<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
"Production d'acides carboxyliques*
EMI1.2
La présente, inrention cet relative à la. production d' acides carboxyliques. Elle ce rapporte plus particulièrement à un procédé amélioré à deux phases pour la aise en réaction d'olé-. fines avec de l'oxyde de carbone et de l'eau en présence de oa- talyseurs formés par des acides minéraux, en vue de produire des
EMI1.3
acides carboxyliques aliphatiques.
EMI1.4
.tf Za production d'acides carboxyliques à partir d'oKfi- n 8," d'oxyde de carbone et d'eau, en présence de toute une série de catalyseurs aoides, cet bien connue. Le procédé de production des a des carboxyliques désirée constitue, par exemple, ce que C>F'&îf4âut considérer oonme étant un procédé de synthèse à deux
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
phase., comprenant la réaction d'eau, d'oxyde de carbone eu to dold- fines en utilisant un catalyseur ferme par un acide inorganique fortement acide, tel que du fluorure de bore hydrata.
La réac-
EMI2.2
tion fondamentale de oe procédé suppose la combitaiâon d'une mole de la charge d'alimentation oléf inique avec une cola d'à au 9 une mole d'oxyde de carbone pour donner le produit formé par l'acide carboxylique, et comportant un atome de carbone de plus que l'a-
EMI2.3
limentation oléf inique. Dans la aise en oeuvre de ce procède en deux phases , la première phase comprend la réaction du composé clef inique avec de l'oxyde de carbone et le catalyseur forai par le fluorure de bore hydrate, en 1 'absence de toute addition quel- oonqae d'eau. Une réaction exothermique se produit avec forma- tion de ce que l'on peut appeler un complexe du catalyseur de fluorure de bore hydrate, d'oxyde de carbone et du composé clé-
EMI2.4
finique.
Dans la seconde phase de oe procédé à deux phases, il est alors nécessaire d'hydrolyser ce complexe en utilisant envi- ron une mole d'eau par mole de l'oxyde de carbone du complexe.
Bien que l'on puisse employer des quantités plus élevées d'eau, ceci n'est pas nécessaire et nécessiterait une reconcentration
EMI2.5
du catalyseur de fluorure de bore dilué obtenu. C'tet dans c4t te seconde phase du procédé à deux phases que l'invention inter- vient plue particulièrement.
Bien que le procède fondamental a deux phases soit fondamentalement intéressant, les pleines possibilités indue-
EMI2.6
triellea de production d9acides carboxylique* à partir de ces r4- actifs relativement non coûteux n'ont pas, d'une façon générale, été utiliaéeslà cause de certains désavantage@ intervenant dans les procédés proposée précédemment.
A titre d'exeaple, on a dé- couvert que, si la quantité molaire stoechiométrique 4 ' ou est ajoutée totalement au complexe dans une seule phase d'hydroly- se, il n'est pas possible de récupérer tous les catalyseurs de fluorure de bore) 90 à 95 environ seulement de l'acide peuvent
EMI2.7
IO.{cup'r'. en utilisant cette seule phase d'hydrolyse.
On
<Desc/Clms Page number 3>
a trouva que, dans une phase d'hydrolyse unique, des concentra- tiens fortement localisées d'eau tendent à diluer le catalyseur de fluorure de bore libéré plutôt que d'hydrolyser le complexe, de aorte qu'une hydrolyse incomplète se produit et qu'une relati- vement mauvaise utilisation de l'eau,en résulte.
De nouveau, lorsqu'on procède à la synthèse d'acides carboxyliques ayant plue d'environ 7 atomes de carbone, le catalyseur de fluorure de bore est partiellement soluble dans 1'acide carboxylique produit, de aorte qu'une récupération totale du catalyseur ne peut pas être réalisé@ dans une moule phase d'hydrolyse. On a trouvé aussi que, aine lorsqu'on utilise plus d'une phase d'hydrolyse, si on ajoute un excès suffisant d'eau àla moue d'hydrolyse du complexe, de l' acide borique solide précipitera.
D'autre part, si on ajoute une quantité insuffisante d'eau à la acné d'hydrolyse, une partie du complexe ne sera pas convertie dans cette sone et de l'acide bo- rique solide précipitera dans la zone de lavage suivante.
La précipitation de l'acide borique solide dans l'installation d' hydrolyse obstrue celle-ot et la rend éventuellement inopérante, ce qui provoque des période@ couteuses d'arrêt pour réparations*
D'une manière générale, la présente invention se rap- perte à la synthèse de l'acide carboxylique par formation, dans une première phase, d'un complexe d'oxyde de carbone, d'un compo.
sé clef inique et d'un catalyseur constitué par du fluorure de bore hydrate, et par une hydrolyse, constituent une seconde pha- se, du complexe obtenu, l'amélioration résidant dansla technique de 1 'hydrolyse du complexe dans une phase d'hydrolyae à plusieurs stades, dans laquelle au moins une mole d'eau par mole de composé clef inique du oomplexe est introduite dans ces stades, Suivant une forme de réalisation préférée de la présente invention,
cette phase d'hydrolyse à stades multiples comprend au moins trois et de préférence plue de trois stades séparées Dans le premier de ces stades de la forme de réalisation préférée, le complexe est hydrolyse avec un milieu d'hydrolyse aqueux en un mélange d'acide
<Desc/Clms Page number 4>
carboxylique brut produit et de catalyseur de bore dilué ayant
EMI4.1
un rapport eau/IF 3 de moins d'environ 3/le Dans un autre de ces stades distincts, différant du premier et du dernier stades il est critique que le mélange de l'acide carboxylique brut produit et du catalyseur de bore soit dilué avec un milieu aqueux contenant du
EMI4.2
F'3, ayant un rapport molaire eau/!?) supérieur a.
15/1, en un acide carboxylique brut produit et en un catalyseur de bore reconstitué
EMI4.3
ayant un rapport molaire maximum eau/Er3 d'environ 3/1., Dans ce ou ces derniers stades, l'acide oarboxylique brus 'profit !rt lave avec le milieu aqueux contenant du IF et ça ou ode et ont 3 ,#.#¯¯ ... '.: <4ir 14 t .....,;... il .. 1 maintenus à un rapport molaire .a\t/EP3"'Pr:..,'lVJJ':;'-t.; '1 '-' '#% -- .. ; ,, ?### ' ït$ D'une manière générale, le procède dt y,â "pieoiti,; !,;.
'une manière g'n'ale,. " : , .<.,q,r y,.T¯.". r"-,.-'yr' tion peut être utilisé pour la préparation .4t' 4e,f';ti(.: en partant de composés mono01't1\Ûe:(iiô'bcÍiit1!iJ4 20 atomes de carbone. la charge d'alimentation éléfinique peut @@
EMI4.4
prendre des alkenes a chaînes droite ou ramifiée, englobant le pre- pylène, le butylène, le pentène, et leurs homologues supérieurs, ainsi que les isomères de ces alkèneao Les oléfines de cette clan. se peuvent constituer des allènes non saturés terminaux eu internes De même, des oléfines cycliques ayant jusque 20 atomes de carbone peuvent être employées.comme charge d'alimentation, notamment le
EMI4.5
..... cyclopentèney le cyclohexène et leurs homologues supérieurs.
1'tB- porte quel mélange désiré de ces composés, tel que la fraction C4 récupérée dans des opérations de raffinage de pétrole, peut être
EMI4.6
utilisé,' ai on le désire. Tous ces composés aono-ol4f1n1qul8 peu- vent comprendre des groupes fonctionnels, tels que des groupée 4# acide carboxylique, d'ester ou d'alcool..- ,
Le catalyseur préféré pour l'utilisation dans le procédé de la présente invention est un catalyseur constitué par du fluoru-
EMI4.7
re de bore hydraté, ayant la formule empirique 1!P3.xH20, dans la- quelle x est égal a environ 2 a 2,5.
De tels catalyseurs supposent . r, y . ,¯! ,. ,,.> la combinaison ou la formation d'un complexe du fluOru'-r't '4"8 bore avec de l'eau, de manière k former des oompoa6é;o3n,tee .gitl 31GNA notamment ceux qui correspondent la t qrmule ):1'*: " " 1'- <'r..'{" :",...<td(f....:::.1;"1.'; .tJ' ,.t. t::n¯f::':;'; ;.!t'}!.I ,..b
<Desc/Clms Page number 5>
'fluorure de bore mono-hydraté et du fluorure de bore dihydraté, et qui peuvent comprendre des quantités supplémentaires d'eau qui
EMI5.1
peuvent être présentes a titre de solvant ou peuvent former un coma' plexe ou réagir d'une autre manière avec le fluorure de bore dans d'autres rapporte.
De tels catalyseurs sont désignes ici "cataly-
EMI5.2
oeur de fluorure de bore hydrate*! Bien que l'on puisse utiliser des quantités diverses d'eau dans de tels catalyseurs, on préfère spécialement, dais la mise en oeuvre de la présente invention, uti-
EMI5.3
liser un catalyseur de fluorure de bore contenant environ 2 k 2,5 moles d'eau par mole de fluorure de bore, et en particulier un ca- talyaeur contenant environ 2 moles 4'eau par mole de fluorure de bore. Dn peut employer de plus grandes quantités d'eau, mais ceci n'est pas nécessaire et supposerait des complexités supplémentaires pour le procède en vue notamment de récupérer ou de reconstituer le,,
EMI5.4
catkoeur désiré.
Des teneurs d'eau beaucoup plus petites sont ima praticables car le catalyseur de fluorure de bore hydraté ne peut pas - être récupéré dans le système d'hydrolyse de l'invention, à moins qu'il ne soit combiné avec environ 1,7 à 2 moles d'eau ou légèrement plus.
EMI5.5
Eventuellement, cependant, 1 catalyseur de fluorure de bore@ hydraté peut être employé en combinaison avec d'autres cata-
EMI5.6
lyseurs formée par des acides inorganiques. L'acide sulfurique ou l'aoide phosphorique peuvent en particulier être utilement employés avec le catalyseur de fluorure de bore hydraté. Les proportions relatives des acides employée peuvent varier, bien que l'utilisa- ; tion de quantités molaires approximativement égales de fluorure de bore et d'aoide phosphorique ou sulfurique soit préférée.
EMI5.7
La phase de synthèse d'acide, e'est-à-dire la première phasen peut être menée à des températures de l'ordre d'environ -2Q k i5O#Of bien que la température préférée soit de l'ordre de 20 h ; 100eC. Des pressions élevées sont nécessaires en vue de maintenir '.,#', une pression partielle élevée d'oxyde de carbone. On peut em,,lo- 4 E p prseaione de 10 à 600 atmosphères ou plus, bien que l'on
<Desc/Clms Page number 6>
préfère employer une pression d'environ 40 à 100 atmosphères.
La phase de synthèse d'acide peut être menée d'une façon continue ou discontinue. Dans un procédé discontinu, le catalyseur liquide formé par l'acide inorganique est d'abord introduit dans un réacteur ou autoolave convenable, et ensuite l'oxyde do carbone et l'oléfine sont introduite dans ce réacteur de façon continue jusqu'à ce que le catalyseur soit épuisé. Dans le procédé en oon- @tinu, on peut utiliser un réacteur et un procédé similairesmais n avec un enlèvement oontinu des produits réagissant et une introduc- tion continue de catalyseur frais ou de recyclage.
D'une manière générale, la phase d'hydrolyse consiste en 1'hydrolyse du complexe dans une zone'hydrolyse, de manière à former l'acide carboxylique brut constituant le produit, avec en- suite le lavage de cet acide brut dans une sont de lavage, ces deux zones comprenant une série de stades continua de mélange-dépôt a. contre-courant. Dans ces stades, des concentrations de HF3-eau sont maintenues de manière à éviter les concentrations de HF3 dans l'eau, auxquelles de l'acide borique solide précipite. D'une fa- çon générale, la phase d'hydrolyse petit être menée a des tempéra- tures de l'ordre d'environ à environ 100 C, la gamme préférée de températures allant de 45 à 80 C.
On peut employer des pressions élevées, bien que ceci ne soit pas nécessaires
L'invention sera encore décrite avec référence aux des- sine annexée.
La figure 1 illustre schématiquement le procédé fond en- tal complet de synthèse.
La figure 2 illustre schématiquement une variante de la portion d'hydrolyse du procédé illustré à la figure 1.
La f igure 3 illustre schématiquement la forme de réali- sation complète préférée du procédé de synthèse*
En se référant d'abord a la figure 1, la référence 1 i- dentifie le réacteur de premier stade, dans lequel l'oléfine est alimentée par le conduit 2, l'oxyde de carbone par le conduit 3
<Desc/Clms Page number 7>
et le catalyseur de fluorure de bore hydrata par le conduit 4. Le
EMI7.1
réacteur est équipé d'un dispositif d'agitation 5, de manière a a- giter a fond le oontenu du réacteur et à entretenir un mélange ho- ! 1Logne.
La réaction de l'oléfine, de l'oxyde de carbone et du oa-
EMI7.2
tal.yseur dans 3a réacteur 1 est réalisée à une température de l'or- ,'dre de -20 à 150'0 sous une pression d'oxyde de carbone d'environ
EMI7.3
z"20 à 600 atmosphères, On préfère utiliser de longues périodes de 'réaction d'environ 1 à 4 heur.., de manière à atteindre une conver-,
EMI7.4
sion totale de 1'alimentation oldfiniquè oulcomplexe avec l'oxyde de carbone et le catalyseur de fluorure de bore.
La nature preci-
EMI7.5
se du complexe n'est pas totalement oomprise main ce complexe exil te nous forme d'un liquide homogène, contenant des précurseurs de l'acide carboxylique final que l'on produit ou maintenant cet aci- de carboxylique dans une sorte de formation de complexe aveo le fluorure de bore. La réaction décrite pour former ce complexe cet'
EMI7.6
réalisée avec environ ot5 à 1,5 sole du catalyseur par mole d'alimentation ol6 inique. On maintient de préférence un excès imper- tant du catalyseur par rapport .. la quantité Qui est engagée dans un complexe avec l'oléfine. j
Suivant la présente invention, le complexe décrit est soumis aux phases de traitement illustrées au,.dessin.
Dans la
EMI7.7
première phase du proodddg le@ produite du riaoteur sont enlevée du réacteur 1 par le oonduit 6 et sont mélangée avec un diluant hydrocarbure pour permettre la séparation de l'exoee de catalyseur
EMI7.8
a. partir du complexe forme au ooura de la réaction. Ceci peut 4- tre réalisa en utilisant un simple mélangeur à orifice, avec en- euite un réservoir de dépôt. Ou bien, comme illustré à la figure 1, le diluant hydrocarbure peut itre mélange avec les produite du
EMI7.9
réacteur dans un réservoir de mélange et de dépôt 7.
On peut in-$; troduiro dans le réservoir 7 par le conduit 8, un naphta ou au- tre diluant hydrocarbure, tel que dee paraffines non rlag18.anite: normalement liquidée, de bas poids moléculaire, en vue d'un mélan-
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
5v avec les produite du réacteur dans la teae agitée 9.
Oa utili- sa de préférence environ 15 à 20% en volume du diluant hydrocarbu- ré, bien que n'importe quelle quantité désirée puisse être utilisé Le mélange peut alors déborder au-dessus du barrage 10 dans la le ne de dépôt 11 pour permettre la séparation d'une phase de cataly- seur inférieure 12 présentant une surface intermédiaire dans la portion formant puisard du réservoir de mélange et de dépôt. Le catalyseur séparé peut être enlevé par le conduit 13 en vue de son
EMI8.2
recyclage et de sa réutilisation dans le rfaotr..1 7 - J - , ('os...' ..: ; .
J'!t,..1.. ..." l'. r Suivant la présente 1n"eAtj.ot U 00*,11':',," . "":.' 4r tien de l'excès décide corne d6orit,jetos k'.ûtt*tra4tement : ' /'--\ - ' r x : ¯,:. "1""" 1'\.'; d'hydrolyse à plusieurs stades dans* 1i4.ir>ri,r .goyidèe .1 .: .! 1((\-/11t ; ..: w .,.it .;: -, ..tfJ'.ei . k mélangeur et dispositif de dépôt .14, ,15 et 16. în se référant à la zone d'hydrolyse 14 par 'exemple, ,4e' l'eau intxoduie' ar ,1 , J'" ..;.. r ' ¯....1, ''' " / conduit 17 est .'azïs" &1'10 le complexe introduit dans le méla'n- " geur par le conduit 18. Le mélange d'eau et de complexe est mé- langé dans la zone 20 et il est ensuite soumis à dépôt dans la. zone 21 pour permettre la séparation du catalyseur sous forme d'une phase intérieure et son enlèvement par le conduit 22.
Le complexe séparé eat eneuite envoyé par le conduit 23 en vue de son mélange
EMI8.3
avec de l'eau supplémentaire 1n4u1 te dans le récipient 15 par le oonduit 24. De nouveau, le catalyseur séparé est enlevé par le conduit 25 et la matière organique restante est enlevée du réser. voir 15 par le conduit 26 en vue de son introduction dans le ré- servoir d'hydrolyse 16. De l'eau est ajoutée de façon semblable' dans le réservoir 16 par le conduit 27, et le catalyseur .'par' est récupéré de la partie de dépôt de ce réacteur 16 par le con- duit 28.
Le catalyseur récupéré des conduite 13, 22, 25 et 28 peut être recyclé et renvoyé au réacteur 1. La matière organique restante, dans la dernière zone d'hydrolyse 16, est enlevée par le
EMI8.4
conduit 29 et introduite dans une zone 4:'1â';";Íiè'a-"'3+tj;. ±#* '. -/ 4y Y . i, 7 produit est lavé avec de l'eau de manière à ext¯rairlei:t.oit .:)..;. 1.:..
'-/fJ---' .
<Desc/Clms Page number 9>
rer de l'acide carboxylique produit, toute* les traces restantes du catalyseur de fluorure de bore. N'importe quel agencement de lavage désiré à l'eau peut dire employé à cet effet, bien qu'il soit désirable de prévoir au moins environ dix stades de contact.
Comme illustré au dessin, ceci peut être réalisé dans une leur verticale de lavage à l'eau 30, dans laquelle de l'eau est intro- duite au sommet par le conduit 31 en vue d'une circulation à ¯on- tre-courant par gravité avec l'acide carboxylique introduit au fond de la tour. La tour 30 peut être pourvue d'une matière de bourrage 32 et elle peut comporter des dispositifs d'agitation dans de@ zones comprises entre les fourragea séparés, en vue d'une mine en contact efficace à contre-courant en plusieurs stades. L' acide carboxylique produit lavé peut alors être enlevé de la tour par le conduit 33.
Ce produit du procédé peut alors être soumis à un fractionnement ou à d'autres phases de finition et de purifi- cation désirées.
L'eau enlevée du fond de la tour 30 par le conduit 34 contiendra, le catalyseur de fluorure de bore récupéré. Cette eau est par conséquent utilisée pour satisfaire aux nécessités d'hydro- lyse des zones d'hydrolyse 14, 15 et 16, en assurant une retenue ' totale de tout le catalyseur de fluorure de bore dans le système décrit.
Comme signalé, dans une opération d'équilibre, au moins' une mole d'eau doit être introduite par le conduit 31 et utilisée ensuite dans les phases d'hydrolyse du procédé pour chaque mole d'acide carboxylique produit. la répartition de la quantité d' eau dans les trois sections d'hydrolyse 14, 15 et 16 n'est pas particulièrement critique et des proportions à peu près égales *d'eau peuvent être fournies à chacune de ces zones d'hydrolyse*
Dans la phase de mélange, il est nécessaire d'assurer un mélange approprié du complexe dans le milieu d'hydrolyse.
Ceci est avantageusement obtenu en employant une agitation assez modé- @nant environ cinq minutes ) une heure, pour atteindre les conditions d'hydrolyse d'équilibre. Ensuite, l'acide carboxy-
<Desc/Clms Page number 10>
lique produit peut être séparé dans une zone de dépôt calme, en utilisant une période de dépôt atteignant environ une heure. En particulier lorsqu'on utilise un diluant paraffinique inerte, tel que décrit, dans le procède, le dépôt se réalise facilement & des allures de dépôt d'environ un pouce par minute.
D'une manière gé- nérale, le procède décrit peut être conçu pour procurer des pério- des combiné 0 8 de retenue dans les zones de mélange et de dépôt, d'environ une heure, pour chaque stade d'hydrolyse.
Il eat important que l'hydrolyse soit menée à une tempé- rature inférieure à environ 150'?. L'hydrolyse peut alors être réalisée à des températures ambiantes, bien que l'on puisse uti- liser des appareils de refroidissement entre les stades, si néces- .aire, pour maintenir la température en dessous de 150 F à tout moment, et pour compenser la chaleur de réaction due a. l'hydroly- se.
La figure 2 des dessine montre une forme de réalisation de l'inventbn, spécialement adaptée à la production d'acides oar- bexyliques comportant plue de sept atomes de carbone environ. De tels acides carboxyliques de poids moléculaire élevé peuvent dis- aoudre des quantités importantes de catalyseur de fluorure de bo- re atteignant environ 10 en poids. La variante de la figure 2 des dessins est spécialement avantageuse comme moyen pour amélio- rer la séparation du catalyseur acide d'avec l'acide carboxylique produit.
En se référant a. la figure 2, le conduit 50 correspond au conduit 18 de la figure 1 et est employé pour introduire le complexe à hydrolyser dans une première zone d'hydrolyae 51. Le complexe est hydrolyse dans cette zone 51 avec un catalyseur de fluorure de bore dilué, récupéré comme décrit par la suite et in- troduit dans la zone d'hydrolyse 51 par le conduit 52. L'hydro- lyse du complexe dans la zone 51 a pour résultat la séparation du catalyseur de fluorure de bore en vue de non enlèvement par le )AIGINAL conduit 53 et son retour au réacteur 1. Le complexe est enlevé
<Desc/Clms Page number 11>
du réservoir 51 par le conduit 54 et envoyé à la seconde zone d'hydrolyse 55 ou il est mélangé aveo de l'eau introduit* par le conduit 56.
De nouveau, l'acide séparé à la suite de cette hydro- lyse peut être récupéré par le conduit 57 en vue de son recyclage vers le rotateur 1. La phase supérieure de complexe, séparée du catalyseur, @et enlevée de la zone 55 par le conduit 58 en vue de son introduction dans la troisième phase d'hydrolyse 59 et de son mélange avec de l'eau supplémentaire introduite par le conduit 60.
L'opération cet telle que l'hydrolyse du complexe est terminée - et que l'acide carboxylique séparé est lavé à l'eau dans la zone
59, de manière à séparer pratiquement tout le catalyseur à par- tir de l'acide carboxylique. Ce catalyseur est séparé de l'acide carboxylique dane la sont de dépôt 61 en vue de l'enlèvement du catalyseur séparé par la portion formant puisard 62 et en vue de son recyclage à la zone d'hydrolyse 51 par le conduit 52.
L'acide carboxylique séparé peut être enlevé par le conduit 63 et envoyé à une phase de distillation et de finition du produit, ou bien il peut d'abord être soumis de préférence à un lavage à l'eau supplé- ment aire, oomme décrit avec référence à la figure 1. Dans le cas où on utilise un lavage supplémentaire à l'eau, l'eau utilisée dans cette phase cet récupérée en vue de non introduction par le conduit 64 et de son utilisation dans les zones d'hydrolyse 55 et 59.
Dans l'utilisation du produit décrit à la figure 2, pour un fonctionnement en équilibre, une mole d'eau pour chaque mole d'acide carboxylique produit sera introduite par le conduit 64.
De préférence, la plue grande partie de cette eau passera par le oonduit 60 et aéra utilisée dans la zone d'hydrolyse 59, la peti- te portion restante d'eau étant envoyée par le conduit 56 et uti- Usée dans la zone d'hydrolyse 55.
C'est ainsi qu'on préfère qu' environ 75% de l'eau totale d'hydrolysesoient utilisés dans la der- nière phase d'hydrolyse (réservoir 59) tandis qu'environ 25% de l'eau sont utilisés dans la seconde phase d'hydrolyse (réservoir
<Desc/Clms Page number 12>
55). Lorsqu'on procède de cette manière, le catalyseur acide ré- cupéré de la zone d'hydrolyse 59 sera dilué avec de l'eau pour former une composition contenant environ 2 à 4 moles eu plue d'eau par mole de fluorure de bore. Cette composition peut être décrite de la meilleure manière comme constituant une solution diluée de fluorure de bore et de ses produits d'hydrolyse.
Comme illustré à la figure 2 des dessins, c'est cette solution diluée de fluorure de bore qui est utilisée effectivement pour assurer l'hydrolyse du complexe dans, - la première sono d'hydrolyse 51. Eventuelle ment, cependant, la solution diluée de fluorure de bore peut être recyclée en partis à la seconde phase d'hydrolyse, de même qu'à la première phase d'hydrolyse.
La figure 3 des dessins montre une forme de réalisation préférée de l'invention.
En se référant à la figure 3, la référence 71 identi- fie le réacteur de première phase dans lequel l'oléfine est alimen- tée par le conduit 72, l'oxyde de carbone par le conduit 73 et le catalyseur de fluorure de bore hydraté par le conduit 74. Le ré- acteur, qui est de préférence un réservoir sphérique, est équipé d'un..dispositif d'agitation 75 afin d'agiter à fond le contenu du réacteur et d'entretenir un mélange homogène*
La réaction de l'oléfine, de l'oxyde de carbone et du catalyseur dans le réacteur 71 est menée a une température de 1' ordre de -20 à 150 C sous une pression d'oxyde de carbone d'en- viron 10 à 600 atmosphères.
On préfère utiliser de longues pé- riodes de réaction d'environ 1 à 4 heures afin d'atteindre une conversion maximum de l'alimentation oléfinique en complexe avec l'oxyde de carbone et le catalyseur de fluorure de bore. On croit que la nature du complexe est telle que ce.complexe existe-nous forme d'un liquide homogène contenant des précurseurs de l'acide carboxylique final à produire ou maintenant cet;acide carboxyli- que produit suivant un certain type de fermât ion de.complexe avec le fluorure de bore.
La réaction décrite peur former ce complexe
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
e ##n< k environ z à 1,5 mole de catalyseur par mole d'ali- tentation 014finique, On maintient de préférence un excès impor. tant de catalyseur par rapport à la quantité qui est on agie dans
EMI13.2
un complexe avec l'eléfine.
Suivant cette forme de réalisation de l'invention, le complexe décrit est soumis aux phases de traitement illustrée@ cette par le dessin. Dans la première phase de/ferme de réalisation, ' ¯les produits du réacteur sont enlevée de ce réacteur 71 par le conduit 76 et mélangée avec un diluant hydrocarbure pour permet- tre la séparation de l'excès de catalyseur à partir du complexe
EMI13.3
-'*fomd au cours de la réaction. Ceci peut être réalisé enutili- saut un m4,iangour'k orifice suivi par un réservoir de dépôt.
Ou bien, comme illustré à la figure 3, le diluant hydrocarbur4 peut étre mdl&Ud avec les produite du réacteur dans un réservoir de mélange et de dépôt 77. Un naphta ou autre diluant hydrocarbure, tel que des paraffines non réactivée, uormalement liquides ,de bas poids moléculaire, peut être introduit dans le réservoir 77 par 5 le conduit 78 en vue de eon mélange avec les produite du réacteur
EMI13.4
:'' dans une zone agitée 79, On utilise de préférence environ 15 à ,,;
20 en volume du diluant hydrocarbure, bien que l'on paioce em 0 or atimport -0 quelle quantité désirée. ce mélange peut alors déborder pâr-deeeue le barrage 80 dans la zone de dépôt 81 pour r permettre' là 'séparation d'une phase inférieure de catalyseur 82 ci 4 / , -- ; ' présentant une ourtace intermédiaire dans la portion formant pais sard du réservoir de mélange et de dépôt. Le catalyseur, séparé ' peut être enlevé par le conduit 83 en vue de son recyclage et de -'sa réutilisation dans le réacteur 71.
Suivant cette forme de réalisation de l'invention, le complexe, après séparation de l'excès d'acide comme décrit, est
EMI13.5
eoumia a. un traitement d'hydrolyse dans une phase d'hydrolyse à étalée multiplie* Un tel traitement d'hydrolyse est convenable- ment réalisé dans une tour d'hydrolyse verticale continue à con- tre-courant 84.
Dans l'application de la présente forme de ré-
EMI13.6
@@ation à cette tour, des conditions sont entretenues da telle
<Desc/Clms Page number 14>
EMI14.1
sorte que cette lour est divisée en 04 que l'on peut appeler des phases ou zones, o'eet-h4ire une première zone 84'hT4rol1" de complexent dans laquelle la phase de catalyseur est continue et
EMI14.2
le complexe est disperse, et une seconde zone de lavage dlaolde*g dans laquelle la. phase aoide ont continue et l'eau est dispersée.
En pratique, la zone d'hydrolyse de complexe est caractérisée comme étant d'une couleur générale sombre et la zone de lavage d'acide comme étant d'une couleur claire. Comme mentionne pré-
EMI14.3
oédemmeat, la tour dans laquelle la phase d'hydrolyse est réalisa et contient une 64rie de stades séparée de mélange/de dépôt; e'est ainsi que chacune des zones d'hydrolyse de complexe et de lava- ge d'acide contient un ou plusieurs stades, le nombre de ces sta- des dépendant d'une série de variables utilisées dans le procède, à savoir le débit, la température, etc..
Tel qu'il est utilisé
EMI14.4
ici, le terme "stade", bien que l'on décrive un stade a6pari de mélange et de dépôt, ne doit pas être limite i, un stade ou l'iqui libre est nécessairement atteint et, par conséquent, ce terme ne doit pas être limité à un stade idéal* ou "théorique* On a cependant trouvé que, par rapport aux conditions employées ici, un minimum de trois stades est contenu dans la tour 84, une se*
EMI14.5
rie de 3 à 16 stades étant considérée comme convenable, ces sta- , des toustituant le nombre préfère.
Parmi ce nombre de stades, un ou plusieurs formeront des stades d'hydrolyse dans la sone d' hydrolyse de complexe;un stade consistera en ce que l'on appel- lera loi le "stade de dilution" de la sont d'hydrolyse, et un ou plusieurs stades constitueront des stades de lavage dans la zone de lavage d'acide. Les durées de séjour dans chacun de ces stades vont de 5 à 120 minutes, de manière à réaliser un mélange et un dépôt complets. la tour d'hydrolyse 84 est mine en fonctionnement a
EMI14.6
des températures de l'ordre de 30 à toc, de préférence de 19 ordre de 45 à 80 C.
Si on le désire, on peut prévoir des eer- pentins de refroidissement dans la zone d'hydrolyse de la tour
<Desc/Clms Page number 15>
pour enlever la chaleur de réaction résultant de cette zone. Bien
EMI15.1
que l'on puisse prévoir un bourrage dans la zone de lavage d'aei-j de, o'eet-è4-dire lee stades supérieure de la tour , de façon à aider au dhp8tg un bourrage n'est pas avantageux dans la sone dt hydrolyse, 3e qui permet ainsi à la tour d'être moine auscepti..
blé d'une obstruction dans le cas de la formation d'acide oidqur solide durant un bouleversement,
Dane le procédé de la présente invention, le complexe' est alimenté à un premier stade d'hydrolyse, riche en catalyseur,
EMI15.2
situé au bas de la tour d'hydrolyse 84, et oe par un conduit 85, et de l'eau, o"lt-4ir. le condensât de la tour de lavage a l'eau 86, ont alimentée au @omet de la tour 84 par le conduit 67.
La portion intérieure de la tour (par exemple les dix sta. des inférieure A dans une tour 1 sois@ stades) est utilisée
EMI15.3
principalement pour l'hydrolyse du complexe# comme mentionné, dans cette zone de la tour d'hydrolyse, la phase de catalyseur eot continue ot le complexe est dispersé, Le complexe, qui est ;
EMI15.4
moine dense que le catalyseur, s'élève à travers le catalyseur dans cette eone de la tour et est hydrolysé avec un contact in- time Avec la catalyseur qui a été quelque peu dilué par l'eau de condensât provenant du haut.
De ce fait, dans cette zone, le
EMI15.5
complexe réagit avec une quantité ateechl'metrique d'eau pour fer- mer l'acide carboxylique et libérer le catalyseur HF3 hydraté.
Au dernier stade d'hydrolyse de la sone d'hydrolyse de la.tour,
EMI15.6
le rapport molaire de l'eau au 8g3 oontenu dans le stade atexcè , de Pas 3/1 et est généralement d'environ 2 à 3/1. ,
EMI15.7
Depuis le dernier stade de la zone d'hydrolyse, l'ao1-J l de pratiquement hydrolysé contenant une certaine quantité de
EMI15.8
173 ,,' 6lève dans la tour dans le stade de dilution séparé en équilibre de cette sone d'hydrolyse.
EMI15.9
Sans le stade de dilution, l'eau de condensat conte- nant du 3 en une quantité telle que le rapport molaire FI20/ BF) est supérieur à 15/1 es dépens depuis le haut et est m6lan- ] #*.
NAL6e intimement avec le catalyseur qui s'élève et les oompoaantaj NAL
<Desc/Clms Page number 16>
acides contenue dans celui-ci. Le mélange cet maintenu dans ce stade séparé pendant un tempe suffisant pour que le rapport mo- laire eau/HF3 contenu dans ce stade soit d'environ 3/1 eu moins.
L'acide aarboxylique brut hydrolyse, contenant encore une certains quantité de HF3, continue aon ascension dans la tour d'hydrolyse et pénètre dans les stades supérieurs restant@ de la tour, c'est-à-dire les stades B que l'on appelle zone de lavage d'acide. Dans cette zone, l'acide est lavé par l'eau de oondeneat qui a été alimentée, comme mentionné, au haut de la tour d'hydrolyse par le conduit 67.
Dans oette portion de la tour, la phase acide est oontinue et l'eau est dispersée. L'aci. de carboxylique brut lavé produit est enlevé du sommet de la tour d'hydrolyse par le conduit 88 et le catalyseur est enlevé du bas de la tour par le conduit 89, ce catalyseur pouvant être recyclé et renvoyé au réacteur 1.
Comme on peut le comprendre, la quantité d'eau de con- densat ajoutée à la tour d'hydrolyse est critique dans le cas de la présente invention. Si on ajoute une quantité trop 'le. vée d'eau, le catalyseur récupéré sera dilué. De plue, si un excès d'eau suffisant est ajouté à la zone d'hydrolyse dans la tour de façon à augmenter la. teneur d'eau du,catalyseur en ex- cès HF3.3 H2O, mais en dessous de HF3. 15 H2O, de l'acide bori- que solide précipitera. Inversement, si on ajoute une quanti- té insuffisante d'eau à la zone d'hydrolyse, une partie du com- plexe ne sera pas convertie dans cette zone d'hydrolyse et l'a- cide borique salide précipitera plus tard dans la zone de lavage d'acide.
On préfère, par conséquent, prévoir dee instruments basés sur le poids spécifique de manière à régler le rapport molaire eau:HF3 et à contrôler ainsi le taux d'addition d'eau.
L'expérience à montré que les poids spécifiques qui peuvent ê- tro tolérés dans les diverses parties de la tour d'hydrolyse sans précipitation d'acide borique sont le* suivants 1
<Desc/Clms Page number 17>
EMI17.1
Zone Rapport molaire Poids spécifique à 24.0 ; z¯¯¯¯¯¯ 20 3
EMI17.2
<tb> Hydrolyse
<tb>
EMI17.3
(a) se Stades d'hydroly- <.3,0 1 > 1,49 (b) Stade de dilution -3,0 à 1 ou moins ^-1,49 ou plus lavage doacide >15,0 1,15
EMI17.4
Evidemment, dee filtres font de préférence prévis a des endroits convenables de la tour d'hydrolyse pour enlever les traces d'acide borique solide qui pourraient se former durant
EMI17.5
certains bouleversements.
De même, on peut prévoir le recyclas ge du catalyseur soit de-puis le bas de la tour, soit depuis un
EMI17.6
autre endroit du système vers la zone d'hydrolyse de cette taure Ce processus permet de régler rapidement le rapport molaire
EMI17.7
eau/IF3du catalyseur pour l'amener dans la gamme désirée de moins d'environ 2,5/1, si et cata2joeur devenait trop dilue.
M'acide carboxylique partiellement lavé circule dépuis le haut de la tour d'hydrolyse 84 vers le bais de la tour de la-. vage à l'eau 86 en passant par un conduit 88, tour dans laquel- le les tracée restantes du catalyseur de fluorure de bore sont enlevées. On utilise de préférence un condensât de vapeur oom- me eau,de lavage. N'importe quel agencement de lavage a l'eau
EMI17.8
peut être utilisé à cet effet, bierquil soit préférable de prévoir au moine environ 80 stades de cantact.
Comme illustré à zij la figure 3, ceci peut être réalisé dans une tour verticale de lavage a l'eau 86, dans laquelle l'eau est introduite au non- met par le conduit 90 en vue d'une circulation par gravité à contre-courant avec l'acide carboxylique brut introduit au bas de la tour. La tour 86 peut être pourvue d'une matière de bour- rage ainsi que de dispositifs d'agitation dans des zones con- prises entre les bourrages séparés, afin de réaliser un contact efficace à contre-courant à stades multiples.
L'acide carboxy- Lieue lavé peut alors être enlevé de la tour par le conduit 91.
EMI17.9
Ce produit du procédé peut alors itre soumis à un fraotioane-
<Desc/Clms Page number 18>
ment ou à d'autres phases de purification et de finition dési- rées.
L'eau enlevée du bas de la tour 86 par le conduit 87 contiendra le catalyseur de fluorure de bore récupéré. Cette eau est, par conséquent, utilisée pour satisfaire aux nécessitée d'hydrolyse de la tour d'hydrolyse 84, en assurant une réten- tion totale de tout le catalyseur de fluorure de bore dans le système décrit.
Comme signale, dans une opération d'équilibre, au moins une mole d'eau doit être introduite par le oonduit 90 et utilisée par la suite dans les phases d'hydrolyse du procède pour chaque mole d'acide carboxylique produit. La répartition de la quantité d'eau dans l'entièreté des phases de lavage d' acide, de dilution et d'hydrolyse est toutefois spécialement critique dans cette forme de réalisation et l'eau doit être ali montée à chacun des étagea, comme on l'a décrit ci-dessus.
EXEMPLE 1
Dansune première expérience, une oléfine C9 oonsti- tuant un trimère de propylène a été mine en réaction avec de 1' oxyde de carbone et un catalyseur formé par du HF3.2 H2O. Le complexe a été formé à une température d'environ 125 F nous une pression d'oxyde de carbone d'environ 1500 livres par pouce car* ré, en utilisant un excès du catalyseur de fluorure de bore di- hydraté. Le complexe formé est admis à déposer pendant plu- sieurs jours à des températures ambiant.. et une phase de cala- lyseur n'ayant pas réagi est formée et enlevée sous forai de la couche la plus dense. Ensuite, le complexe restant est chauffé jusqu'à environ 130 F et admis à reposer.
Sous ces conditions, aucune récupération supplémentaire de catalyseur n'est obtenue. Cependant, lorsqu'on mélange 500 grammes du con plexe acide homogène avec environ 70 grammes d'une fraction de @@@ parffinique C7, et qu'on laisse déposer pendant envi- ron une heure a 130 F, 13,6 grammes du catalyseur HF3.2 H2O
<Desc/Clms Page number 19>
se séparent en tant que phase la plus lourde. Cet exemple Montre* par conséquent, l'amélioration pouvant être obtenue dans le dé-
EMI19.1
p8t en utilisant un diluant paralfinique comme décrit.
Dans une seconde expérience, monde pour démontrer l'
EMI19.2
aptitude au fonctionnement du système d'hydrolyse Illustré à la figure 1 des dessins, un complexe a été formé aveo de l'ieobu- t71ène, de l'oxyde de carbone et un oatalyseur BF3.2 H2O. L' effluent du réacteur de la phase de formation du complexe a en- suite été dilué avec environ 10% en poids d'hexane normal, et le
EMI19.3
catalyseur 12342 R20 en excès, n'ayant pas réagi, est aftis à dé poser et est enlevé* Le complexe restant est alors hydrolysé dans trois phases en utilisant de l'eau qui a été utilisée pour laver une quantité équivalente d'acide brut résultant d'une telle hydrolyse.
C'est ainsi que l'eau d'hydrolyse utilisée a été eb- tenue par mine en contact d'acide carboxylique brut dans trois stades d'équilibre. On a trouvé que cette eau a un pH inférieur à 1, ce qui Indique la présence de petites quantités de HF3 et/
EMI19.4
ou de ses produits d'hydrolyse, Le poids de l'eau d'hydrolyse utilisée représente un excès de 10 moles % par rapport à la quan- titi requise pour hydrolyser le complexe.
L'hydrolyse cet rés- limés de façon discontinu* dans trois stades séparé ? en emplo- yant une période de mélange de cinq minutes et une période de dépôt de 15 minutée dans chaque stade* Le catalyseur de flue- rare de bore résultant de l'hydrolyse est séparé dans chaque stade. Après réglage pour l'excès d'eau ajouté pendant l'hydre-
EMI19.5
lyse, le poids B?302 H20 récupéré est égal a celui chargé oomme ' complexe.
L'acide récupéré est alors recyclé au stade de µva. thèse et en trouve que le catalyseur a la même activité et la
EMI19.6
même adlectivitd que du catalyseur IV302 a2O.frait.
D'une manière semblable, un catalyseur de HF3 régénère dilué a été prépare, ce catalyseur ayant la composition HF3.2,8
EMI19.7
820. 100 grammee du complexe formé par réaction avec un trimera' de prepylène, de l'oxyde de carbone et du 3.2 920 (exempt de
<Desc/Clms Page number 20>
catalyseur HF3.2 H2O en excès) ont été dilués avec environ 10% en poids d'une fraction de naphta paraffinique C7, et le catalyseur HF3.2 H2O en excès* n'ayant pas réagi, ont admis à déposer et est enlevé. Le complexe restant est ensuite mélangé avec 7,6 grammes du catalyseur régénéré dilué.
Par repos, le mélange donne 11,1 grammes de catalyseur de fluorure de bore hydraté convenant pour une réutilisation directe dans la phase de synthèse* Cet exemple montre, par conséquent, l'aptitude opératoire de l'utilisation d' un catalyseur régénéré dilue pour hydrolyser le complexe d'oxyde de carbone, d'oléfine et de catalyseur.
EXEMPLE 2
Dans une expérience monde pour démontrer le caractère opératoire du système d'hydrolyse illustré à la figure ) des des. aine, on a formé un complexe avec un trimère de propylène, de 1' oxyde de carbone et un catalyseur HF3.2 H2O. L'effluent du réac- teur de la phase de formation du complexe a ensuite été dilué a- veo environ 15% en volume d'hexane normal, et le catalyseur HF3.
2 H2O en excès, n'ayant pas réagi, a été admis à déposer et a été enlevé. le oomplexe restant est ensuite hydrolyse dans des stades à une température de tour d'environ 75 C, en utilisant de l'eau qui a été utilisée pour la ver une quantité équivalente d' acide brut résultant de cette hydrolyse. C'est ainsi que l'eau d'hydrolyse utilisés a été obtenue par mine en contact d'acide carboxylique brut dane des stades d'équilibre. De petites quan- tités d'acide borique solide août emmenées avec le produit acide organique C10. Il n'y a pas de signe de formation d'acide beri- que solide dans la colonne elle-même. L'acide organique lavé a un pH de 4, ce qui indique un bon lavage.
Le catalyseur régénéré a une densité de 1,61 à 27 C.
On a trouvé que l'acide récupéré convient pour,un recyclage a la phase de synthèse, avec apparemment la même activité et la même sélectivité que dit catalyseur HF3. 2 H2O fraie.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
"Production of carboxylic acids *
EMI1.2
The present, inrention this relating to the. production of carboxylic acids. It relates more particularly to an improved two-phase process for ease of ole- reaction. fines with carbon monoxide and water in the presence of catalysts formed by mineral acids, in order to produce
EMI1.3
aliphatic carboxylic acids.
EMI1.4
The production of carboxylic acids from okfin 8, carbon monoxide and water, in the presence of a variety of acid catalysts, is well known. The process for producing carboxylic acids is well known. desired constitutes, for example, what C> F '& I should consider as being a process of synthesis in two
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
phase, comprising the reaction of water, carbon monoxide to doldfines using a strong catalyst with a strongly acidic inorganic acid, such as boron fluoride hydrata.
The reaction
EMI2.2
The basic principle of this process involves the combination of one mole of the olefinic feedstock with a cola of up to 9 mole of carbon monoxide to give the product formed by the carboxylic acid, and having one atom more carbon than a-
EMI2.3
olefinic feed. In the practice of this two-phase process, the first phase comprises reacting the key compound with carbon monoxide and the hydrated boron fluoride catalyst formed in the absence of any addition. of water. An exothermic reaction occurs with the formation of what may be called a catalyst complex of hydrated boron fluoride, carbon monoxide and the key compound.
EMI2.4
final.
In the second phase of a two-phase process, it is then necessary to hydrolyze this complex using about one mole of water per mole of carbon monoxide in the complex.
Although higher amounts of water can be used, this is not necessary and would require reconcentration.
EMI2.5
of the obtained dilute boron fluoride catalyst. It is in this second phase of the two-phase process that the invention particularly intervenes.
Although the fundamental two-phase process is fundamentally interesting, the undue full possibilities
EMI2.6
Carboxylic acid production methods * from these relatively inexpensive reagents have generally not been used because of certain disadvantages involved in the previously proposed methods.
By way of example, it has been found that if the stoichiometric molar amount 4 'or is added completely to the complex in a single hydrolysis phase, it is not possible to recover all of the fluoride catalysts of boron) only about 90 to 95 acid can
EMI2.7
IO. {Cup'r '. using this single hydrolysis phase.
We
<Desc / Clms Page number 3>
found that, in a single hydrolysis phase, highly localized concentrates of water tend to dilute the liberated boron fluoride catalyst rather than hydrolyze the complex, so that incomplete hydrolysis occurs and that 'a relatively poor use of water results.
Again, when synthesizing carboxylic acids having greater than about 7 carbon atoms, the boron fluoride catalyst is partially soluble in the carboxylic acid produced, so that complete recovery of the catalyst will not be achieved. cannot be carried out in a hydrolysis phase mold. It has also been found that when more than one hydrolysis step is used, if a sufficient excess of water is added to the hydrolysis slurry of the complex, solid boric acid will precipitate.
On the other hand, if an insufficient amount of water is added to the hydrolytic acne, part of the complex will not be converted into this sone and solid boric acid will precipitate in the next washing zone.
The precipitation of solid boric acid in the hydrolysis plant obstructs it and eventually renders it inoperative, causing expensive downtime for repairs *
In general, the present invention relates to the synthesis of the carboxylic acid by formation, in a first phase, of a complex of carbon monoxide, of a compound.
key and of a catalyst consisting of hydrated boron fluoride, and by hydrolysis, constitute a second phase of the complex obtained, the improvement residing in the technique of hydrolysis of the complex in a hydrolysis phase. in several stages, in which at least one mole of water per mole of key compound of the complex is introduced in these stages, According to a preferred embodiment of the present invention,
this multi-stage hydrolysis phase comprises at least three and preferably more than three separate stages In the first of these stages of the preferred embodiment, the complex is hydrolyzed with an aqueous hydrolysis medium to an acid mixture
<Desc / Clms Page number 4>
crude carboxylic acid product and dilute boron catalyst having
EMI4.1
a water / IF 3 ratio of less than about 3 / le In another of these distinct stages, different from the first and the last stages it is critical that the mixture of the crude carboxylic acid produced and the boron catalyst be diluted with an aqueous medium containing
EMI4.2
F'3, having a water / !?) molar ratio greater than a.
15/1, a crude carboxylic acid produced and a reconstituted boron catalyst
EMI4.3
having a maximum water / Er3 molar ratio of about 3/1., In this or these later stage (s), the crude oarboxylic acid washes with the aqueous medium containing IF and this or ode and has 3, #. # ¯¯ ... '.: <4ir 14 t .....,; ... il .. 1 maintained at a molar ratio .a \ t / EP3 "' Pr: .., 'lVJJ' :; '-t .;' 1 '-' '#% - ..; ,,? ###' ït $ In general, the proceeds dt y, â "pieoiti ,; !,;.
'in a general way ,. ":,. <., q, r y, .T¯.". r "-, .- 'yr' tion can be used for the preparation .4t '4e, f'; ti (.: starting from mono01't1 \ Ûe compounds: (iiô'bcÍiit1! iJ4 20 carbon atoms. elfinic feedstock can @@
EMI4.4
take straight or branched chain alkenes, including prepylene, butylene, pentene, and their higher counterparts, as well as the isomers of these alkeneao The olefins of this clan. terminal and internal unsaturated allenes may also form cyclic olefins having up to 20 carbon atoms may be used as feed, especially
EMI4.5
..... cyclopentene, cyclohexene and their higher counterparts.
1'tB- carries which desired mixture of these compounds, such as the C4 fraction recovered in petroleum refining operations, can be
EMI4.6
used, if desired. All of these aono-ol4f1n1qul8 compounds may contain functional groups, such as 4 # carboxylic acid, ester or alcohol groups.
The preferred catalyst for use in the process of the present invention is a fluorine catalyst.
EMI4.7
re hydrated boron, having the empirical formula 1! P3.xH20, where x is about 2 to 2.5.
Such catalysts assume. r, y. , ¯! ,. ,,.> the combination or formation of a complex of fluOru'-r't '4 "8 boron with water, so as to form oompoa6é; o3n, tee .gitl 31GNA in particular those which correspond to the t qrmule): 1 '*: "" 1'- <' r .. '{":", ... <td (f .... :::. 1; "1.'; .tJ ',. t. t :: n¯f :: ':;';;.! t '} !. I, .. b
<Desc / Clms Page number 5>
'boron fluoride monohydrate and boron fluoride dihydrate, and which may include additional amounts of water which
EMI5.1
may be present as a solvent or may form a coma plex or otherwise react with boron fluoride in others.
Such catalysts are referred to herein as "catalyst.
EMI5.2
boron fluoride oor hydrate *! Although various amounts of water can be used in such catalysts, it is especially preferred in the practice of the present invention.
EMI5.3
read a boron fluoride catalyst containing about 2 to 2.5 moles of water per mole of boron fluoride, and in particular a catalyst containing about 2 moles of water per mole of boron fluoride. Dn can use larger quantities of water, but this is not necessary and would involve additional complexities for the process with a view in particular to recovering or reconstituting the ,,
EMI5.4
desired catkoeur.
Much smaller water contents are impractical because the hydrated boron fluoride catalyst cannot be recovered in the hydrolysis system of the invention, unless it is combined with about 1.7 to. 2 moles of water or slightly more.
EMI5.5
Optionally, however, boron fluoride hydrate catalyst can be employed in combination with other catalysts.
EMI5.6
lysers formed by inorganic acids. Sulfuric acid or phosphoric acid may in particular be usefully employed with the hydrous boron fluoride catalyst. The relative proportions of acids employed can vary, although the use; The use of approximately equal molar amounts of boron fluoride and phosphoric or sulfuric acid is preferred.
EMI5.7
The acid synthesis phase, i.e. the first phasen, can be carried out at temperatures on the order of about -2Q k i5O # Of although the preferred temperature is on the order of 20 h. ; 100eC. High pressures are required in order to maintain '., #', A high partial pressure of carbon monoxide. One can em ,, lo- 4 E p preseaione from 10 to 600 atmospheres or more, although one
<Desc / Clms Page number 6>
prefers to employ a pressure of about 40 to 100 atmospheres.
The acid synthesis phase can be carried out continuously or discontinuously. In a batch process, the liquid catalyst formed by the inorganic acid is first introduced into a suitable reactor or autoolave, and then the carbon monoxide and the olefin are fed to this reactor continuously until the catalyst is exhausted. In the continuous process, a similar reactor and process can be used, but with continuous removal of reactants and continuous introduction of fresh or recycle catalyst.
In general, the hydrolysis phase consists of the hydrolysis of the complex in a hydrolysis zone, so as to form the crude carboxylic acid constituting the product, followed by washing this crude acid in a are washing, these two zones comprising a series of continuous mixing-deposition stages a. against the current. In these stages, concentrations of HF3-water are maintained so as to avoid concentrations of HF3 in water, at which solid boric acid precipitates. Generally, the hydrolysis phase can be carried out at temperatures on the order of about to about 100 C, the preferred temperature range being 45 to 80 C.
High pressures can be used, although this is not necessary
The invention will be further described with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 schematically illustrates the complete basic synthetic process.
Figure 2 schematically illustrates a variant of the hydrolysis portion of the process illustrated in Figure 1.
Figure 3 schematically illustrates the preferred complete embodiment of the synthesis process *
By first referring to Figure 1, reference 1 i- identifies the first stage reactor, in which the olefin is fed through line 2, carbon monoxide through line 3
<Desc / Clms Page number 7>
and the boron fluoride catalyst hydrated through line 4. The
EMI7.1
The reactor is equipped with a stirring device 5, so as to thoroughly agitate the contents of the reactor and to maintain a good mixture! 1Logne.
The reaction of olefin, carbon monoxide and oa-
EMI7.2
tal.yseur in 3a reactor 1 is carried out at a temperature of the order of -20 to 150'0 under a carbon monoxide pressure of about
EMI7.3
20 to 600 atmospheres. It is preferred to use long reaction periods of about 1 to 4 hours, so as to achieve a conversion.
EMI7.4
Complete elimination of the oldfinic or complex feed with carbon monoxide and boron fluoride catalyst.
Nature preci-
EMI7.5
of the complex is not fully understood by hand this complex exiles us as a homogeneous liquid, containing precursors of the final carboxylic acid which is produced or maintaining this carboxylic acid in a kind of complex formation with boron fluoride. The reaction described to form this complex this'
EMI7.6
carried out with about 0.5 to 1.5 soles of catalyst per mole of ol6ic feed. Preferably, a substantial excess of the catalyst is maintained over the amount which is involved in a complex with the olefin. j
According to the present invention, the complex described is subjected to the treatment phases illustrated in the drawing.
In the
EMI7.7
first phase of the proodddg the @ engine product are removed from reactor 1 through line 6 and are mixed with a hydrocarbon diluent to allow separation of the catalyst exoee
EMI7.8
at. starting from the complex forms during the reaction. This can be achieved by using a simple orifice mixer, with the addition of a deposit tank. Or, as illustrated in Figure 1, the hydrocarbon diluent can be mixed with the products of
EMI7.9
reactor in a mixing and settling tank 7.
We can in- $; troduiro into reservoir 7 through line 8, a naphtha or other hydrocarbon diluent, such as non-liquid paraffins. 18 anite: normally liquid, low molecular weight, for mixing.
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
5v with the products of the reactor in the stirred teae 9.
Preferably about 15-20% by volume of the hydrocarbon diluent is used, although any desired amount can be used. The mixture can then overflow above weir 10 into the deposit area 11 to allow separating a lower catalyst phase 12 having an intermediate surface in the sump portion of the mixing and settling tank. The separated catalyst can be removed through line 13 for its
EMI8.2
recycling and reuse in the rfaotr..1 7 - J -, ('os ...' ..:;.
J '! T, .. 1 .. ... "l'. R According to the present 1n" eAtj.ot U 00 *, 11 ':' ,, "." ":. ' 4r tien of the excess decides golden horn, jetos k'.ûtt * treatment: '/' - \ - 'rx: ¯,:. "1" "" 1' \. '; Hydrolysis at several stages in * 1i4.ir> ri, r .goyidèe .1.:.! 1 ((\ - / 11t; ..: w.,. It.;: -, ..tfJ'.ei. K mixer and depositing device .14,, 15 and 16. Referring to the hydrolysis zone 14 for example,, 4e 'water intxoduie' ar, 1, J '"..; .. r' ¯ .... 1 The complex introduced into the mixture via line 18. The mixture of water and complex is mixed in zone 20 and there is a mixture of water and complex. is then subjected to deposition in zone 21 to allow separation of the catalyst as an interior phase and its removal through line 22.
The separate complex is then sent through line 23 for mixing.
EMI8.3
with additional water added to vessel 15 through line 24. Again, the separated catalyst is removed through line 25 and the remaining organic material is removed from the tank. see 15 through line 26 for introduction into hydrolysis tank 16. Water is similarly added to tank 16 through line 27, and the catalyst is recovered from there. the deposit part of this reactor 16 via line 28.
The catalyst recovered from lines 13, 22, 25 and 28 can be recycled and returned to reactor 1. The remaining organic material, in the last hydrolysis zone 16, is removed by the reactor.
EMI8.4
conduit 29 and introduced into a zone 4: '1â'; "; Íiè'a -" '3 + tj ;. ± # * '. - / 4y Y. i, 7 product is washed with water so as to ext¯rairlei: t.oit.:) ..;. 1.: ..
'- / fJ ---'.
<Desc / Clms Page number 9>
rer of the carboxylic acid produced, any * remaining traces of the boron fluoride catalyst. Any desired water washing arrangement can be said to be employed for this purpose, although it is desirable to provide at least about ten stages of contact.
As shown in the drawing, this can be done in a water wash vertical 30, in which water is introduced at the top through line 31 for counter-current circulation. by gravity with the carboxylic acid introduced at the bottom of the tower. Tower 30 may be provided with stuffing material 32 and may include agitation devices in areas between the separate fodder for the purpose of an effective countercurrent contact mine in several stages. The washed product carboxylic acid can then be removed from the tower through line 33.
This process product can then be subjected to fractionation or other desired finishing and purification steps.
The water removed from the bottom of tower 30 through line 34 will contain the recovered boron fluoride catalyst. This water is therefore used to meet the hydrolysis requirements of hydrolysis zones 14, 15 and 16, ensuring complete retention of all boron fluoride catalyst in the system described.
As noted, in an equilibrium operation, at least one mole of water should be introduced through line 31 and then used in the hydrolysis phases of the process for each mole of carboxylic acid produced. the distribution of the amount of water in the three hydrolysis sections 14, 15 and 16 is not particularly critical and approximately equal proportions * of water can be supplied to each of these hydrolysis zones *
In the mixing phase, it is necessary to ensure proper mixing of the complex in the hydrolysis medium.
This is advantageously achieved by employing fairly moderate stirring for about five minutes an hour, to achieve equilibrium hydrolysis conditions. Then the carboxy-
<Desc / Clms Page number 10>
The product can be separated in a quiet deposition area, using a deposition period of up to about one hour. Particularly when an inert paraffinic diluent, as described, is used in the procedure, the deposition is easily accomplished & deposition rates of about one inch per minute.
In general, the described process can be designed to provide combined periods of retention in the mixing and settling zones, of about one hour, for each hydrolysis stage.
It is important that the hydrolysis be carried out at a temperature below about 150 ° C. The hydrolysis can then be carried out at room temperatures, although cooling devices can be used between stages, if necessary, to keep the temperature below 150 F at all times, and to keep the temperature below 150 F at all times. compensate for the heat of reaction due to. hydrolysis.
Figure 2 of the drawings shows an embodiment of the invention, specially adapted for the production of arbexylic acids having more than about seven carbon atoms. Such high molecular weight carboxylic acids can dissolve large amounts of the boron fluoride catalyst up to about 10 by weight. The variation of Figure 2 of the drawings is especially advantageous as a means to improve the separation of the acid catalyst from the produced carboxylic acid.
To refer at. FIG. 2, the line 50 corresponds to the line 18 of FIG. 1 and is used to introduce the complex to be hydrolyzed into a first hydrolysis zone 51. The complex is hydrolysed in this zone 51 with a dilute boron fluoride catalyst, recovered as described below and fed into hydrolysis zone 51 through line 52. Hydrolysis of the complex in zone 51 results in the separation of the boron fluoride catalyst for non-removal by the) AIGINAL leads 53 and its return to reactor 1. The complex is removed
<Desc / Clms Page number 11>
reservoir 51 via line 54 and sent to the second hydrolysis zone 55 where it is mixed with water introduced * via line 56.
Again, the acid separated as a result of this hydrolysis can be recovered through line 57 for recycling to rotator 1. The upper complex phase, separated from the catalyst, and removed from zone 55 by conduit 58 with a view to its introduction into the third hydrolysis phase 59 and its mixing with additional water introduced via conduit 60.
The operation such that the hydrolysis of the complex is completed - and the separated carboxylic acid is washed with water in the zone
59, so as to separate substantially all of the catalyst from the carboxylic acid. This catalyst is separated from the carboxylic acid in the deposit 61 for the purpose of removing the catalyst separated by the sump portion 62 and for its recycling to the hydrolysis zone 51 through line 52.
The separated carboxylic acid can be removed through line 63 and sent to a product distillation and finishing stage, or it can first be subjected preferably to an additional water wash, as described. with reference to FIG. 1. In the case where an additional washing with water is used, the water used in this phase is recovered with a view to not introducing through the line 64 and for its use in the hydrolysis zones 55 and 59.
In the use of the product described in FIG. 2, for operation in equilibrium, one mole of water for each mole of carboxylic acid produced will be introduced through line 64.
Preferably, most of this water will pass through conduit 60 and aera used in hydrolysis zone 59, the remaining small portion of water being sent through conduit 56 and used in the hydrolysis zone. hydrolysis 55.
Thus, it is preferred that about 75% of the total hydrolyzed water is used in the last hydrolysis phase (tank 59) while about 25% of the water is used in the second. hydrolysis phase (reservoir
<Desc / Clms Page number 12>
55). When done in this manner, the acid catalyst recovered from hydrolysis zone 59 will be diluted with water to form a composition containing about 2 to 4 moles more water per mole of boron fluoride. This composition can best be described as constituting a dilute solution of boron fluoride and its hydrolysis products.
As illustrated in FIG. 2 of the drawings, it is this dilute solution of boron fluoride which is actually used to ensure the hydrolysis of the complex in the first hydrolysis sounder 51. Optionally, however, the dilute solution of Boron fluoride can be recycled in parts to the second phase of hydrolysis, as well as to the first phase of hydrolysis.
Figure 3 of the drawings shows a preferred embodiment of the invention.
Referring to Figure 3, numeral 71 identifies the first phase reactor in which the olefin is supplied through line 72, carbon monoxide through line 73, and hydrated boron fluoride catalyst. via line 74. The reactor, which is preferably a spherical tank, is equipped with a stirring device 75 in order to thoroughly agitate the contents of the reactor and to maintain a homogeneous mixture *
The reaction of the olefin, carbon monoxide and catalyst in reactor 71 is carried out at a temperature of the order of -20 to 150 ° C. under a carbon monoxide pressure of about 10 to. 600 atmospheres.
It is preferred to use long reaction periods of about 1 to 4 hours in order to achieve maximum conversion of the olefinic feed to complex with carbon monoxide and boron fluoride catalyst. It is believed that the nature of the complex is such that this complex exists forms a homogeneous liquid containing precursors of the final carboxylic acid to be produced or now this carboxylic acid produced by some type of fermentation of . complex with boron fluoride.
The reaction described can form this complex
<Desc / Clms Page number 13>
EMI13.1
From about z to 1.5 moles of catalyst per mole of final feed. A large excess is preferably maintained. so much catalyst compared to the quantity which is
EMI13.2
a complex with elfin.
According to this embodiment of the invention, the described complex is subjected to the processing steps illustrated by the drawing. In the first phase of the production, the products of the reactor are removed from this reactor 71 through line 76 and mixed with a hydrocarbon diluent to allow the separation of excess catalyst from the complex.
EMI13.3
- '* fomd during the reaction. This can be achieved by using a m4, iangour'k orifice followed by a deposit tank.
Or, as illustrated in Figure 3, the hydrocarbon diluent can be mixed with the reactor products in a mixing and deposition tank 77. A naphtha or other hydrocarbon diluent, such as non-reactivated, normally liquid, low paraffins. molecular weight, can be introduced into tank 77 through line 78 for mixing with reactor products
EMI13.4
: '' in a agitated zone 79, preferably about 15 to 3 are used;
20 by volume of the hydrocarbon diluent, although 0 or 0 atimport -0 is paid as desired. this mixture can then overflow through the dam 80 into the deposition zone 81 to allow the separation of a lower phase of catalyst 82 ci 4 /, -; 'having an intermediate urtace in the thick sard portion of the mixing and settling tank. The separated catalyst can be removed through line 83 for recycling and reuse in reactor 71.
According to this embodiment of the invention, the complex, after separation of the excess acid as described, is
EMI13.5
eoumia a. hydrolysis treatment in a multiply spread hydrolysis phase. Such a hydrolysis treatment is suitably carried out in a continuous countercurrent vertical hydrolysis tower 84.
In applying this form of re-
EMI13.6
@@ ation to this tower, conditions are maintained in such
<Desc / Clms Page number 14>
EMI14.1
so that this lour is divided into 4 which one can call phases or zones, o'eet-h4ire a first zone 84'hT4rol1 "of complexent in which the catalyst phase is continuous and
EMI14.2
the complex is dispersed, and a second washing zone dlaolde * g in which the. the aid phase has continued and the water is dispersed.
In practice, the complex hydrolysis zone is characterized as being of a generally dark color and the acid washing zone as being of a light color. As mentioned pre-
EMI14.3
edemmeat, the tower in which the hydrolysis phase is carried out and contains a separate mixing / settling stage; Thus, each of the complex hydrolysis and acid washing zones contains one or more stages, the number of these stages depending on a series of variables used in the process, namely the flow rate. , temperature, etc.
As used
EMI14.4
here, the term "stage", although a different stage of mixing and settling is described, need not be limited to a stage where free equi is necessarily reached and, therefore, this term need not be limited. be limited to an ideal * or "theoretical * stage. However, it has been found that, relative to the conditions employed here, a minimum of three stages is contained in tower 84, one se *
EMI14.5
Since 3 to 16 stages are considered suitable, these stages being the preferred number.
Of this number of stages, one or more will form hydrolysis stages in the complex hydrolysis area, one stage will be what will be referred to as the "dilution stage" of the hydrolysis phase. and one or more stages will constitute wash stages in the acid wash zone. The residence times in each of these stages range from 5 to 120 minutes, so as to achieve complete mixing and deposition. hydrolysis tower 84 is mine in operation
EMI14.6
temperatures of the order of 30 to c, preferably of the order of 45 to 80 C.
If desired, cooling sprays can be provided in the hydrolysis zone of the tower.
<Desc / Clms Page number 15>
to remove the heat of reaction resulting from this zone. Well
EMI15.1
that one can provide a jam in the washing area of Aei-j of, o'et-è4 that is to say the upper stages of the tower, so as to help the dhp8tg a jam is not advantageous in the area dt hydrolysis, 3rd which thus allows the tower to be auscepti monk.
wheat of an obstruction in the event of the formation of solid oidqur acid during an upheaval,
In the process of the present invention, the complex 'is fed to a first hydrolysis stage, rich in catalyst,
EMI15.2
located at the bottom of the hydrolysis tower 84, and through a conduit 85, and water, where the condensate from the water wash tower 86, was supplied at the omet of the turn 84 through conduit 67.
The interior portion of the tower (for example the ten sta. Of the lower A in a tower 1 be @ stages) is used
EMI15.3
mainly for the hydrolysis of the complex # as mentioned, in this zone of the hydrolysis tower the catalyst phase is continued and the complex is dispersed, The complex, that is;
EMI15.4
As the catalyst, dense monk rises through the catalyst in this tower eone and is hydrolyzed with intimate contact with the catalyst which has been somewhat diluted by the condensate water from the top.
Therefore, in this area, the
EMI15.5
complex reacts with an ateechmetric amount of water to close the carboxylic acid and release the hydrated HF3 catalyst.
At the last stage of hydrolysis of the hydrolysis sone of the tower,
EMI15.6
the molar ratio of water to 8g3 contained in the atexce stage is 3/1 step and is generally about 2 to 3/1. ,
EMI15.7
Since the last stage of the hydrolysis zone, the ao1-J l of practically hydrolyzed containing a certain amount of
EMI15.8
173, 'Removes in the tower in the separate equilibrium dilution stage of this hydrolysis material.
EMI15.9
Without the dilution step, the condensate water containing 3 in an amount such that the molar ratio FI20 / BF) is greater than 15/1 from the top and is m6lan-] # *.
NAL6e intimately with the rising catalyst and the NAL oompoaantaj
<Desc / Clms Page number 16>
acids contained in it. The mixture was kept in this separate stage for a time sufficient so that the molar water / HF3 ratio contained in this stage was about 3/1 or less.
The hydrolyzed crude aarboxylic acid, still containing a certain quantity of HF3, continues on its ascent in the hydrolysis tower and enters the upper stages remaining @ of the tower, i.e. the B stages which are calls acid wash zone. In this zone, the acid is washed by the oondeneat water which has been supplied, as mentioned, to the top of the hydrolysis tower via line 67.
In this portion of the tower, the acid phase is continuous and the water is dispersed. Here, there. The washed crude carboxylic product produced is removed from the top of the hydrolysis tower through line 88 and the catalyst is removed from the bottom of the tower through line 89, which catalyst can be recycled and returned to reactor 1.
As can be understood, the amount of condensate water added to the hydrolysis tower is critical for the present invention. If we add too much, the. water, the recovered catalyst will be diluted. Additionally, if sufficient excess water is added to the hydrolysis zone in the tower so as to increase the. water content of the catalyst in excess HF3.3 H2O, but below HF3. H2O, solid boric acid will precipitate. Conversely, if an insufficient amount of water is added to the hydrolysis zone, part of the complex will not be converted in this hydrolysis zone and the salid boric acid will precipitate later in the zone. acid wash.
It is therefore preferred, therefore, to provide instruments based on specific gravity so as to control the water: HF3 molar ratio and thereby control the rate of water addition.
Experience has shown that the specific gravities which can be tolerated in the various parts of the hydrolysis tower without precipitation of boric acid are as follows: 1
<Desc / Clms Page number 17>
EMI17.1
Zone Molar ratio Specific weight at 24.0; z¯¯¯¯¯¯ 20 3
EMI17.2
<tb> Hydrolysis
<tb>
EMI17.3
(a) se Hydrolyte stages- <.3.0 1> 1.49 (b) Dilution stage -3.0 to 1 or less ^ -1.49 or more acid wash> 15.0 1.15
EMI17.4
Obviously, filters are preferably provided at suitable places in the hydrolysis tower to remove traces of solid boric acid which might form during the process.
EMI17.5
some upheaval.
Likewise, the catalyst can be recycled either from the bottom of the tower, or from a
EMI17.6
another place in the system to the hydrolysis zone of this heifer This process allows the molar ratio to be quickly adjusted
EMI17.7
water / IF3 of the catalyst to bring it into the desired range of less than about 2.5 / 1, if the catalyst becomes too dilute.
The partially washed carboxylic acid flows from the top of the hydrolysis tower 84 to the end of the la- tower. flow to water 86 via conduit 88, in which the remaining traces of the boron fluoride catalyst are removed. A steam condensate, such as water, is preferably used for washing. Any water wash arrangement
EMI17.8
can be used for this purpose, bierquil is preferable to provide the monk about 80 stages of cantact.
As illustrated in Fig. 3, this can be done in a vertical water wash tower 86, into which water is introduced through line 90 for counter-gravity circulation. current with the crude carboxylic acid introduced at the bottom of the tower. Tower 86 may be provided with a stuffing material as well as agitation devices in areas between the separate stuffs, in order to achieve effective multi-stage countercurrent contact.
The washed carboxylic acid can then be removed from the tower through line 91.
EMI17.9
This product of the process can then be subjected to a fraotioane-
<Desc / Clms Page number 18>
ment or other desired purification and finishing stages.
The water removed from the bottom of tower 86 through line 87 will contain the recovered boron fluoride catalyst. This water is, therefore, used to meet the hydrolysis requirements of hydrolysis tower 84, ensuring complete retention of all of the boron fluoride catalyst in the disclosed system.
As indicated, in an equilibrium operation, at least one mole of water must be introduced through the pipe 90 and subsequently used in the hydrolysis phases of the process for each mole of carboxylic acid produced. The distribution of the amount of water in the entire acid washing, dilution and hydrolysis stages, however, is especially critical in this embodiment and the water must be mounted at each of the stages, as is done. described it above.
EXAMPLE 1
In a first experiment, a C9 olefin constituting a propylene trimer was reacted with carbon monoxide and a catalyst formed by HF3.2 H2O. The complex was formed at a temperature of about 125 F at a carbon monoxide pressure of about 1500 pounds per square inch, using an excess of the boron fluoride dihydrate catalyst. The complex formed is allowed to deposit for several days at room temperatures, and an unreacted calalyzer phase is formed and removed under the denser layer. Then the remaining complex is heated to about 130 F and allowed to stand.
Under these conditions, no further recovery of catalyst is obtained. However, when 500 grams of the homogeneous acid complex is mixed with about 70 grams of a C7 parffinic fraction, and left to settle for about an hour at 130 F, 13.6 grams of the catalyst. HF3.2 H2O
<Desc / Clms Page number 19>
separate as the heaviest phase. This example shows * therefore, the improvement that can be obtained in the de-
EMI19.1
p8t using a paralfinic diluent as described.
In a second experiment, world to demonstrate the
EMI19.2
Operability of the Hydrolysis System Shown in Figure 1 of the drawings, a complex was formed with isobut71ene, carbon monoxide and a BF3.2 H2O catalyst. The reactor effluent from the complex formation phase was then diluted with about 10% by weight normal hexane, and the
EMI19.3
Excess unreacted catalyst 12342 R20 is allowed to settle and is removed * The remaining complex is then hydrolyzed in three phases using water which has been used to wash an equivalent amount of resulting crude acid of such hydrolysis.
Thus, the hydrolysis water used was mine stripped in contact with crude carboxylic acid in three stages of equilibrium. This water was found to have a pH below 1, indicating the presence of small amounts of HF3 and /
EMI19.4
or of its hydrolysis products. The weight of the hydrolysis water used represents a 10 mole% excess over the amount required to hydrolyze the complex.
The hydrolysis is this batchwise * in three separate stages? by employing a five minute mixing period and a 15 minute settling period in each stage. The boron fluid rare catalyst resulting from hydrolysis is separated in each stage. After adjustment for excess water added during hydra-
EMI19.5
lysis, the weight B 2 302 H 2 O recovered is equal to that loaded as a complex.
The acid recovered is then recycled to the µva stage. thesis and finds that the catalyst has the same activity and
EMI19.6
same flexibility as catalyst IV302 a2O.fait.
In a similar manner, a dilute regenerated HF3 catalyst was prepared, this catalyst having the composition HF3.
EMI19.7
820. 100 grammee of the complex formed by reaction with a trimera 'of prepylene, carbon monoxide and 3.2 920 (free of
<Desc / Clms Page number 20>
excess HF3.2 H2O catalyst) were diluted with about 10% by weight of a C7 paraffinic naphtha fraction, and the excess unreacted HF3.2 H2O * catalyst allowed to deposit and was removed. The remaining complex is then mixed with 7.6 grams of the diluted regenerated catalyst.
On standing, the mixture gives 11.1 grams of hydrated boron fluoride catalyst suitable for direct reuse in the synthesis phase. This example therefore shows the operability of using a diluted regenerated catalyst for. hydrolyzing the complex of carbon monoxide, olefin and catalyst.
EXAMPLE 2
In a world experiment to demonstrate the operative nature of the hydrolysis system shown in figure) of des. Thus, a complex was formed with a propylene trimer, carbon monoxide and an HF3.2 H2O catalyst. The reactor effluent from the complex formation phase was then diluted to about 15% by volume normal hexane, and the catalyst HF3.
2 H2O in excess, unreacted, was allowed to deposit and was removed. the remaining complex is then hydrolyzed in stages at a tower temperature of about 75 ° C., using water which has been used to worm an equivalent amount of crude acid resulting from this hydrolysis. Thus the hydrolysis water used was obtained by mining in contact with crude carboxylic acid in equilibrium stages. Small quantities of solid boric acid are taken along with the organic acid product C10. There is no evidence of solid beric acid formation in the column itself. The washed organic acid has a pH of 4, indicating good washing.
The regenerated catalyst has a specific gravity of 1.61-27 C.
It has been found that the recovered acid is suitable for recycling to the synthesis phase, apparently with the same activity and the same selectivity as said HF3 catalyst. 2 H2O spawns.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.