Procédé pour l'oxydation catalytique de l'acétone
La présente invention a pour objet un procédé pour l'oxydation catalytique de l'acétone qui permet d'obtenir des rendements en produits intéressants plus élevés qu'avec les procédés actuellement appliqués.
Il est connu d'oxyder l'acétone en phase liquide par l'oxygène moléculaire en présence d'un catalyseur pour obtenir un mélange d'acide acétique, d'acide formique et de formaldéhyde. On peut considérer la réaction comme une scission de l'acétone, deux des atomes de carbone de l'acétone se retrouvant dans les produits de réaction sous forme d'acide acétique et le troisième sous forme d'acide formique et de formaldéhyde. Il se forme également de l'anhydride carbonique, de l'oxyde de carbone et de l'eau.
Selon un mode opératoire connu, on effectue la réaction dans un réacteur muni d'un condenseur à reflux et l'acétone est oxydée en introduisant l'oxygène à température élevée dans l'acétone liquide qui contient un sel de manganèse comme catalyseur. Lorsque la vitesse d'absorption de l'oxygène commence à diminuer, on soutire une partie du liquide et on la remplace par de l'acétone fraîche contenant du catalyseur.
De cette façon, on Obr tient un mélange qui contient 60 ouzo d'acide acétique, 30"/o d'acide formique, 5 ID/o de formaldéhyde et 5 /o d'eau ; autrement dit, un kilo de ce mélange réactionnel contient t 10 mol. g d'acide acétique, 6, 5 mol. g d'acide formique, 1, 65 mol. g de formaldéhyde, 2, 8 mol. g d'eau, et une quantité équivalente au poids de 1'eau d'anhydride carbonique et d'oxyde de carbone. Ainsi, dans ce procédé, il se forme une quantité considérable de C02 et CO.
Le procédé selon la présente invention se différencie des procédés antérieurement connus en ce qu'on effectue la réaction dans des conditions, notamment de température, telles que les produits volatils formés pendant la réaction sont éliminés du mélange réactionnel au fur et à mesure de leur formation.
Dans ces conditions, le rendement en acide acétique est pratiquement le même que celui des procédés connus, mais le rendement total en acide formique et formaldéhyde est substantiellement augmenté et ceci aux dépens des produits d'oxydation plus complète, C02 et CO. Le rendement en acide formique seul est légèrement diminué mais cette réduction du rendement est largement compensée par l'augmentation du rendement en formaldéhyde, produit pour lequel il y a dans l'industrie une demande plus importante.
Dans le procédé selon l'invention, les prin cipaux facteurs, qui dépendent du reste l'un de l'autre, sont la température du mélange ré actilonnel et la vitesse du courant gazeux à la sortie du réacteur. A pression normale, il est nécessaire d'utiliser une température d'au moins 650. Plus la température de réaction est élevée, moins la vitesse du courant d'oxygène dans le mélange réactionnel doit être grande.
Dans tous les. cas, il est nécessaire de maintenir à la sortie du réacteur un courant gazeux, oxygène résiduaire non absorbé ou azote, lequel, combiné avec la température, permet aux vapeurs de se dégager.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'oxygène moléculaire et l'acétone sont introduits dans un milieu liquide chauffé qui est constitué tout ou partie par de l'acide acétique et qui contient le catalyseur, lequel est de préférence un sel de manganèse. L'éli- mination des produits de la réaction au fur et à mesure de leur formation et la récupération de ceux que l'on désire obtenir sont réalisées de façon convenable en effectuant la réaction dans une colonne, ou un appareil du même genre, dotée de moyens de chauffage réglables et reliée à un condenseur. La vitesse du courant d'oxygène introduit à la base de la colonne est telle que, à la température utilisée, les produits volatils sont rapidement éliminés du milieu réactionnel, en partie par entraînement par les gaz de sortie.
L'oxygène moléculaire est introduit à la base de la colonne et l'acétone est introduite en continu dans le liquide contenu dans la colonne. Les produits d'oxydation, c'est-à-dire l'acide formique, le formaldéhyde, l'acétone non transformée et une partie de l'acide acétique formé quittent la colonne sous forme de vapeurs ainsi que C02, CO, la vapeur d'eau et l'excès d'oxy- gène. Les produits liquides sont condensés dans le condenseur et fractionnés à la manière habituelle.
Le liquide de la colonne est formé par les produits liquides de l'oxydation et l'acétone ajoutée au cours de l'oxydation. Il contient, par exemple, en solution, un sel de manganèse. Le liquide est maintenu dans la colonne à niveau constant par addition continue d'acé- tone. Au début de l'opération, la colonne est chargée avec du liquide provenant d'une opé- ration préalable ou avec de l'acide acétique.
Elle peut être chargée avec de l'acétone mais on préfère l'acide acétique du fait qu'il permet de réaliser une température d'oxydation plus élevée. La température peut varier entre 650 et le point d'ébullition de la substance la moins volatile du système, c'est-à-dire l'acide acéti- que, dans les conditions de l'oxydation.
Lorsqu'on opère à la limite supérieure de cette gamme de températures ou à ses environs, on préfère introduire de l'acide acétique en même temps que l'acétone dans la colonne, de façon à maintenir un niveau constant dans ladite colonne. Le procédé peut être conduit à une température supérieure à la température d'ébullition normale de l'acide acétique en travaillant sous pression. L'oxygène molécu- laire utilisé peut être de l'oxygène pur ou dilué, par exemple sous forme d'air. Dans ce dernier cas, cependant, il est préférable d'opé- rer sous pression.
Lorsqu'on opère sous pression avec de l'air ordinaire, on atteint un taux d'oxydation plus élevé mais le rendement basé sur l'acétone est plus faible ; il est avantageux de diluer l'air avec de l'azote.
Les exemples suivants illustrent l'in- vention.
Exemple 1 :
Une colonne de 65 cm de hauteur et de 50 mm de diamètre à double paroi à circulation d'eau ou de vapeur est munie à sa partie inférieure d'une plaque en verre fritte. Elle est surmontée de 2 ampoules de coulée qui débitent dans un tube à l'intérieur de la colonne et suivie d'un dispositif de condensation. On la charge d'un pied provenant d'une opé- ration antérieure constitué par 301 g d'acide acétique, 95 g d'acide formique, 8 g de foraldéhyde et 141 g d'acétone, auquel on a ajouté 10 g de nitrate de manganèse. On introduit de l'oxygène à la base de la colonne à raison de 100 litres par heure. On chauffe à 900 et maintient ensuite à cette température.
Dès que la réaction a démarré, la distillation débute et on coule simultanément à partir des 2 ampoules 800 g d'acétone et 138 g d'acide acétique par heure, au fur et à mesure que la distillation se poursuit, en maintenant le niveau constant dans la colonne.
Après 7 heures'/2 de marche, on a obtenu après déduction des quantités d'acides acétique et formique et de formaldéhyde introduits et d'acétone non oxydée :
acide acétique 680 g soit 11, 3 mol. g
EMI3.1
acide <SEP> formique <SEP> 3U0 <SEP> g-6, <SEP> 5 <SEP> mol. <SEP> g <SEP>
<tb> formaldéhyde <SEP> 125 <SEP> g-4, <SEP> 15 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> J <SEP> 10, <SEP> 65 <SEP> mol. <SEP> g <SEP>
<tb>
On dose, d'autre part, dans les gaz de sortie :
EMI3.2
<tb> CO., <SEP> 32 <SEP> g <SEP> soit <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> soit <SEP> un <SEP> total
<tb> CO <SEP> 11 <SEP> g-0, <SEP> 4 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> | <SEP> de <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> mol. <SEP> g
<tb> pour une consommation d'acétone de 724 g (12, 5 mol. g).
Le rendement sur les 2 premiers atomes de carbone de l'acétone donnant de l'acide acétique est donc de 91 /o, le rendement glo- bal sur le dernier atome de carbone en acide formique et formaldéhyde est de 85 0,/o et les rendements respectifs en acide formique et formaldéhyde sont 52 /o et 33 /o.
Les pertes par formation de CO2 et CO ne sont que 8, 8 O/o par rapport à l'acétone disparue.
A titre de comparaison et pour montrer le progrès réalisé par le procédé de l'invention par rapport aux procédés connus, on décrit cidessous un essai parallèle dans lequel les produits d'oxydation n'ont pas été éliminés au fur et à mesure de leur production.
On utilise un réacteur analogue au précédent, surmonté d'un dispositif de condensation ramenant la totalité du condensat dans la colonne de réaction. Le prélèvement se fait sous forme liquide par le bas de la colonne.
On charge dans la colonne 1500 g d'acide acétique, 550 g d'acétone et 20 g de nitrate demanganèse. On introduit de l'oxygène à raison de 100 litres par heure. On chauffe la colonne à 900 et maintient ensuite à cette tem pérature.
Quand la réaction a démarré, on coule en continu 110 g d'acétone par heure dans le haut de la colonne et prélève au bas une quantité équivalente de liquide. On rajoute de temps en temps avec l'acétone une petite quantité de nitrate de manganèse.
Après 48 heures de marche, on a obtenu, après déduction de la quantité d'acide acétique introduit au début et de l'acétone non oxydée : acide acétique 2190 g = 36, 5 mol. g 10 mol. g
EMI3.3
<tb> acide <SEP> formique <SEP> 1055 <SEP> g <SEP> = <SEP> 22, <SEP> 9 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> 1 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> mol. <SEP> g
<tb> formaldéhyde <SEP> 133 <SEP> g <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> J <SEP> 27, <SEP> 3 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> mol. <SEP> g <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 303 <SEP> g <SEP> = <SEP> 6,9 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> 9,9 <SEP> mol. <SEP> g. <SEP> 2,7 <SEP> mol. <SEP> g
<tb> CO <SEP> 84 <SEP> g <SEP> = <SEP> 3 <SEP> mol.
<SEP> g
<tb> pour une consommation d'acétone de
2322 g = 40 mol. g.
Dans la dernière colonne ci-dessus, les chiffres ont été ramenés à 10 mol. g d'acide acétique pour permettre la comparaison avec les procédés antérieurs connus auxquels il a déjà été fait référence. On constate que, dans cet essai, on a effectivement obtenu des ren dements qui sont dans les mêmes proportions respectives que dans le procédé connu.
Les rendements sur l'acétone disparue sont :
acide acétique 91, 2 ouzo
EMI3.4
<tb> acide <SEP> formique <SEP> 57, <SEP> 2 <SEP> oxo <SEP> I <SEP> 68, <SEP> 20/o <SEP>
<tb> formaldéhyde <SEP> 11 <SEP> O/o <SEP> f <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 17, <SEP> 3 <SEP> /o) <SEP>
<tb> CO <SEP> 7, <SEP> 5/o <SEP>
<tb>
Si l'on compare ces résultats avec ceux obtenus en éliminant les produits d'oxydation au fur et à mesure de leur formation, on constate que le rendement sur l'acide acétique est pratiquement le même dans les deux cas, mais dans le procédé selon l'invention le rendement global en acide formique et formaldéhyde est passé de 68,
2"/o à 85 ID/o, et en particulier celui de formaldéhyde est passé de 11 /o à 33 /o, alors que les partes par formation de
Après 14 heures de marche, on a obtenu a ; et formique introduites et d'acétone non oxydés
C02 et CO sont tombées de 24, 8 /o à 8, 8 /o.
Exemple 2 :
Dans le même appareil que celui utilisé à
1'exemple 1, on effectue l'oxydation à 110 et
on coule 197 g d'acétone et 350 g d'acide acé-
tique par heure, les autres conditions restant
les mêmes. près déduction des quantités d'acides acétique acide acétique 980 g = 16, 3 mol. g
EMI4.1
acide <SEP> formique <SEP> 361 <SEP> g <SEP> = <SEP> 7, <SEP> 85 <SEP> mol. <SEP> g. <SEP> l <SEP>
<tb> formaldéhyde <SEP> 256 <SEP> g <SEP> = <SEP> 8, <SEP> 55 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> i <SEP> 2 <SEP> g <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 64 <SEP> g <SEP> = <SEP> 1,46 <SEP> mol <SEP> g <SEP> 2,16 <SEP> mol <SEP> g
<tb> CO <SEP> 19 <SEP> g <SEP> = <SEP> 0,7 <SEP> mol.
<SEP> g
<tb> pour une consommation d'acétone de
1081 g = 18, 6 mol. g
Le rendement en acide acétique est donc de 87, 8 /o. Les rendements en acide formique et formaldéhyde sont respectivement 42"/o et 46, 2 /o. Le rendement global sur le dernier atome de carbone de l'acétone est donc 88, 2 /0. Les pertes par formation de C02 et
CO s'Úl¯vent Ó 10, 2 ouzo de l'acétone disparue.
Si l'on compare cet essai à 1'essai comparatif décrit à 1'exemple 1, dans lequel on n'a pas éliminé les produits d'oxydation au fur et à mesure de leur formation, on constate Úgalement que le rendement en acide acétique n'a pratiquement pas varié. Le rendement global en acide formique plus formaldéhyde atteint 88, 2 /o contre 68, 2 /o, et le rendement en foraldéhyde seul atteint 46, 2 ouzo contre 11 /o.
Il dépasse même le rendement en acide formique.
Exemple 3 :
On opère dans un appareil en acier inoxy- dable pouvant supporter la pression, formé d'un tube de 120 cm de haut et 45 mm de diamètre entouré d'une double enveloppe permettant de chauffer ou de refroidir. L'appareil est muni à la partie inférieure d'une entrée pour l'air comprimé qui comporte une vanne par laquelle on introduit à l'aide d'une pompe doseuse l'acétone mélangée avec de l'acide acétique. L'appareil à réaction est suivi de deux condenseurs pouvant fonctionner sous pression, l'un refroidi par de l'eau, l'autre par de la saumure. Après passage par un déten- deur, les gaz résiduaires passent par des laveurs pour éliminer le reste des produits volatils entraînés.
Dans l'appareil à réaction on charge :
acide acétique 1160 g
acétone 250 g
nitrate de manganèse 14 g
On maintient l'appareil à 890 et on introduit de l'air : 500 litres par heure (soit 105 litres d'oxygène par heure) et de l'azote : 500 litres par heure, en maintenant une pression de 3, 5 kg par cm2.
On introduit d'autre part, au moyen de la pompe doseuse :
acétone 385 g par heure
acide acétique 190 g par heure
On arrête 1'essai après 14, 5 heures.
On obtient, déduction faite des quantités d'acide chargées et de l'acétone non transformée, pour une consommation de 1175 g d'acétone (20, 25 mol. g).
acide acétique 1150 g = 19, 2 mol. g
EMI4.2
<tb> acide <SEP> formique <SEP> 525 <SEP> g <SEP> = <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> 1 <SEP> 17, <SEP> 2 <SEP> mol. <SEP> g
<tb> formaldéhyde <SEP> 174 <SEP> g <SEP> = <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> mol. <SEP> g <SEP>
<tb>
L'analyse des gaz sortants indique :
C02 75gaz 7 mol. g
CO 21 g = 0, 75 mol. g
Le rendement (sur les deux premiers atomes de carbone de l'acétone) en acide acéti- que est donc 95 /o. Le rendement total en acide formique et formaldéhyde (sur le troisième atome de carbone) est 85 zozo et les rendements respectifs d'acide formique et foraldéhyde sont 56, 5 /o et 28, 5 /o.
Si l'on opère dans les mêmes conditions mais avec de l'air non dilué avec de l'azote supplémentaire, on obtient un rendement en acide formique de 45, 8 ouzo et de formaldéhyde de 30, 4 /o correspondant à un rendement global sur le troisième atome de carbone de 76, 4 /o.
Process for the catalytic oxidation of acetone
The present invention relates to a process for the catalytic oxidation of acetone which makes it possible to obtain higher yields of interesting products than with the processes currently applied.
It is known practice to oxidize acetone in the liquid phase with molecular oxygen in the presence of a catalyst to obtain a mixture of acetic acid, formic acid and formaldehyde. The reaction can be thought of as a splitting of acetone, with two of the carbon atoms of acetone being found in the reaction products as acetic acid and the third as formic acid and formaldehyde. Carbon dioxide, carbon monoxide and water are also formed.
According to a known procedure, the reaction is carried out in a reactor equipped with a reflux condenser and the acetone is oxidized by introducing oxygen at high temperature into liquid acetone which contains a manganese salt as catalyst. When the rate of oxygen uptake begins to decrease, part of the liquid is withdrawn and replaced with fresh acetone containing catalyst.
In this way, a mixture is Obr which contains 60 ouzo of acetic acid, 30 "/ o of formic acid, 5 ID / o of formaldehyde and 5 / o of water; in other words, one kilo of this reaction mixture contains 10 mol. g of acetic acid, 6.5 mol. g of formic acid, 1. 65 mol. g of formaldehyde, 2.8 mol. g of water, and an amount equivalent to the weight of 1 ' carbon dioxide and carbon monoxide water Thus, in this process, a considerable amount of CO 2 and CO is formed.
The process according to the present invention differs from previously known processes in that the reaction is carried out under conditions, in particular temperature, such that the volatile products formed during the reaction are removed from the reaction mixture as they are formed. .
Under these conditions, the yield of acetic acid is practically the same as that of the known processes, but the total yield of formic acid and formaldehyde is substantially increased and this at the expense of the more complete oxidation products, C02 and CO. The yield of formic acid alone is slightly reduced, but this reduction in yield is largely offset by the increase in the yield of formaldehyde, a product for which there is a greater demand in the industry.
In the process according to the invention, the main factors, which depend on each other, are the temperature of the reaction mixture and the speed of the gas stream at the outlet of the reactor. At normal pressure, it is necessary to use a temperature of at least 650. The higher the reaction temperature, the slower the speed of the flow of oxygen in the reaction mixture should be.
In all the. In this case, it is necessary to maintain at the outlet of the reactor a gas stream, unabsorbed residual oxygen or nitrogen, which, combined with the temperature, allows the vapors to be released.
According to a preferred embodiment of the invention, the molecular oxygen and the acetone are introduced into a heated liquid medium which consists all or part of acetic acid and which contains the catalyst, which is preferably a salt. manganese. The elimination of the reaction products as they are formed and the recovery of those which are desired to be obtained are conveniently carried out by carrying out the reaction in a column or similar apparatus provided. adjustable heating means and connected to a condenser. The speed of the oxygen stream introduced at the base of the column is such that, at the temperature used, the volatile products are rapidly removed from the reaction medium, in part by entrainment by the outlet gases.
Molecular oxygen is introduced at the base of the column and acetone is continuously introduced into the liquid contained in the column. The oxidation products, i.e. formic acid, formaldehyde, unconverted acetone and part of the acetic acid formed leave the column as vapors as well as CO2, CO, vapor water and excess oxygen. The liquid products are condensed in the condenser and fractionated in the usual way.
The liquid in the column is formed by the liquid products of the oxidation and the acetone added during the oxidation. It contains, for example, in solution, a manganese salt. The liquid is kept in the column at a constant level by continuous addition of acetone. At the start of the operation, the column is loaded with liquid from a previous operation or with acetic acid.
It can be charged with acetone, but acetic acid is preferred because it allows a higher oxidation temperature to be achieved. The temperature can vary between 650 and the boiling point of the least volatile substance in the system, ie, acetic acid, under the conditions of the oxidation.
When operating at or around the upper limit of this temperature range, it is preferred to introduce acetic acid at the same time as acetone into the column, so as to maintain a constant level in said column. The process can be carried out at a temperature above the normal boiling point of acetic acid by working under pressure. The molecular oxygen used can be pure or dilute oxygen, for example in the form of air. In the latter case, however, it is preferable to operate under pressure.
When operating under pressure with ordinary air, a higher oxidation rate is achieved but the yield based on acetone is lower; it is advantageous to dilute the air with nitrogen.
The following examples illustrate the invention.
Example 1:
A column 65 cm high and 50 mm in diameter with a double wall circulating water or steam is provided at its lower part with a sintered glass plate. It is surmounted by 2 pouring funnels which flow through a tube inside the column and followed by a condensing device. It is loaded with a foot from a previous operation consisting of 301 g of acetic acid, 95 g of formic acid, 8 g of foraldehyde and 141 g of acetone, to which 10 g of nitrate have been added. manganese. Oxygen is introduced at the base of the column at a rate of 100 liters per hour. Heated to 900 and then maintained at this temperature.
As soon as the reaction has started, the distillation begins and one pours simultaneously from the 2 phials 800 g of acetone and 138 g of acetic acid per hour, as the distillation continues, keeping the level constant in the column.
After 7/2 hours of walking, we obtained after deduction of the quantities of acetic and formic acids and of formaldehyde introduced and of unoxidized acetone:
acetic acid 680 g or 11.3 mol. g
EMI3.1
<SEP> formic acid <SEP> 3U0 <SEP> g-6, <SEP> 5 <SEP> mol. <SEP> g <SEP>
<tb> formaldehyde <SEP> 125 <SEP> g-4, <SEP> 15 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> J <SEP> 10, <SEP> 65 <SEP> mol. <SEP> g <SEP>
<tb>
On the other hand, we dose in the output gases:
EMI3.2
<tb> CO., <SEP> 32 <SEP> g <SEP> or <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> or <SEP> a total <SEP>
<tb> CO <SEP> 11 <SEP> g-0, <SEP> 4 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> | <SEP> of <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> mol. <SEP> g
<tb> for an acetone consumption of 724 g (12.5 mol. g).
The yield on the first 2 carbon atoms of acetone giving acetic acid is therefore 91 / o, the overall yield on the last carbon atom of formic acid and formaldehyde is 85 0, / o and the respective yields of formic acid and formaldehyde are 52 / o and 33 / o.
The losses by formation of CO2 and CO are only 8, 8 O / o compared to the disappeared acetone.
By way of comparison and to show the progress made by the process of the invention with respect to the known processes, a parallel test is described below in which the oxidation products were not removed as they were produced. .
A reactor similar to the previous one is used, surmounted by a condensation device returning all of the condensate to the reaction column. The sample is taken in liquid form from the bottom of the column.
1500 g of acetic acid, 550 g of acetone and 20 g of manganese nitrate are loaded into the column. Oxygen is introduced at a rate of 100 liters per hour. The column is heated to 900 and then maintained at this temperature.
When the reaction has started, 110 g of acetone are continuously poured per hour into the top of the column and an equivalent amount of liquid is withdrawn at the bottom. A small amount of manganese nitrate is added from time to time with acetone.
After 48 hours of walking, the following was obtained, after deduction of the amount of acetic acid introduced at the start and of the unoxidized acetone: acetic acid 2190 g = 36.5 mol. g 10 mol. g
EMI3.3
<tb> <SEP> formic acid <SEP> 1055 <SEP> g <SEP> = <SEP> 22, <SEP> 9 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> 1 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> mol. <SEP> g
<tb> formaldehyde <SEP> 133 <SEP> g <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> J <SEP> 27, <SEP> 3 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> mol. <SEP> g <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 303 <SEP> g <SEP> = <SEP> 6.9 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> 9.9 <SEP> mol. <SEP> g. <SEP> 2.7 <SEP> mol. <SEP> g
<tb> CO <SEP> 84 <SEP> g <SEP> = <SEP> 3 <SEP> mol.
<SEP> g
<tb> for acetone consumption of
2322 g = 40 mol. g.
In the last column above, the numbers have been reduced to 10 mol. g of acetic acid to allow comparison with the prior known methods to which reference has already been made. It can be seen that, in this test, yields were actually obtained which are in the same respective proportions as in the known process.
The yields on the disappeared acetone are:
acetic acid 91, 2 ouzo
EMI3.4
<tb> formic acid <SEP> <SEP> 57, <SEP> 2 <SEP> oxo <SEP> I <SEP> 68, <SEP> 20 / o <SEP>
<tb> formaldehyde <SEP> 11 <SEP> O / o <SEP> f <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 17, <SEP> 3 <SEP> / o) <SEP>
<tb> CO <SEP> 7, <SEP> 5 / o <SEP>
<tb>
If we compare these results with those obtained by removing the oxidation products as they are formed, it is found that the yield on acetic acid is practically the same in both cases, but in the process according to the invention the overall yield of formic acid and formaldehyde has increased from 68,
2 "/ o to 85 ID / o, and in particular that of formaldehyde went from 11 / o to 33 / o, while the partes by formation of
After 14 hours of walking, we obtained a; and formic introduced and unoxidized acetone
C02 and CO fell from 24.8 / o to 8.8 / o.
Example 2:
In the same device as the one used at
Example 1, the oxidation is carried out at 110 and
197 g of acetone and 350 g of ac-
tick per hour, other conditions remaining
the same. near deduction of the amounts of acetic acid acetic acid 980 g = 16.3 mol. g
EMI4.1
<SEP> formic acid <SEP> 361 <SEP> g <SEP> = <SEP> 7, <SEP> 85 <SEP> mol. <SEP> g. <SEP> l <SEP>
<tb> formaldehyde <SEP> 256 <SEP> g <SEP> = <SEP> 8, <SEP> 55 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> i <SEP> 2 <SEP> g <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 64 <SEP> g <SEP> = <SEP> 1.46 <SEP> mol <SEP> g <SEP> 2.16 <SEP> mol <SEP> g
<tb> CO <SEP> 19 <SEP> g <SEP> = <SEP> 0.7 <SEP> mol.
<SEP> g
<tb> for acetone consumption of
1081 g = 18.6 mol. g
The acetic acid yield is therefore 87.8 / o. The yields of formic acid and formaldehyde are respectively 42 "/ o and 46.2 / o. The overall yield on the last carbon atom of acetone is therefore 88.2 / 0. Losses by formation of CO 2 and
CO is released Ó 10, 2 ouzo of the disappeared acetone.
If this test is compared to the comparative test described in Example 1, in which the oxidation products were not removed as they were formed, it is also noted that the yield of acetic acid hardly changed. The overall yield of formic acid plus formaldehyde reached 88.2 / o against 68.2 / o, and the yield of foraldehyde alone reached 46.2 ouzo against 11 / o.
It even exceeds the yield of formic acid.
Example 3:
The operation is carried out in a stainless steel apparatus capable of withstanding the pressure, formed of a tube 120 cm high and 45 mm in diameter surrounded by a double jacket for heating or cooling. The apparatus is provided at the lower part of an inlet for compressed air which comprises a valve through which the acetone mixed with acetic acid is introduced using a metering pump. The reaction apparatus is followed by two condensers capable of operating under pressure, one cooled by water, the other by brine. After passing through an expansion valve, the waste gases pass through scrubbers to remove the remainder of the entrained volatile products.
In the reaction apparatus we charge:
acetic acid 1160 g
acetone 250 g
manganese nitrate 14 g
The device is maintained at 890 and air is introduced: 500 liters per hour (i.e. 105 liters of oxygen per hour) and nitrogen: 500 liters per hour, maintaining a pressure of 3.5 kg per hour. cm2.
On the other hand, by means of the metering pump:
acetone 385 g per hour
acetic acid 190 g per hour
The test was stopped after 14.5 hours.
We obtain, after deduction of the quantities of acid charged and of the unconverted acetone, for a consumption of 1175 g of acetone (20.25 mol. G).
acetic acid 1150 g = 19.2 mol. g
EMI4.2
<tb> <SEP> formic acid <SEP> 525 <SEP> g <SEP> = <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP> mol. <SEP> g <SEP> 1 <SEP> 17, <SEP> 2 <SEP> mol. <SEP> g
<tb> formaldehyde <SEP> 174 <SEP> g <SEP> = <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> mol. <SEP> g <SEP>
<tb>
Analysis of the outgoing gases indicates:
C02 75 gas 7 mol. g
CO 21 g = 0.75 mol. g
The yield (on the first two carbon atoms of acetone) of acetic acid is therefore 95%. The total yield of formic acid and formaldehyde (on the third carbon atom) is 85 zozo and the respective yields of formic acid and foraldehyde are 56.5 / o and 28.5 / o.
If one operates under the same conditions but with air undiluted with additional nitrogen, one obtains a yield of formic acid of 45.8 ouzo and of formaldehyde of 30.4 / o corresponding to an overall yield on the third carbon atom of 76, 4 / o.