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Procédé de séparation de nitriles.
La synthèse de l'acrylonitrile s'effectue notamment par réaction catalytique en phase gazeuse d'un mélange contenant du propylène, de l'ammoniac et de l'oxygène. Les gaz sortant du réacteur sont lavés dans une tour d'absorption où l'eau circule à contre-courant de manière à obtenir une solution aqueuse des nitriles et des autres produits éventuels de la réaction. Les eaux de lavage renferment de 1 à 3% de matières organiques, prin- cipalement de l'acrylonitrile, de l'acétonitrile, de l'acide cyanhydrique et éventuellement de l'acroléine.
L'élimination éventuelle de l'acroléine et de l'acide cyanhydrique s'effectue au cours d'opérations séparées qui ne font pas partie de la présente invention.
La séparation de l'acrylonitrile et de l'acétonitrile est particulièrement difficile. En effet, ces deux nitriles ont des points d'ébullition voisins (respectivement 77,3 C et 81,8 il en est de même de leurs azéotropes avec l'eau (respectivement 70,620 et 76,5 C).
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Il est connu de séparer l'acrylonitrile et l'acéto- nitrile contenus dans les eaux de lavage en deux stades. On concentre d'abord les eaux de lavage par distillation des nitri- les sous forme de mélanges binaires avec l'eau. On obtient aini une solution aqueuse relativement concentrée à plus de 80% de nitriles. Dans le second stade, on traite la solution concentrée dans une colonne de rectification extractive. Au cours de cette rectification, on introduit de l'eau comme solvant d'extraction dans la partie supérieure de la colonne. L'eau entraine l'acéto- nitrile vers le bas de la colonne. On recueille sous forme de distillat, un mélange d'acrylonitrile et d'eau. Pour que la sé- paration soit efficace, il faut que la masse du liquide se trou- vant dans la colonne contienne de 93 à 96% d'eau.
La présente invention concerne un procédé qui permet d'obtenir en une seule opération, à partir d'une solution aqueuse diluée, d'une part de l'acrylonitrile concentré exempt d'acéto- nitrile et d'autre part une solution aqueuse d'acétonitrile.
Selon l'invention, on traite d'une manière continue les eaux de lavage sans concentration préalable dans une colonne de rectification extractive. L'eau est introduite dans la partie supérieure de la colonne tandis que le liquide à séparer est introduit vers la partie médiane de la colonne.
Au sommet de la colonne, on recueille un mélange binaire d'acrylonitrile et d'eau. La composition obtenue est voisine de celle de l'azéotrope; la teneur en acétonitrile y est toujours in- férieure à 0,09%.Au bas de la colonne, on recueille une solution aqueuse diluée d'acétonitrile.
La présente invention est caractérisée par une réduc- tion importante de l'eau d'extraction nécessaire pour séparer un poids donné de nitriles. Ainsi, il faut utiliser plus de 35 g d'eau d'extraction pour une séparation efficace de 2 g de nitriles se trouvant dans une solution concentrée à 97% de nitriles. D'autr part, en opérant selon la présente invention, pour séparer 2 g de nitriles se trouvant dans une solution aqueuse à 2%, il suffit d'introduire 5 g d'eau d'extraction.
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Le procédé de l'invention est avantageux au point de vue du volume des solutions à manipuler et de la réduction de l'appareillage. En effet, on supprime la colonne qui sert spéci- fiquement à concentrer les eaux de lavage avant leur introduc- tion dans la colonne de rectification extractive. Le procédé de l'invention combine en une seule colonne les opérations de con- centration et d'extraction. Il est également avantageux en ce qui concerne la dépense en énergie et en vapeur.
Le procédé de l'invention est applicable à des solutions aqueuses renfermant moins de 5% en poids de nitriles et plus par- ticulièrement de 1 à 3%. Dans ces solutions, le rapport acrylo- nitrile/acétonitrile varie entre 1 et 100 et plus particulière- ment entre 2 et 20.
Pour 100 g de solution aqueuse, on utilise de 1 à 25 g d'eau d'extraction, de préférence de 5 à 15 g d'eau. Cette quan- tité varie avec la teneur en acétonitrile dans les eaux de lavage.
Le solvant d'extraction introduit dans la colonne peut être soit de l'eau, soit la solution aqueuse recueillie au bas de la colonne et débarrassée au préalable de 1'acétonitrile qu'elle contient, soit encore une solution diluée d'acrylonitrile.
Selon l'invention, les eaux de lavage et le solvant d'extraction sont introduits à une température voisine de celle règnant dans la colonne aux points d'introduction. Il est cepen- dant possible d'utiliser des liquides ayant sensiblement la tem- pérature ambiante. L'invention s'applique quelle que soit la pression absolue règnant dans la colonne.
L'invention n'est pas limitée par le type de colonne de rectification extractive. Cette colonne est chauffée par tout moyen approprié.
Les exemples suivants illustrent l'invention, ils ne la limitent en aucune façon.
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Exemple 1.
On utilise une colonne de rectification extractive comportant 30 plateaux. Dans cette colonne, on introduit les eaux de lavage au niveau du 10e plateau en comptant à partir du haut de la colonne et l'eau d'extraction au niveau du 3e plateau. La colonne est chauffée par serpentin de vapeur.
Dans cette colonne, on introduit par heure 10 kg d'eaux de lavage, préchauffées à 68 C et renfermant 180 g d'acrylo- nitrile et 20 g d'acétonitrile. Pendant la même durée, il faut
500 g d'eau d'extraction préchauffée à 70 C.
Lorsque la colonne est en régime, on recueille comme distillat 178 g d'acrylonitrile sous forme d'un mélange binaire avec l'eau. Ce mélange ne contient pas d'acétonitrile.
Au bas de la colonne, on soutire une solution aqueuse renfermant tout l'acétonitrile introduit.
Exemple 2.
Dans la colonne décrite dans l'exemple 1, on introduit par heure: - 10 kg d'eaux de lavage, préchauffées à 68 C et renfermant
160 g d'acrylonitrile et 40 g d'acétonitrile; - 1,500 kg d'eau d'extraction préchauffée à 70 C.
Lorsque la colonne est en régime, on recueille comme distillat 158 g d'acrylonitrile sous forme d'un mélange binaire ; avec l'eau. Ce mélange ne contient pas d'acétonitrile.
Au bas de la colonne, on soutire une solution aqueuse renfermant tout l'acétonitrile introduit.
Exemple 3.
Cet exemple est donné à titre comparatif.
Dans la colonne du même type que celui décrit dans l'exemple 1, on introduit par heure: - 200 g d'une solution aqueuse renfermant 174 g d'acrylonitrile et 20 g d'acétonitrile préchauffée à 68 C; - 3,750 kg d'eau d'extraction préchauffée à 70 C.
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Lorsque la colonne est en régime, on recueille 173 g d'acrylonitrile sous forme d'un mélange binaire avec l'eau,.
Ce mélange ne contient pas d'acétonitrile.
Au bas de la colonne, on soutire une solution aqueuse renfermant tout l'acétonitrile introduit.
Résume 1 Procédé de séparation d'acrylonitrile et d'acétonitrile, ca- ractérisé en ce que l'on obtient en une seule opération à par- tir d'une solution aqueuse diluée, d'une part de l'acryloni- trile concentré exempt d'acétonitrile et d'autre part une so- lution aqueuse d'acétonitrile et en ce que l'on traite la so- lution aqueuse d'une manière continue et sans concentration préalable dans une colonne de rectification extractive en présence d'un solvant d'extraction.
29 Procédé selon 1 , caractérisé en ce que le solvant d'extrac- tion est introduit dans la partie supérieure de la colonne de rectification extractive et la solution à traiter vers la partie médiane de la colonne.
3 Procédé selon 1 et 2 , caractérisé en ce que le solvant d'extraction est soit de l'eau, soit une solution diluée d'acrylonitrile, soit encore la solution recueillie au bas de la colonne et débarrassée d'acétonitrile.
4 Procédé selon 1 à 3 , caractérisé en ce que la solution aqueuse renferme en poids de 0,1 à 5% de nitriles, de préfé- ; rence de 1 à 3%.
5 Procédé selon 1 à 4 , caractérisé en ce que dans la solution aqueuse le rapport acrylonitrile/acétonitrile est compris entre 1 et 100, de préférence entre 2 et 20.
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