CH273391A - Procédé de fabrication de l'anhydride acétique. - Google Patents

Procédé de fabrication de l'anhydride acétique.

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Description

  

  
EMI0001.0001     
  
    Procédé <SEP> de <SEP> fabrication <SEP> de <SEP> l'anhydride <SEP> acétique.       La présente invention se rapporte à la  fabrication de l'anhydride acétique par oxy  dation de l'acétaldéhyde en phase     liquide    par  de l'oxygène moléculaire, en présence de cata  lyseurs.  



  Il a été établi dans le brevet anglais  N  446259 antérieur que, dans l'oxydation de  l'acétaldéhyde, le rendement en anhydride  acétique décroît rapidement si l'oxydation de  l'acétaldéhyde est poussée jusqu'à un taux de  <B>70%</B> environ, et que la concentration en  anhydride diminue ensuite si on continue  l'oxydation. Cette diminution ne peut s'expli  quer par une hydrolyse plus importante de  l'anhydride acétique produit initialement ni  par une diminution de la     vitesse    d'oxydation.

    La théorie générale acceptée jusqu'ici pour le  mécanisme<B>dé</B> l'oxydation de l'acétaldéhyde  en anhydride acétique est qu'il se forme un  composé intermédiaire, l'acide     peracétique,    et  que l'anhydride acétique est produit par l'ac  tion réciproque d'une molécule d'acide     per-          acétique    et d'une molécule     d'acétaldéhyde.    En  conséquence, il est habituel dans les procédés  utilisés jusqu'à maintenant de choisir des  conditions de réaction qui semblent favora  bles à la production d'acide     peracétique    et à  sa réaction pratiquement instantanée avec       l'aeétaldéhy    de libre.  



  Les premiers chercheurs qui ont étudié  l'oxydation de l'acétaldéhyde en     anhydride     acétique se sont efforcés de déterminer les    conditions dans lesquelles l'hydrolyse de l'an  hydride acétique formé est le plus faible.  



  Il a été supposé que la chute de la con  centration en anhydride acétique dans le mé  lange réactionnel, relevée dans le brevet anté  rieur mentionné ci-dessus, est due au fait que       l'anhydride    formé initialement réagit avec  l'acide     peracétique    produit en même temps.  On pensait que le résultat de cette dernière  réaction était la formation de peroxyde d'acé  tyle (voir     1=Ieatley,        Can.    .

   J.     Ros.,    Vol. 19,  p.<B>261-9-73).</B> L'auteur du     travail    qui vient  d'être cité assignait à cette réaction secondaire  de l'anhydride     acétique    avec l'acide     peracéti-          que    une vitesse de réaction du même ordre  que celle de la réaction principale entre  l'acétaldéhyde et l'acide     peracétique,    comme le  montre une étude de la courbe N  4 de la page  271   dudit travail.  



  En conséquence, on considérait     comme     essentiel, quand on effectuait la réaction en  l'absence de diluants comme décrit dans le  brevet anglais N  446259 antérieur, d'oxyder  en présence d'un excès d'acétaldéhyde et,  quand on effectuait l'oxydation par un pro  cédé continu, d'oxyder     seulement    jusqu'à un  stade tel que les acides totaux dans le mé  lange réactionnel se montent à 40 à 50 % envi  ron, la quantité d'acides totaux étant obtenue  par titrage du mélange     réactionnel    quand,       évidemment,    l'anhydride acétique est hydro  lysé en acide acétique.

   Ainsi, dans ce procédé  continu, la moitié ou plus de l'acétaldéhyde      reste     inoxydée    et sert à diluer l'anhydride  acétique formé. De cette manière, on évite       une    trop forte concentration d'anhydride acé  tique dans la zone de réaction. Bien qu'une  oxydation rapide de l'acétaldéhyde semble dé  sirable en vue de diminuer le temps pendant  lequel l'hydrolyse de l'anhydride acétique  formé     est        possible,    on     considère        commen    essen  tiel de maintenir une faible concentration  d'anhydride dans le mélange, et une forte  concentration d'acétaldéhyde.

   Ainsi, la plus  forte concentration en anhydride acétique  dans le mélange résultant de la réaction     d'oxy-          dation        se        monte    à     environ        30        %        en        poids,          comme        indiqué    dans la littérature. Cette va  leur a été atteinte     dans    un procédé discontinu  utilisant l'acide acétique comme diluant.  



  La présente invention résulte d'un travail  de recherche considérable se rapportant à ce  procédé d'oxydation de     l'acétaldéhyde    en  anhydride acétique, et les résultats expéri  mentaux obtenus ont conduit à formuler une  théorie du mécanisme de réaction qui est en  tièrement     différente    de la théorie acceptée       jusqu'ici    et mentionnée ci-dessus.  



  La     conclusion    que l'on peut tirer des re  cherches faites est que l'oxydation de l'acétal  déhyde     produit,    au moins en partie, directe  ment de l'anhydride acétique, c'est-à-dire que       l'anhydride    acétique est formé comme produit  primaire et non comme le résultat d'une action  entre     l'aeétaldéhyde    et un produit d'oxydation  intermédiaire quelconque de     l'acétaldéhyde,    et  on a trouvé que pour     obtenir    les meilleurs  rendements en anhydride acétique, il est néces  saire de choisir délibérément des condition  telles que l'on diminue, autant qu'il est pos  sible, la formation de     percomposés    qui,

   selon  la théorie précédemment acceptée, étaient des  intermédiaires nécessaires dans la production  de l'anhydride acétique.  



       L'invention.    permet d'obtenir des mélanges       réactionnels    contenant une concentration  d'anhydride acétique plus élevée que les con  centrations obtenues jusqu'ici, en évitant l'em  ploi d'une -quantité notable de diluants addi  tionnels ou d'acide acétique, en dehors de la  quantité de celui-ci formée pendant la réac-         tion    ou qui peut être utilisée pour l'addition  de catalyseurs, quantité qui, généralement,

   ne       dépasse        pas        environ        10%        en        poids        de        l'acétal-          déhyde    mis en     couvre.     



  Le procédé selon la présente invention,  pour la production continue d'anhydride acé  tique par oxydation catalytique en phase  liquide de l'acétaldéhyde, au moyen d'oxygène  moléculaire, est caractérisé en ce qu'on intro  duit de l'acétaldéhyde et de l'oxygène molé  culaire dans une enceinte de réaction conte  nant un mélange réactionnel dont la teneur  en anhydride acétique n'est pas inférieure à       40%,        en        ce        qu'on        maintient        la        température        du     mélange réactionnel à une valeur comprise  entre 45 et 550 C,

   en ce qu'on maintient un  contact intime entre ledit oxygène moléculaire  et ledit mélange réactionnel, en ce qu'on règle  l'introduction de     l'acétaldéhyâe    et de l'oxy  gène moléculaire, de manière à maintenir la  concentration en acétaldéhyde dudit mélange  réactionnel entre 2 et     71/o,    tout en mainte  nant sa concentration en anhydride acétique  à une valeur non inférieure à 40 0/0;

   en ce  qu'on maintient dans ledit mélange réaction  nel une concentration telle d'un catalyseur  au cobalt que la concentration en cobalt soit  au moins suffisante pour empêcher la concen  tration des     percomposés    de s'élever à plus de       1%        et,        de        toute        f        açon,        non        inférieure    à     0,02        0/0,

       et en ce qu'on retire du mélange réactionnel  de ladite enceinte de réaction pour     maintenir     dans cette enceinte une quantité de mélange  réactionnel pratiquement constante, tout en  faisant en sorte que le temps de présence du  mélange dans l'enceinte de réaction ne dépasse  pas une demi-heure.  



  La     concentration    du catalyseur est expri  mée par la     teneur    du milieu réactionnel en  cobalt et la quantité effective qui est néces  saire dépend, au moins dans une certaine me  sure, de la température à laquelle la réaction  est effectuée. Plus la température de réaction  est basse,     plus    les quantités de catalyseur au  cobalt nécessaires sont élevées.

   D'ordinaire, les  quantités nécessaires de catalyseur au cobalt       vont        de        0,02    à     2%        et,        de        préférence,        de        0,02     à     0,05%.         En disant que le temps de présence du  milieu réactionnel dans l'enceinte ne doit pas  être supérieur à une demi-heure, on entend  exprimer que le temps moyen pendant lequel  toute partie donnée du mélange réactionnel est  dans l'enceinte ne dépasse pas une demi-heure,  ce qui implique, dans la mise en pratique du  procédé selon l'invention,

   qu'il se produit par  litre et par heure an     moins    deux fois le poids  des produits réactionnels liquides qui sont con  tenus à tout instant donné dans l'enceinte de  réaction.  



  On peut utiliser de nombreux types d'en  ceinte de réaction dans la mise en     couvre    de  l'invention. Par exemple, on peut réaliser la  réaction dans un récipient d'oxydation nor  mal pourvu d'un moyen de refroidissement  très efficace nécessaire pour garder le con  trôle de la température du mélange réaction  nel, l'acétaldéhyde étant introduit dans le  récipient d'oxydation en un point et le mé  lange réactionnel étant retiré du récipient en  un autre point, des moyens d'agitation effi  caces étant prévus pour assurer le contact  intime nécessaire entre l'oxygène moléculaire  et le mélange réactionnel.

   On peut également  réaliser le procédé en utilisant comme enceinte  de réaction un tube à une     extrémité    duquel  on introduit l'acétaldéhyde, le mélange réac  tionnel étant retiré par l'autre extrémité. On  peut par ailleurs opérer de façon qu'une par  tie du mélange réactionnel sortant de l'appa  reil de réaction soit remise en circulation à  travers cet appareil. Dans ce cas, l'appareil  de réaction est de préférence un appareil       tubulaire,    le     phis    avantageusement en forme  de serpentin.  



  Les très hautes vitesses d'oxydation qui  doivent être réalisées dans le présent procédé  peuvent aisément être obtenues par l'emploi  de gaz plus riches en oxygène que l'air, par  exemple de l'oxygène pur ou de l'oxygène  industriel d'une pureté de 95 à 98%; de  l'oxygène d'une pureté de 85% peut être  également utilisé. On opère avantageusement  à des pressions supérieures à la pression atmo  sphérique, comprises entre 1 et 5 atmosphères,  en effectuant un mélange très efficace des    phases gazeuse et liquide pour obtenir un con  tact suffisamment intime entre l'oxygène mo  léculaire et le mélange réactionnel.  



  En outre, on peut utiliser, en     plus    du cata  lyseur au cobalt, un autre catalyseur d'oxy  dation efficace; on a constaté qu'un mélange  de cobalt et de cuivre est un mélange cata  lytique     particulièrement.    avantageux. On uti  lise habituellement les catalyseurs sous     une     forme telle qu'ils soient ou qu'ils deviennent  solubles dans le mélange réactionnel, et on  peut les ajouter au mélange réactionnel de  toute manière appropriée.  



  L'emploi d'un mélange de cobalt et de  cuivre comme mélange catalytique pour l'oxy  dation de l'acétaldéhyde est bien connu en     lui-          même,    mais on a remarqué qu'il existe une  concentration optimum du mélange cataly  tique qui assure des rendements primaires par  ticulièrement avantageux en anhydride acéti  que.

   Par exemple, bien que l'on     puisse    utiliser  le catalyseur au cuivre en toute quantité jus  qu'à     0,51/o,    on en emploie de préférence des  quantités de 0,1 à     0,31/o    et en général des  quantités qui ne sont pas notablement infé  rieures à 0,05% en     cuivre.    Par l'emploi d'un  tel mélange     catalytique,

      le rendement primaire       en        anhydride        acétique        est        voisin        de        90        %        et     peut atteindre une valeur approchant     dit     rendement théorique basé sur l'acétaldéhyde  oxydé en produits liquides.  



  Des quantités de cobalt supérieures à       0,05        %,        quand        elles        sont        utilisées        conjointe-          ment    avec du     cuivre,    tendent à diminuer légè  rement le rendement en anhydride acétique  finalement obtenu.

   Par anhydride acétique  primaire, on entend la quantité d'anhydride  acétique qui peut être calculée à partir de  l'analyse du produit de réaction final, le cal  cul consistant à déterminer la vitesse d'hydro  lyse de l'anhydride acétique. dans le mélange       réactionnel    dans les conditions de réaction, et  à calculer à partir de la valeur réellement  obtenue la quantité qui était formée initiale  ment, en ajoutant la quantité calculée qui a  dû être hydrolysée pendant la réaction.

   En  conséquence, l'expression  rendement primaire  en anhydride  signifie la valeur calculée           comme    étant la quantité d'anhydride acétique  produite- à partir de l'acétaldéhyde, et l'ex  pression  rendement final en aldéhyde  signi  fie le rendement en     anhydride    acétique réelle  ment récupéré comme tel à partir du mélange  réactionnel.  



  Quand le cobalt est employé seul comme  catalyseur, le rendement maximum en anhy  dride acétique primaire produit ne dépasse  pas     701/o.    Les catalyseurs au     cuivre    seuls don  neraient un rendement primaire en anhydride  qui n'est pas supérieur à     6011/o.     



  La table suivante     donne    les résultats d'es  sais effectués dans des conditions comparables.  La concentration de l'acétaldéhyde dans le mé  lange réactionnel entrant dans la zone de ré  action est maintenue uniformément à     511/o    en  viron, et la température dans la zone de réac  tion est maintenue à 50  C.

      Les     déterminations    sont faites quand la  réaction d'oxydation a atteint un état d'équi  libre, le mélange réactionnel étant retiré et  l'acétaldéhyde étant introduit de manière     à.     compenser les quantités qui ont été transfor  mées par oxydation et/ou éliminées avec le  mélange     réactionnel    retiré,     et/ou    éliminées  dans le mélange gazeux qui s'échappe. La vi  tesse de l'hydrolyse de l'anhydride à une con  centration donnée est déterminée séparément  et, d'après les valeurs obtenues, on calcule     la,     perte en anhydride par hydrolyse pendant le  temps que le mélange réactionnel est dans le  système.

   Cette valeur, ajoutée à celle obtenue  par     estimation    de l'anhydride présent dans  le mélange réactionnel retiré ( rendement       .final    en anhydride ), donne la valeur pour  le  rendement primaire en anhydride .  
EMI0004.0015     
  
    Catalyseur <SEP> Rendement <SEP> Rendement
<tb>  poids <SEP> / <SEP> volume <SEP> primaire <SEP> en <SEP> final <SEP> en
<tb>  Co <SEP> Cu <SEP> anhydride <SEP> % <SEP> anhydride
<tb>  1. <SEP> 0,02 <SEP> 0 <SEP> 54 <SEP> 31
<tb>  2. <SEP> 0,05 <SEP> 0 <SEP> 55 <SEP> 40
<tb>  3. <SEP> 0,2 <SEP> 0 <SEP> 61 <SEP> 47
<tb>  4. <SEP> 0<B><I>5</I></B>01 <SEP> 0,03 <SEP> - <SEP>   5. <SEP> - <SEP> 0,02 <SEP> 0,03 <SEP> 60 <SEP> 40
<tb>  6. <SEP> 0,05 <SEP> 0,03 <SEP> 79 <SEP> 51
<tb>  7. <SEP> 0,2 <SEP> 0,03 <SEP> 73 <SEP> 55
<tb>  8. <SEP> 0,01 <SEP> 0,1 <SEP> - <SEP>   9.

   <SEP> 0,02 <SEP> 0,1 <SEP> 94 <SEP> 65
<tb>  10. <SEP> 0,05 <SEP> 0,1 <SEP> 88 <SEP> 63
<tb>  11. <SEP> 0,2 <SEP> 0,1 <SEP> 87 <SEP> 52
<tb>  12. <SEP> 0,009 <SEP> 0,3 <SEP> - <SEP>   13. <SEP> 0,01 <SEP> 0,3 <SEP> 94 <SEP> 62
<tb>  14. <SEP> - <SEP> 0,02 <SEP> 0,3 <SEP> 98 <SEP> 66
<tb>  15. <SEP> 0,05 <SEP> 0,3 <SEP> 87 <SEP> 61
<tb>  16. <SEP> 0,2 <SEP> 0,3 <SEP> 83 <SEP> 58       Il     n'est    pas possible d'employer le mélange  réactionnel obtenu dans     les    expériences 4, 8  et 12 à     eause:du    fort pourcentage de     percom-          posés    qu'il contient, et il n'est     pas    possible,    en conséquence, de donner les valeurs de:

         rendements    en anhydride dans ces cas. De  même, dans l'expérience 13, il y a formation  d'une quantité excessive de     percomposés,    fai-           sant    courir de sérieux     risques        d'explosions.     Ces expériences ne sont donc données qu'à  titre de     comparaison.     



  Les rendements primaires très élevés de       90'1/o    et     plus    en anhydride acétique obtenus  par le procédé selon l'invention sont une  preuve que; dans les conditions spécifiées,  l'anhydride acétique     est    formé principale  ment., ou peut-être même exclusivement,  comme     produit        primaire.     



  Vu la difficulté de dissoudre le catalyseur  au cuivre dans l'acide acétique, on préfère  l'introduire dans le mélange à traiter avec  l'oxygène, d'une manière continue ou discon  tinue, sous une forme finement divisée, par  exemple en poudre     mélângée    aux gaz oxy  dants, ou en suspension dans l'acétaldéhyde  ou l'acide     acétique,    ou dans un mélange des  deux. Le catalyseur au     cobalt    est facilement       soluble    dans le mélange réactionnel. Il peut  être ajouté conjointement au catalyseur au  cuivre ou séparément.

   Le procédé ne     nécessite     pas l'addition d'un diluant. étranger, mais on  a trouvé que lorsque les catalyseurs sont ajou  tés en suspension dans l'acide acétique ou  l'acétaldéhyde, de petites quantités d'un ou       plusieurs    liquides diluants n'ont pas d'action  appréciable sur l'efficacité du procédé. Si on  le désire, on peut ajouter de l'acide acétique  au mélange réactionnel pourvu que     les    quan  tités ajoutées n'abaissent pas la concentration       clé        l'anhydride        acétique        au-dessous        de        40        %.     



  La réaction d'oxydation peut se faire  avantageusement en faisant circuler le mé  lange réactionnel dans des tubes étroits re  froidis extérieurement, à     aine    vitesse telle que       l.'on    obtienne une contre-pression considérable  d'environ 1,05     kg/cm2    ou     plus.    De tels appa  reils à réaction tubulaires sont décrits dans  le brevet anglais N  24693/44, dans lesquels  l'oxygène est forcé dans l'extrémité d'entrée  de l'appareil, le gaz et le liquide étant ensuite  émulsionnés très efficacement.  



  On ne pouvait s'attendre à ce que des  quantités relativement petites de cobalt pré  sentes dans le mélange réactionnel soient suf  fisantes pour réduire la concentration des       pereomposés    dans le mélange réactionnel et    pour maintenir la quantité de ces produits  dans des limites     admissibles    et.     sûres.        D'autre     part, le rapport de l'eau à l'acide acétique  dans le mélange     réactionnel    peut être aussi  élevé que 1:5, et peut même atteindre 1:

  3,4,  ce qui est également surprenant.     Il    n effet, les  premiers chercheurs avaient établi. que pour  réaliser l'oxydation en toute sécurité par un  procédé continu, la teneur en eau du mélange  réactionnel dans la zone de réaction ne devait       pas        dépasser        10        %        (brevet        anglais        N         514268).     D'autres ont trouvé que la vitesse d'oxydation  diminue fortement quand la teneur en eau  dans l'acide acétique augmente,

   et ils ont  établi qu'une augmentation de 12 0/0 (-une       chute        de        93    à     81%        d'acide        acétique        dans        le     mélange acide     acétique-eau)    entraîne une ré  duction de l'absorption d'oxygène jusqu'au  quart de sa valeur prévue     (Ind.        Eng.        Chem.     1929, Vol. 21, p. 12-27).  



  Il faut prendre spécialement soin de dissi  per la chaleur produite par la réaction, si  nécessaire par un     refroidissement        externe    de  l'appareil .au moyen d'un liquide réfrigérant.  Un refroidissement efficace peut être obtenu  en divisant le mélange réactionnel qui est en  circulation dans l'appareil et en en faisant pas  ser une partie à travers un réfrigérant, après  quoi elle est réintroduite     dans    l'appareil avec  le reste du mélange.

   Dans ce dernier cas, ce  pendant., il est     nécessaire    -de faire circuler le  liquide à travers le réfrigérant à une vitesse  telle que les concentrations en anhydride  dans la partie froide du liquide et dans le  reste du liquide soient pratiquement les mêmes,  de façon que le rendement en anhydride acé  tique ne soit     pas    affecté.  



  Le     refroidissement        soigneux    du mélange  réactionnel est d'une importance particulière,  car il aide à régler la quantité de     percom-          posés    dans le mélange réactionnel.

   On a cons  taté qu'il est essentiel pour la réalisation la       plus    efficace du procédé     selon    l'invention de  maintenir la quantité de     percomposés    pré  sente dans le mélange non seulement à un       niveau        aussi        bas        que        1%        et        moins,        mais        aussi     à un niveau constant.

   Une chute de quelques  degrés clé la température dans la zone de      réaction conduit 'a une augmentation non né  gligeable de la teneur en     percomposés    du mé  lange réactionnel. Ces composés produisent  une telle quantité de chaleur par décomposi  tion et réaction avec     l'acétaldéhydë    et l'acide  acétique dans le liquide qu'il est extrêmement  .difficile de régler correctement la tempéra  ture, qui tend à dépasser la température     dési-          rée,-soit    500 C, à laquelle le procédé est réalisé  le plus avantageusement. Une température  trop élevée favorise l'hydrolyse de l'anhydride  acétique.

   D'autre part, un abaissement. de la  température conduit à la formation d'une  quantité excessive de     percomposés,    avec les  risques que cela comporte. On peut éviter les  irrégularités dans la formation des     percom-          posés    seulement par un réglage très soigneux  de la température dans l'appareil, par     uxi     écoulement     régi-dier    de l'oxygène dans le mé  lange réactionnel et par le contact intime  entre la phase gazeuse et le mélange réaction  nel     liquide,

      étant bien entendu que la teneur  en cobalt est toujours maintenue suffisante  pour empêcher la quantité de     percomposés    de       s'élever    à     plus        de        1%.     



  Le procédé selon la présente invention con  duit le plus souvent à des concentrations en  anhydride acétique     qui    sont plus élevées que  toutes celles obtenues jusqu'ici. Ainsi, par  exemple, il est possible de retirer     Lui    liquide  réactionnel, lorsque l'équilibre est réalisé, con  tenant plus de     4511/o    d'anhydride acétique  quand la concentration en acétaldéhyde de  l'alimentation de l'appareil est maintenue à       une        valeur        aussi        basse        que        3%.        En        plus,

          le     procédé offre de nombreux autres avantages.  Il est nécessaire de ne séparer seulement  qu'une petite quantité d'acétaldéhyde du mé  lange réactionnel quand ce dernier est traité  pour la récupération de l'anhydride acétique  produit, grâce à la très faible concentration  en acétaldéhyde dans le mélange réactionnel  sortant de la zone d'oxydation. Ceci réduit  considérablement la perte d'acétaldéhyde. Tu  outre, du fait de la faible teneur en     acétaldé-          hyde    dit mélange réactionnel, les pertes par  évaporation sont largement réduites.

   Le mé  lange réactionnel quittant l'appareil et conte-         nant        seulement        de        $-7        %        d'acétaldéhyde        peut     être soumis directement à une distillation dans  le vide sans nécessiter aucune opération préli  minaire d'élimination de l'acétaldéhyde. Cette  élimination est non seulement coûteuse, mais  elle nécessite encore un temps considérable, ce  qui entraîne une hydrolyse supplémentaire de  l'anhydride acétique produit initialement et  en conséquence une perte de cette substance,  spécialement quand l'élimination est effectuée  à une température élevée, par exemple de  500 C.

   Il va sans dire que les fortes concentra  tions en anhydride acétique que le présent  procédé permet d'obtenir assurent une récupé  ration de l'anhydride plus     économique    que si  l'on traite des mélanges réactionnels     d'iuie     faible teneur en anhydride acétique.  



  Les exemples suivants montrent différentes  manières de réaliser l'invention.  



       Exemple   <I>1:</I>  Dans un serpentin à réaction en acier       inoxydable,    d'un diamètre interne de 19 mm  et de 27,5 m de longueur, immergé dans     -Lin          liquide    de refroidissement, on oxyde d'une  manière continue de l'acétaldéhyde à 50  C. Un.  séparateur d'un diamètre de 100 mm est relié  au serpentin et pourvu d'une sortie pour le  gaz conduisant à un laveur, et d'un tuyau à  travers lequel le produit liquide qui se sépare  est continuellement retiré. Un tuyau relie le  séparateur à une pompe centrifuge qui assure  la circulation du liquide réactionnel à travers  le serpentin et le séparateur.

   Une alimentation  pour l'aldéhyde frais est     prévue    entre le sépa  rateur et la pompe et     ime    entrée pour l'oxy  gène se trouve en un point proche de l'entrée  du serpentin à travers laquelle l'oxygène est  introduit dans l'appareil au moyen d'un com  presseur. Le serpentin et les autres parties clé  l'appareil de     circulation    ont des dimensions  telles que la capacité du serpentin est approxi  mativement égale à celle du restant de l'appa  reil de circulation. Le volume du liquide en  circulation est de 8,87 litres; on introduit assez  d'aldéhyde frais dans le mélange     réactiônnel     pour que 20,8 litres par heure de liquide réac  tionnel soient retirés.

   On introduit dans l'ap  pareil d'oxydation de l'oxygène pur à une      pression     d'environ    3,1     kg/cm',,    en quantité ré  glée de manière que le mélange effluent, lors  qu'on atteint. l'état     d'équilibre,    contienne     551/o     d'anhydride. On produit, à 500 C, 2,230     g          d'acides    totaux par     heure'    et par litre de  liquide réactionnel en circulation.

   Le mélange       effluent        contient        55,5%        d'anhydride        acétique,          4,91/o    d'acétaldéhyde,     29,81/o    d'acide acétique       et        120/a        d'eau,        en        même        temps        que        0,1%        de          cuivre        et        0,

  02%        de        cobalt.        On        peut        en        déduire     que le temps de présence du liquide réaction  nel dans l'appareil, à 500 C, est de 26 minutes.  La vitesse d'hydrolyse à 500 C dans un mé  lange retiré continuellement     clu    liquide réac  tionnel est de 0,09     molécule/min.,    de sorte que  dans un litre de     liquide    réactionnel, en     plus     de 5,4 molécules d'anhydride trouvées main  tenant 2,34 autres     molécules    étaient. présentes  initialement.

   Comme l'acide total correspond  à 7,9 molécules d'anhydride acétique, le pour  centage d'acide total premièrement formé  comme anhydride acétique est de  
EMI0007.0038     
    <I>Exemple 2:</I>    Un récipient fermé en acier     inoxydable    est  équipé avec un serpentin de refroidissement.  pour la circulation d'une saumure réfrigé  rante, qui est disposé dans le récipient et qui  permet de maintenir le mélange liquide, pen  dant la réaction, à une température uniforme  de 500 C, et d'un agitateur efficace. La capa  cité totale du récipient est d'environ 10 litres.

    On introduit l'acétaldéhyde à travers un  tuyau d'alimentation dans le mélange réaction  nel, et on pompe de l'oxygène par un tuyau  à la base du récipient dans le mélange     réac-          tionnel        agité        qui        contient        0,2%        de        cobalt        et          0,

  3%        de        cuivre.        On        introduit        dans        le        système     4500 litres par heure d'oxygène (pression et  température normales) d'une pureté de 980/0,  la pression à l'entrée de la zone de réaction  étant de 3,5     kg/em2,    et 21,3 litres par heure       d'acétaldéhy    de, tandis que la quantité de  liquide réactionnel retirée par un trop-plein  est telle que le volume reste constant.    Après une courte période de traitement,  on obtient un état d'équilibre.

   Le mélange       retiré        contient        53,1%        d'anhydride        acétique;          40,3%        d'acide        acétique,        2,6%        d'acétaldéhyde          et        0,7%        de        percomposés.     



  Il se produit 2,700 g d'acides totaux par  heure et par litre de liquide réactionnel con  tenu dans     l'appareil.    Il a été converti 600%o  de     l'acétaldéhyde    en     anhydride    acétique, et  l'acide acétique est récupéré comme anhydride  acétique.  



  A titre de comparaison, si l'on réduit la       concentration        en        cobalt        de        0,2    à     0,02%,        tout     en maintenant par ailleurs les conditions et la  vitesse d'oxydation     mentionnées    ci-dessus, la  concentration des     percomposés    dans le mélange       s'élève    à     1,4%        et        plus,

          concentration    à     la-          quelle        l'oxydation    tend à devenir     irrégulière     quand il se produit de légères variations de la  température.  



  A titre de comparaison également, si l'on  abaisse l'alimentation de l'acétaldéhyde, de  manière que le mélange retiré contienne     seule-          ment        0,9    à     1,5%        d'acétaldéhyde,        mais        en     maintenant par ailleurs les conditions     ci-          dessus,    la concentration en anhydride acétique  dans le mélange réactionnel tombe à     331/o,

      et       moins        des        38        %        de        l'acétaldéhyde        converti        en     anhydride acétique et en acide acétique sont  obtenus     comme    anhydride acétique bien que  la vitesse d'oxydation soit la même et que la  concentration des     percomposés    soit en moyenne  inférieure à 0,90/0.



  
EMI0001.0001
  
    Process <SEP> for <SEP> manufacture <SEP> of <SEP> acetic anhydride <SEP>. The present invention relates to the manufacture of acetic anhydride by oxidation of acetaldehyde in the liquid phase with molecular oxygen, in the presence of catalysts.



  It has been established in the earlier British Patent No. 446259 that, in the oxidation of acetaldehyde, the yield of acetic anhydride decreases rapidly if the oxidation of acetaldehyde is pushed up to a level of <B> 70%. </B> approximately, and that the anhydride concentration then decreases if the oxidation is continued. This decrease cannot be explained by a greater hydrolysis of the acetic anhydride produced initially nor by a decrease in the rate of oxidation.

    The general theory accepted so far for the mechanism <B> de </B> the oxidation of acetaldehyde to acetic anhydride is that an intermediate compound, peracetic acid, is formed and that acetic anhydride is produced by the reciprocal action of a molecule of peracetic acid and a molecule of acetaldehyde. Accordingly, it is customary in the processes used heretofore to choose reaction conditions which appear favorable to the production of peracetic acid and its nearly instantaneous reaction with free acetaldehyde.



  The first researchers who studied the oxidation of acetaldehyde to acetic anhydride endeavored to determine the conditions under which the hydrolysis of the acetic anhydride formed was the weakest.



  It has been assumed that the drop in the concentration of acetic anhydride in the reaction mixture, noted in the prior patent mentioned above, is due to the fact that the anhydride formed initially reacts with the peracetic acid produced at the same time. time. The result of this latter reaction was thought to be the formation of acetyl peroxide (see 1 = Ieatley, Can.

   J. Ros., Vol. 19, p. <B> 261-9-73). </B> The author of the above-mentioned work assigned to this side reaction of acetic anhydride with peracetic acid a reaction rate of the same order as that of the main reaction between acetaldehyde and peracetic acid, as shown by a study of curve N 4 on page 271 of said work.



  Accordingly, it was considered essential, when the reaction was carried out in the absence of diluents as described in prior UK Patent No. 446259, to oxidize in the presence of excess acetaldehyde and, when the oxidation was carried out by a continuous process, to oxidize only to such a point that the total acids in the reaction mixture amount to about 40 to 50%, the amount of total acids being obtained by titration of the reaction mixture when, of course , acetic anhydride is hydrolysed to acetic acid.

   Thus, in this continuous process, half or more of the acetaldehyde remains stainless and serves to dilute the acetic anhydride formed. In this way, too high a concentration of acetic anhydride is avoided in the reaction zone. Although rapid oxidation of acetaldehyde appears desirable in order to decrease the time during which hydrolysis of the acetic anhydride formed is possible, it is considered essential to maintain a low concentration of anhydride in the mixture as a starting point. and a high concentration of acetaldehyde.

   Thus, the highest concentration of acetic anhydride in the mixture resulting from the oxidation reaction amounts to about 30% by weight, as indicated in the literature. This value was achieved in a batch process using acetic acid as a diluent.



  The present invention is the result of a considerable research work relating to this process for the oxidation of acetaldehyde to acetic anhydride, and the experimental results obtained have led to the formulation of a theory of the reaction mechanism which is completely different from the reaction mechanism. theory accepted so far and mentioned above.



  The conclusion which can be drawn from the research carried out is that the oxidation of acetal dehyde produces, at least in part, directly acetic anhydride, i.e. acetic anhydride is formed as a primary product and not as the result of an action between acetaldehyde and any intermediate oxidation product of acetaldehyde, and it has been found that in order to obtain the best yields of acetic anhydride, it is necessary to choose deliberately conditions such that we reduce, as far as possible, the formation of percompounds which,

   according to previously accepted theory, were necessary intermediates in the production of acetic anhydride.



       The invention. makes it possible to obtain reaction mixtures containing a concentration of acetic anhydride higher than the concentrations obtained hitherto, avoiding the use of a significant amount of additional diluents or acetic acid, apart from the amount thereof formed during the reaction or which can be used for the addition of catalysts, which amount generally

   does not exceed about 10% by weight of the acetaldehyde covered.



  The process according to the present invention, for the continuous production of acetic anhydride by catalytic liquid phase oxidation of acetaldehyde, using molecular oxygen, is characterized in that acetaldehyde and acetaldehyde are introduced. molecular oxygen in a reaction chamber containing a reaction mixture whose acetic anhydride content is not less than 40%, in that the temperature of the reaction mixture is maintained at a value between 45 and 550 ° C.,

   in that close contact is maintained between said molecular oxygen and said reaction mixture, in that the introduction of acetaldehyde and molecular oxygen is regulated, so as to maintain the acetaldehyde concentration of said reaction mixture between 2 and 71%, while maintaining its acetic anhydride concentration at a value not less than 40%;

   in that said reaction mixture is maintained in such a concentration of a cobalt catalyst that the cobalt concentration is at least sufficient to prevent the concentration of the percompounds from rising to more than 1% and, in any case açon, not less than 0.02 0/0,

       and in that the reaction mixture is withdrawn from said reaction chamber in order to maintain in this chamber a quantity of reaction mixture which is substantially constant, while ensuring that the time of presence of the mixture in the reaction chamber does not exceed one half an hour.



  The concentration of the catalyst is expressed by the cobalt content of the reaction medium and the actual amount which is required depends, at least to some extent, on the temperature at which the reaction is carried out. The lower the reaction temperature, the greater the amounts of cobalt catalyst required.

   Usually, the required amounts of cobalt catalyst will range from 0.02 to 2%, and preferably from 0.02 to 0.05%. By saying that the time of presence of the reaction medium in the enclosure should not be greater than half an hour, it is meant to express that the average time during which any given part of the reaction mixture is in the enclosure does not exceed half an hour. time, which implies, in the practice of the method according to the invention,

   that there is produced per liter and per hour at least twice the weight of the liquid reaction products which are contained at any given moment in the reaction chamber.



  Many types of reaction vessel can be used in the coating of the invention. For example, the reaction can be carried out in a normal oxidation vessel provided with a very efficient cooling means necessary to maintain control of the temperature of the reaction mixture, the acetaldehyde being introduced into the oxidation vessel. at one point and the reaction mixture being withdrawn from the vessel at another point, efficient stirring means being provided to ensure the necessary intimate contact between molecular oxygen and the reaction mixture.

   The process can also be carried out by using as a reaction chamber a tube at one end of which acetaldehyde is introduced, the reaction mixture being withdrawn through the other end. It is also possible to operate so that part of the reaction mixture leaving the reaction apparatus is recirculated through this apparatus. In this case, the reaction apparatus is preferably a tubular apparatus, the phis preferably in the form of a coil.



  The very high oxidation rates which must be achieved in the present process can easily be obtained by the use of gases richer in oxygen than air, for example pure oxygen or industrial oxygen of a purity of 95 to 98%; oxygen of 85% purity can also be used. The operation is advantageously carried out at pressures greater than the atmospheric pressure, of between 1 and 5 atmospheres, by effecting a very efficient mixing of the gas and liquid phases in order to obtain a sufficiently intimate contact between the molecular oxygen and the reaction mixture.



  Furthermore, in addition to the cobalt catalyst, another effective oxidation catalyst can be used; it has been found that a mixture of cobalt and copper is a particularly lytic cata mixture. advantageous. The catalysts are usually used in such form as they are or become soluble in the reaction mixture, and can be added to the reaction mixture in any suitable manner.



  The use of a mixture of cobalt and copper as a catalyst mixture for the oxidation of acetaldehyde is well known in itself, but it has been observed that there is an optimum concentration of the catalyst mixture which provides particularly advantageous primary yields of acetic anhydride.

   For example, although the copper catalyst can be used in any amount up to 0.51 / o, preferably amounts of 0.1 to 0.31 / o are used, and generally amounts which are not significantly less than 0.05% copper. By the use of such a catalytic mixture,

      the primary yield of acetic anhydride is close to 90% and can reach a value approaching said theoretical yield based on acetaldehyde oxidized to liquid products.



  Amounts of cobalt greater than 0.05%, when used together with copper, tend to slightly decrease the yield of acetic anhydride finally obtained.

   By primary acetic anhydride is meant the quantity of acetic anhydride which can be calculated from the analysis of the final reaction product, the calculation consisting in determining the rate of hydrolysis of the acetic anhydride. in the reaction mixture under the reaction conditions, and calculating from the value actually obtained the amount which was initially formed, adding the calculated amount which must have been hydrolyzed during the reaction.

   Accordingly, the expression primary yield of anhydride means the value calculated as the amount of acetic anhydride produced from the acetaldehyde, and the expression final yield of aldehyde means the yield of acetic anhydride actually recovered. as such from the reaction mixture.



  When cobalt is used alone as a catalyst, the maximum yield of primary acetic anhydride produced does not exceed 701%. Copper catalysts alone would give a primary yield of anhydride of no more than 6011%.



  The following table gives the results of tests carried out under comparable conditions. The concentration of acetaldehyde in the reaction mixture entering the reaction zone is maintained uniformly at about 511%, and the temperature in the reaction zone is maintained at 50 C.

      The determinations are made when the oxidation reaction has reached a state of equi free, the reaction mixture being withdrawn and the acetaldehyde being introduced so as to. compensate for the quantities which have been converted by oxidation and / or eliminated with the reaction mixture withdrawn, and / or eliminated in the gas mixture which escapes. The rate of hydrolysis of the anhydride at a given concentration is determined separately and from the values obtained the loss of anhydride by hydrolysis is calculated during the time that the reaction mixture is in the system.

   This value, added to that obtained by estimating the anhydride present in the reaction mixture withdrawn (final yield of anhydride), gives the value for the primary yield of anhydride.
EMI0004.0015
  
    Catalyst <SEP> Efficiency <SEP> Efficiency
<tb> weight <SEP> / <SEP> volume <SEP> primary <SEP> in <SEP> final <SEP> in
<tb> Co <SEP> Cu <SEP> anhydride <SEP>% <SEP> anhydride
<tb> 1. <SEP> 0.02 <SEP> 0 <SEP> 54 <SEP> 31
<tb> 2. <SEP> 0.05 <SEP> 0 <SEP> 55 <SEP> 40
<tb> 3. <SEP> 0.2 <SEP> 0 <SEP> 61 <SEP> 47
<tb> 4. <SEP> 0 <B> <I> 5 </I> </B> 01 <SEP> 0.03 <SEP> - <SEP> 5. <SEP> - <SEP> 0.02 <SEP> 0.03 <SEP> 60 <SEP> 40
<tb> 6. <SEP> 0.05 <SEP> 0.03 <SEP> 79 <SEP> 51
<tb> 7. <SEP> 0.2 <SEP> 0.03 <SEP> 73 <SEP> 55
<tb> 8. <SEP> 0.01 <SEP> 0.1 <SEP> - <SEP> 9.

   <SEP> 0.02 <SEP> 0.1 <SEP> 94 <SEP> 65
<tb> 10. <SEP> 0.05 <SEP> 0.1 <SEP> 88 <SEP> 63
<tb> 11. <SEP> 0.2 <SEP> 0.1 <SEP> 87 <SEP> 52
<tb> 12. <SEP> 0.009 <SEP> 0.3 <SEP> - <SEP> 13. <SEP> 0.01 <SEP> 0.3 <SEP> 94 <SEP> 62
<tb> 14. <SEP> - <SEP> 0.02 <SEP> 0.3 <SEP> 98 <SEP> 66
<tb> 15. <SEP> 0.05 <SEP> 0.3 <SEP> 87 <SEP> 61
<tb> 16. <SEP> 0.2 <SEP> 0.3 <SEP> 83 <SEP> 58 It is not possible to use the reaction mixture obtained in experiments 4, 8 and 12 in water: from high percentage of percom- posed that it contains, and it is not possible, consequently, to give the values of:

         anhydride yields in these cases. Likewise, in Experiment 13, there is formation of an excessive quantity of percompounds, posing a serious risk of explosions. These experiences are therefore only given for comparison.



  The very high primary yields of 90'1 / o and more in acetic anhydride obtained by the process according to the invention are proof that; under the conditions specified, acetic anhydride is formed primarily, or perhaps even exclusively, as the primary product.



  In view of the difficulty of dissolving the copper catalyst in acetic acid, it is preferred to introduce it into the mixture to be treated with oxygen, in a continuous or discontinuous manner, in a finely divided form, for example in mixed powder. with oxidizing gases, or suspended in acetaldehyde or acetic acid, or in a mixture of both. The cobalt catalyst is easily soluble in the reaction mixture. It can be added together with the copper catalyst or separately.

   The process does not require the addition of a diluent. foreign, but it has been found that when the catalysts are added suspended in acetic acid or acetaldehyde, small amounts of one or more diluent liquids have no appreciable effect on the efficiency of the process. If desired, acetic acid can be added to the reaction mixture provided that the amounts added do not lower the key concentration of acetic anhydride below 40%.



  The oxidation reaction can advantageously be carried out by circulating the reaction mixture through narrow tubes cooled externally at such a rate that a considerable back pressure of about 1.05 kg / cm2 or more is obtained. . Such tubular reaction apparatuses are described in British Patent No. 24693/44, in which oxygen is forced into the inlet end of the apparatus, the gas and the liquid then being emulsified very efficiently.



  Relatively small amounts of cobalt present in the reaction mixture could not be expected to be sufficient to reduce the concentration of compounds in the reaction mixture and to keep the amount of these products within allowable limits and. sure. On the other hand, the ratio of water to acetic acid in the reaction mixture can be as high as 1: 5, and can even reach 1:

  3,4, which is also surprising. It does indeed, the early researchers had established. that in order to safely carry out the oxidation by a continuous process, the water content of the reaction mixture in the reaction zone should not exceed 10% (UK Patent No. 514268). Others have found that the rate of oxidation decreases sharply as the water content in acetic acid increases,

   and they found that an increase of 12% (-a drop from 93 to 81% acetic acid in the acetic acid-water mixture) results in a reduction in oxygen uptake by up to a quarter of its predicted value (Ind. Eng. Chem. 1929, Vol. 21, p. 12-27).



  Special care should be taken to dissipate the heat produced by the reaction, if necessary by external cooling of the apparatus by means of coolant. Efficient cooling can be achieved by dividing the reaction mixture which is circulating in the apparatus and passing part of it through a condenser, after which it is returned to the apparatus with the remainder of the mixture.

   In the latter case, however, it is necessary to circulate the liquid through the condenser at a speed such that the anhydride concentrations in the cold part of the liquid and in the rest of the liquid are practically the same, so that the yield of acetic anhydride is not affected.



  Careful cooling of the reaction mixture is of particular importance, as it helps to control the amount of constituents in the reaction mixture.

   It has been observed that it is essential for the most efficient implementation of the process according to the invention to maintain the quantity of percompounds present in the mixture not only at a level as low as 1% and less, but also at a level constant.

   A drop of a few degrees in temperature in the reaction zone results in a substantial increase in the content of percompounds in the reaction mixture. These compounds produce such a quantity of heat by decomposition and reaction with acetaldehyde and acetic acid in the liquid that it is extremely difficult to regulate the temperature correctly, which tends to exceed the desired temperature. or 500 C, at which the process is carried out most advantageously. Too high a temperature promotes hydrolysis of acetic anhydride.

   On the other hand, a lowering. temperature leads to the formation of an excessive amount of percompounds, with the risks that this entails. Irregularities in the formation of the constituents can be avoided only by very careful control of the temperature in the apparatus, by a steady flow of oxygen in the reaction mixture and by intimate contact between the gas phase. and the liquid reaction mixture,

      it being understood that the cobalt content is always maintained sufficient to prevent the quantity of percompounds from rising to more than 1%.



  The process according to the present invention most often leads to concentrations of acetic anhydride which are higher than all those obtained hitherto. Thus, for example, it is possible to withdraw the reaction liquid, when equilibrium is achieved, containing more than 4511 / o of acetic anhydride when the concentration of acetaldehyde in the feed to the apparatus is maintained at a value. as low as 3%. More,

          the process offers many other advantages. It is necessary to separate only a small amount of acetaldehyde from the reaction mixture when the latter is processed for the recovery of the acetic anhydride produced, due to the very low concentration of acetaldehyde in the reaction mixture leaving the zone. oxidation. This greatly reduces the loss of acetaldehyde. Furthermore, due to the low content of acetaldehyde in said reaction mixture, the evaporation losses are greatly reduced.

   The reaction mixture leaving the apparatus and containing only $ -7% acetaldehyde can be subjected directly to vacuum distillation without requiring any preliminary acetaldehyde removal operation. This removal is not only expensive, but still requires a considerable amount of time, which results in further hydrolysis of the acetic anhydride produced initially and consequently in loss of this substance, especially when the removal is carried out at an elevated temperature, for example. example of 500 C.

   It goes without saying that the high concentrations of acetic anhydride which the present process makes it possible to obtain ensure a more economical recovery of the anhydride than if reaction mixtures of low acetic anhydride content are treated.



  The following examples show different ways of carrying out the invention.



       Example <I> 1: </I> In a stainless steel reaction coil, with an internal diameter of 19 mm and 27.5 m in length, immersed in -Lin cooling liquid, one oxidizes in a manner continuous acetaldehyde at 50 C. A separator with a diameter of 100 mm is connected to the coil and provided with an outlet for the gas leading to a scrubber, and a pipe through which the liquid product which flows separates is continuously withdrawn. A pipe connects the separator to a centrifugal pump which circulates the reaction liquid through the coil and the separator.

   A supply for fresh aldehyde is provided between the separator and the pump and an inlet for oxygen is at a point near the inlet of the coil through which oxygen is introduced into the apparatus by means of a compressor. The coil and other parts of the circulation apparatus have dimensions such that the capacity of the coil is approximately equal to that of the remainder of the circulation apparatus. The volume of the circulating liquid is 8.87 liters; enough fresh aldehyde is introduced into the reaction mixture so that 20.8 liters per hour of reaction liquid is removed.

   Pure oxygen is introduced into the oxidation apparatus at a pressure of about 3.1 kg / cm 3, in an amount adjusted so that the mixture effluent, when reached. steady state, contains 551% of anhydride. 2.230 g of total acids are produced at 500 ° C. per hour and per liter of circulating reaction liquid.

   The effluent mixture contains 55.5% acetic anhydride, 4.91 / o acetaldehyde, 29.81 / o acetic acid and 120 / a water, together with 0.1% copper and 0,

  02% cobalt. It can be deduced from this that the time of presence of the reaction liquid in the apparatus, at 500 ° C., is 26 minutes. The rate of hydrolysis at 500 C in a mixture continuously withdrawn from the reaction liquid is 0.09 molecules / min., So that in one liter of reaction liquid, in addition to 5.4 molecules of anhydride found by hand holding 2.34 other molecules were. present initially.

   Since the total acid corresponds to 7.9 molecules of acetic anhydride, the percent of total acid first formed as acetic anhydride is
EMI0007.0038
    <I> Example 2: </I> A closed stainless steel vessel is equipped with a cooling coil. for the circulation of a refrigerated brine, which is placed in the container and which makes it possible to maintain the liquid mixture, during the reaction, at a uniform temperature of 500 C, and an efficient stirrer. The total capacity of the container is approximately 10 liters.

    Acetaldehyde is introduced through a feed pipe into the reaction mixture, and oxygen is pumped through a pipe at the base of the vessel into the stirred reaction mixture which contains 0.2% cobalt and 0. ,

  3% copper. 4500 liters per hour of oxygen (normal pressure and temperature) with a purity of 980/0 are introduced into the system, the pressure at the inlet to the reaction zone being 3.5 kg / em2, and 21, 3 liters per hour of acetaldehyde, while the quantity of reaction liquid withdrawn by an overflow is such that the volume remains constant. After a short period of treatment, a state of equilibrium is obtained.

   The mixture withdrawn contains 53.1% acetic anhydride; 40.3% acetic acid, 2.6% acetaldehyde and 0.7% percompounds.



  2.700 g of total acids are produced per hour per liter of reaction liquid contained in the apparatus. It was converted 600% o of the acetaldehyde to acetic anhydride, and the acetic acid is recovered as acetic anhydride.



  By way of comparison, if the cobalt concentration is reduced from 0.2 to 0.02%, while also maintaining the conditions and the oxidation rate mentioned above, the concentration of the percompounds in the mixture s 'rise to 1.4% and more,

          The concentration at which oxidation tends to become irregular when there are slight variations in temperature.



  For comparison also, if the supply of acetaldehyde is lowered so that the mixture withdrawn contains only 0.9 to 1.5% acetaldehyde, but otherwise maintaining the above conditions. above, the concentration of acetic anhydride in the reaction mixture drops to 331 / o,

      and less than 38% of the acetaldehyde converted to acetic anhydride and acetic acid is obtained as acetic anhydride although the rate of oxidation is the same and the concentration of the percompounds is on average less than 0.90 / 0.

 

Claims (1)

REVENDICATION: Procédé continu de fabrication de l'anhy dride acétique par oxydation catalytique en phase liquide de l'acétaldéhyde au moyen d'oxygène moléculaire, caractérisé en ce' qu'on introduit l'acétaldéhyde et l'oxygène molécu laire dans une enceinte de réaction contenant un mélange réactionnel dont la teneur en anhydride acétique n'est pas inférieure à 40 0/0, en ce qu'on maintient la température du mé lange réactionnel entre 45 et 550 C, en ce qu'on maintient un contact intime entre ledit oxygène moléculaire et ledit mélange réaction nel, CLAIM: Continuous process for the manufacture of acetic anhydride by catalytic oxidation in liquid phase of acetaldehyde by means of molecular oxygen, characterized in that 'acetaldehyde and molecular oxygen are introduced into a chamber of reaction containing a reaction mixture whose acetic anhydride content is not less than 40%, in that the temperature of the reaction mixture is maintained between 45 and 550 C, in that an intimate contact is maintained between said molecular oxygen and said reaction mixture, en ce qu'on règle l'alimentation de l'acét- aldéhyde et de l'oxygène moléculaire de ma nière à maintenir la concentration en acétaldé- hyde dudit mélange réactionnel entre 2 et 7 % tout en maintenant la concentration de l'anhy dride acétique dans ce mélange à une valeur non inférieure à 4011/o, in that the supply of acetaldehyde and molecular oxygen is regulated so as to maintain the concentration of acetaldehyde of said reaction mixture between 2 and 7% while maintaining the concentration of anhydride acetic in this mixture to a value not lower than 4011 / o, en ce qu'on maintient une concentration d'un catalyseur au cobalt dans ledit mélange réactionnel telle que la concentration en cobalt soit au moins suffi sante pour empêcher la concentration des per- composés de s'élever à phis de 10/0, et de toute faon non inférieure à 0,02%, in that a concentration of a cobalt catalyst in said reaction mixture is maintained such that the concentration of cobalt is at least sufficient to prevent the concentration of per-compounds from rising to phis 10/0, and from anyway not less than 0.02%, et en ce qu'on retire du mélange réactionnel de ladite en ceinte de réaction pour maintenir dans cette enceinte une quantité de mélange réactionnel pratiquement constante tout en faisant en sorte que le temps de présence du mélange dans l'enceinte de réaction ne dépasse pas une demi-heure. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé continu selon la revendication, dans lequel la concentration en cobalt est comprise entre 0,02 et 0,2%. 2. and in that the reaction mixture is removed from said reaction chamber in order to maintain in this chamber an amount of reaction mixture which is substantially constant while ensuring that the time of presence of the mixture in the reaction chamber does not exceed one half an hour. SUB-CLAIMS 1. A continuous process according to claim, wherein the cobalt concentration is between 0.02 and 0.2%. 2. Procédé continu selon la revendication, dans lequel la concentration en cobalt est comprise entre 0,02 et 0,05%. 3. Procédé continu selon la revendication, dans lequel l'oxygène moléculaire utilisé a une pureté d'au moins 85 %. 4. Procédé continu selon la revendication, dans lequel on effectue l'oxydation sous une pression de 1 à 5 atmosphères. 5. Procédé continu selon la revendication, dans lequel un autre catalyseur d'oxydation est également présent dans le mélange réac tionnel. 6. A continuous process according to claim, wherein the cobalt concentration is between 0.02 and 0.05%. 3. A continuous process according to claim, wherein the molecular oxygen used has a purity of at least 85%. 4. A continuous process according to claim, wherein the oxidation is carried out under a pressure of 1 to 5 atmospheres. 5. A continuous process according to claim, wherein another oxidation catalyst is also present in the reaction mixture. 6. Procédé continu selon la revendication et la sous-revendication 5, dans lequel un ca talyseur au cuivre est utilisé en plus du cata lyseur au cobalt. 7. Procédé continu selon la revendication et les sous-revendications 5 et 6, dans lequel le catalyseur au cuivre est présent dans le mélange réactionnel en quantité telle que la concentration du cuivre soit comprise entre 0,05 et 0,5 %. 8. A continuous process according to claim and sub-claim 5, wherein a copper catalyst is used in addition to the cobalt catalyst. 7. Continuous process according to claim and sub-claims 5 and 6, wherein the copper catalyst is present in the reaction mixture in an amount such that the copper concentration is between 0.05 and 0.5%. 8. Procédé continu selon la revendication et les sous-revendications 5 et 6, dans lequel le catalyseur au enivre est présent dans le mélange réactionnel en quantité telle que la concentration du cuivre soit comprise entre 0,1 et 0,3%. 9. Procédé continu selon la revendication, dans lequel une partie dudit mélange réac tionnel retiré est renvoyé dans l'enceinte de réaction. 10. Procédé continu selon la revendication et la sous-revendication 9, dans lequel la par tie du mélange réactionnel renvoyée dans l'en ceinte de réaction est préalablement refroidie. 11. A continuous process according to claim and sub-claims 5 and 6, wherein the intoxicated catalyst is present in the reaction mixture in an amount such that the concentration of copper is between 0.1 and 0.3%. 9. A continuous process according to claim, wherein a portion of said removed reaction mixture is returned to the reaction chamber. 10. A continuous process according to claim and sub-claim 9, wherein the portion of the reaction mixture returned to the reaction chamber is cooled beforehand. 11. Procédé continu selon la revendication, dans lequel on effectue l'oxydation dans une enceinte de réaction tubulaire comprenant un tube étroit refroidi extérieurement, le mélange réactionnel passant à travers cedit tube à une vitesse telle qu'il se produise une contre- pression d'au moins 1,05 kg/cm@. A continuous process according to claim, wherein the oxidation is carried out in a tubular reaction vessel comprising an externally cooled narrow tube, the reaction mixture passing through said tube at a rate such that a back pressure of at least 10 occurs. less 1.05 kg / cm @.
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