 heures 10.0% en poids d'aldéhyde C9 
16 heures 1,7% en poids d'aldéhyde C9 
L'oxydation fut arrêtée au bout de 16 heures et la couche aqueu- se fut séparée.

   La couche d'huile fut alors extraite avec de la soude caus- tique aqueuse, la quantité de soude étant équivalente à l'acide en suppo-   sant que ce dernier était entièrement l'acide C9 La couche d'huile insoluble fut séparée et s'avéra être de l'oléfine C8 n'ayant pas réagi con-   tenant 3% en poids d'aldéhyde C9 Lors de l'acidification de la solution de sel de sodium de l'acide avec de l'acide chlorhydrique, l'acide se sé- para et fut séché. 80% en poids de la matière ainsi obtenue se distillè- rent à 132 C sous 24 mm et étaient l'acide C9 de 95% de pureté. Le rende- ment total de l'acide était d'environ 70% basé sur l'aldéhyde chargé. 



   EXEMPLE 2. 



   La matière première et les conditions pour l'oxydation étaient les mêmes qu'à l'exemple 1, sauf que la température fut élevée à 100 C et la vitesse du gaz augmentée à 50 litres pour 100 ml de charge. 75% de l'aldéhyde furent alors oxydés en 2 heures, le rendement d'acide C9 obtenu par le même mode opératoire étant   65%   basés sur l'aldéhyde charge et 87% basés sur l'aldéhyde ayant réagio 
EXEMPLE 3. 



   Dans ce cas, le produit de la réaction OXO obtenu comme décrit à l'exemple 1 fut traité à travers une colonne de fractionnement continue de 50 plateaux théoriques fonctionnant à une vitesse de reflux de 3:1 et l'oléfine n'ayant pas réagi fut recueillie en tête. Un résidu contenant   75%-en poids d'aldéhyde C9 fut obtenu, le cobalt se trouvant dans la charge restant dans ce résidu. Ce produit d'aldéhyde fut oxydé sous les con-   ditions de l'exemple 2, sauf que la température était 40 C et la vitesse de   l'air   50 litres à l'heure par 100 m1. de charge. L'oxydation fut com- plète en 6 heure Se Basé sur la teneur en aldéhyde de la charge, le rende- ment de l'acide brut était pratiquement quantitatif, estimé quant à la teneur en acide du produit. L'acide fut séparé de la couche d'eau, séché et distillé sous vide.

   Le liquide fut alors obtenu sous la forme d'une fraction bouillant entre 131 C et 135 C sous 20mm, cette fraction étant de 98,5 d'acide C9 pur. 



   Le rendement total de cette matière épurée fut de 88% en poids du rendement théorique basé sur l'aldéhyde C9 chargé.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé d'oxydation d'un composé organique oxygéné qui est une aldéhyde, une cétone, un alcool ou un produit de condensation d'un ou plusieurs de ces éléments, qui consiste à traiter le composé or- ganique oxygéné avec de l'oxygène en présence, comme catalyseur, ou com- me source de matière catalytique, d'un carbonyle métallique ou d'un hy- drure de carbonyle métallique ou d'un dérivé d'un carbonyle métallique ou d'un hydrure de carbonyle métallique ou d'un produit de décomposition contenant du métal, du carbonyle métallique ou de l'hydrure de carbonyle métallique ou d'un dérivéo 2. Procédé d'oxydation d'une aldéhyde aliphatique qui con- siste à amener en contact intime l'aldéhyde avec de l'oxygène en présence de carbonyle de cobalt, d'hydrure de carbonyle de cobalt ou de mélange de ces produits.

3. Procédé de production de composés organiques oxygénés qui consiste à faire réagir des oléfines avec de l'oxyde de carbone en présen- ce d'hydrogène ou d'autres participants à la réaction contenant de l'hy- drogène remplaçable dans une zone de réaction à température et sous pres- sion élevées en présence, comme catalyseur, ou comme source de matière catalytique, d'un métal ou d'un composé d'un métal, ce métal étant du co- balt, du fer ou du nickel et sous des conditions par lesquelles des compo- sés oxygénés sont formés, et à traiter le produit ou une partie du pro- duit avec de l'oxygène en présence d'un carbonyle de métal ou d'un hydru- re de carbonyle métallique du métal employé dans la zone de réaction, ou en présence de dérivés ou de produits de décomposition contenant du métal,

du carbonyle métallique ou des hydrures de carbonyle métallique.

40 Procédé suivant la revendication 3, dans lequel le seul catalyseur introduit dans la zone de réaction est un carbonyle métallique ou un hydrure de carbonyke métallique ou un mélange de ces éléments, le métal étant du fer ou du nickel.

5. Procédé suivant la revendication 3, dans lequel le seul catalyseur introduit dans la zone de réaction est du carbonyle de cobalt ou de l'hydrure de carbonyle de cobalt ou des mélanges de ces produits.

6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5 pour la production d'acides organiques, dans lequel une oléfine, de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène sont amenés à réagir dans la zone de réaction sous les conditions de température et de pression de la réaction OXO, par quoi des aldéhydes sont produites et le produit ou une partie du produit est traité avec de l'oxygène.

7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel le produit obtenu de la zone de réaction est traité pour le retrait de l'oléfine n'ayant pas réagi et le reste de ce produit ou une partie de celui-ci est traité avec de l'oxygène.

80 Procédé suivant la revendication 7, dans lequel l'oléfine n'ayant pas réagi est séparée du produit par distillation fractionnelle.

9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, dans lequel le traitement à l'oxygène est effectué à une tempé- rature au-dessous de 200 C 10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, dans lequel l'oxygène utilisé dans le traitement du produit ob- tenu de la zone de réaction est constitué par un mélange gazeux, par exem- ple de l'air.

11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, dans lequel l'oléfine est du propylène. <Desc/Clms Page number 7>

12 Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l'oléfine est un dimère d'un butylène 13 Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes pour la récupération d'acides organiques ou de dérivés de ces acides, dans lequel le produit de traitement à l'oxygène est traité avec de lalcali aqueux et la phase aqueuse contenant des sels des acides est séparée de la phase non aqueuseo 14. Procédé de production de composés organiques oxygénés en substance comme décrit dans ce qui précède.

15 Composés organiques oxygénés, lorsqu'ils sont produits par le procédé de 1-lune quelconque des revendications précédentes.