Procédé pour empêcher la formation d'un dépôt d'acide maléique brut solide
sur une surface en contact avec une solution sursaturée de l'acide brut
ou pour éliminer un tel dépôt après sa formation
L'anhydride maléique est une matière commercialement importante, et il peut être préparé par oxydation catalytique partielle du benzène ou d'hydrocarbures analogues en présence d'un catalyseur tel que l'oxyde de vanadium, éventuellement déposé sur un support. Le mélange réactionnel gazeux chaud peut être refroidi pour condenser une partie de l'anhydride maléique et le restant peut être absorbé dans de l'eau pour former de l'acide maléique. On transforme ce dernier en anhydride maléique en le déshydratant par distillation en présence d'un agent formeur d'azéotrope tel que le xylène.
L'anhydride maléique ainsi obtenu peut contenir un peu de l'agent formeur d'azéotrope et il peut être emmagasiné pendant une longue durée jusqu'à une nouvelle distillation fournissant un produit de qualité conforme aux prescriptions. L'anhydride maléique peut être sursaturé en acide maléique brut, qui peut comprendre une forte proportion d'acide fumarique avec des résines et des goudrons, et ces corps peuvent se déposer en formant un dépôt tenace et adhérent sur, ou dans l'appareillage en acier qui est utilisé. L'enlèvement de ce dépôt cause de graves difficultés, car la matière solide est très tenace et ne peut pas être facilement désagrégée. En outre, les tentatives de l'enlever au moyen d'eau et de vapeur sous haute pression prennent beaucoup de temps.
Même en utilisant tour à tour de l'eau chaude et une lessive caustique aqueuse, on n'arrive pas à enlever le dépôt dur formé dans un réservoir d'emmagasinage.
En vue d'apporter une solution à ce problème, l'invention a pour objet un procédé pour empêcher la formation d'un dépôt d'acide maléique brut solide sur une surface en contact avec une solution sursaturée de l'acide brut ou pour éliminer un tel dépôt après sa formation.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'on maintient ladite surface à une température d'au moins 1850C pendant qu'elle est en contact avec ladite solution pour empêcher la formation dudit dépôt ou en ce que l'on chauffe ledit dépôt à une température d'au moins 1850 C, en ce qu'on disperse le dépôt chauffé dans de l'eau maintenue à une température d'environ 1000 C et en ce qu'on éloigne le mélange aqueux résultant.
Le dépôt peut être formé par précipitation sur un appareillage en acier à partir d'une solution des substances du dépôt dans de l'anhydride maléique.
Le dépôt peut être immergé dans le liquide pendant le chauffage, ce liquide pouvant consister principalement en anhydride maléique. Le chauffage peut être effectué à une température de 1850 C à 2000 C.
Dans les exemples ci-après, les parties et pourcentages sont en poids, sauf indication contraire.
Exemple 1
On fait descendre un mélange benzène-air, contenant 1,210/0 moléculaire de benzène, dans un réacteur tubulaire avec une vitesse d'espace de 2500 volumes de gaz par volume de catalyseur et par heure, à une température de réaction de 3650 C (en utilisant un catalyseur à l'oxyde de vanadium modifié comme décrit dans le brevet des U.S.A.
NO 2777860).
Le tube de réacteur a un diamètre interne de 2,22 cm et la hauteur du lit de catalyseur est de 305 cm. Le tube est entouré d'un milieu régulateur de la température tel que sel fondu, métal fondu, ou d'une chemise de cuivre.
On fait passer le mélange réactionnel gazeux dans un condenseur partiel contenant un ou plusieurs tubes verticaux d'environ 2,5 cm de diamètre interne et d'environ 244 cm de longueur. Les tubes sont entourés d'un milieu régulateur de la température maintenu à environ 53-580 C, par exemple de l'eau en circulation. Environ un tiers de l'anhydride maléique contenu dans le gaz est condensé et s'écoule hors du condenseur sous forme liquide.
Le restant du gaz est conduit à une colonne ou tour de lavage par l'eau, dans laquelle il est mis en contact à contre-courant avec de l'eau ou de l'acide maléique aqueux, afin de former une solution aqueuse à 40 o/o en poids d'acide maléique.
Cette solution est déshydratée dans une colonne en présence de xylène comme agent formeur d'azéotrope (I'eau distillée étant évacuée et le xylène étant renvoyé comme reflux dans la colonne). Un anhydride maléique brut est retiré du fond de la colonne.
Ce produit peut contenir jusqu'à environ 20 o/o de xylène.
Si désiré, une partie de l'anhydride maléique brut retiré du fond de la colonne peut être envoyée dans le réservoir de refroidissement et de dépôt, dans lequel elle est soumise à un vide pour vaporiser une partie du xylène et davantage d'anhydride maléique (qui est condensé et recyclé) et la température du mélange est abaissée à environ 1300 C.
Au cours de ce traitement, de l'acide maléique brut solide, contenant une proportion notable d'acide fumarique, se dépose, et le liquide qui surnage peut être décanté et renvoyé dans la colonne de distillation.
L'anhydride maléique brut peut contenir jusqu'à environ 50 O/o de xylène, et cette matière peut être conservée dans des réservoirs d'accumulation ou d'emmagasinage, puis être subséquemment raffinée ou distillée à nouveau pour l'obtention d'anhydride maléique de qualité conforme aux prescriptions.
Pendant la distillation, le stockage, et éventuellement pendant qu'on laisse l'acide brut se déposer, il peut se former un dépôt tenace et adhérent. Lorsque l'accumulation du dépôt est notable, la partie d'appareillage particulière doit être enlevée ou mise hors service et nettoyée.
L'invention est illustrée par le nettoyage d'un grand récipient cylindrique horizontal en acier (ou en acier inoxydable) utilisé pour emmagasiner l'anhydride maléique brut pendant plusieurs jours ou semaines, jusqu'à ce que le dépôt solide qui se forme dans le récipient occupe 10-20 o/o du volume de ce dernier. Le liquide est retiré du réservoir et le résidu est porté à une température d'environ 1900 C au moyen d'un serpentin de chauffage alimenté en vapeur sous une pression manométrique de 24,6 kg/cm2 et d'une température de condensation d'environ 22511C. Ensuite, on introduit de l'eau dans le réservoir (tout en continuant le chauffage au moyen du serpentin), de sorte que la température régnant dans le réservoir est d'environ 1000 C.
Le dépôt solide, dur et collant, entre rapidement en dispersion ou en solution dans l'eau, sans autre agitation que celle provoquée par l'intro- duction de l'eau et par l'ébullition de celle-ci.
Ensuite, le réservoir est vidangé et il peut être lavé avec de l'eau à environ 1000 C. Le réservoir est ainsi nettoyé en environ deux heures.
Pour enlever le liquide avant le chauffage, le réservoir peut être vidangé, ou si les buses d'évacuation sont colmatées, un siphon peut être utilisé.
A titre de variante, le liquide peut être vaporisé pendant le chauffage du contenu du réservoir.
Dans un essai comparatif, mais sans préchauffage à environ 1900 C, des lavages répétés avec de l'eau à 1000 C n'enlèvent pas le dépôt solide.
Exemple 2
On répète le mode opératoire de l'exemple 1, sauf qu'une série de tuyaux en acier, utilisés pour transporter l'anhydride maléique brut, est maintenue à une température d'au moins environ 1850 C au moyen d'une chemise à vapeur, alimentée en vapeur sous 21 kg/cm de pression manométrique. Ces tuyaux ne présentent aucun crassage ou formation de dépôts solides, tenaces et adhérents.
Si le courant de liquide est interrompu pour une durée maximum d'environ 10 h, une matière solide se dépose, mais elle est rapidement chassée lorsque le courant est à nouveau mis en marche.
A titre de comparaison, on répète l'exemple 2, sauf que l'on chauffe les tuyaux au moyen d'un tube de cuivre enroulé autour des tuyaux et alimenté en vapeur de manière à maintenir les tuyaux à une température d'environ 130 à 1500 C. Les tuyaux se revêtent progressivement de dépôts tenaces et adhérents qui sont très difficiles à éliminer.
Le préchauffage doit se faire à une température d'au moins 1850 C et une température d'environ 2000 C constitue une limite supérieure pratique, bien que des températures encore plus élevées soient utilisables. L'eau peut être appliquée lorsque le solide a atteint cette température, mais il est préférable de chauffer à cette température pendant environ 30 mn avant l'application de l'eau.
Tout moyen de chauffage approprié peut être utilisé, dont une chemise chauffante ou un serpentin chauffant (vapeur) ; bien entendu, il faut éviter une carbonisation ou cokéfaction importante.
Le dépôt brut est enlevé de l'acier (ordinaire ou inoxydable) ou d'autres matériaux de construction utilisés dans les fabriques chimiques, pour autant qu'ils puissent supporter les températures indiquées.
L'agent formeur d'azéotrope doit être compatible avec le système, et peut être un xylène, du toluène ou un hydrocarbure analogue, ou un hydro carbure halogéné ou oxygéné ayant des propriétés de solubilité et de distillation équivalentes.
Il est surprenant que l'anhydride maléique brut puisse être produit en haut rendement et que l'appareillage dans lequel il est conservé puisse être nettoyé rapidement et que le dépôt de matières solides sur les parois des tuyaux de circulation de cet anhydride maléique brut puisse être évité, spécialement en regard des dépôts extrêmement gênants d'anhydride maléique brut comprenant de l'acide fumarique, des résines et des goudrons, qui ont été observés dans les conduites d'acheminement ou les réservoirs d'emmagasinage.
Process for preventing the formation of a solid crude maleic acid deposit
on a surface in contact with a supersaturated solution of the crude acid
or to remove such a deposit after its formation
Maleic anhydride is a commercially important material, and it can be prepared by partial catalytic oxidation of benzene or analogous hydrocarbons in the presence of a catalyst such as vanadium oxide, optionally supported on a support. The hot gaseous reaction mixture can be cooled to condense part of the maleic anhydride and the remainder can be absorbed into water to form maleic acid. The latter is converted into maleic anhydride by dehydrating it by distillation in the presence of an azeotrope-forming agent such as xylene.
Maleic anhydride thus obtained may contain some of the azeotrope-forming agent and it can be stored for a long time until further distillation providing a quality product in accordance with the requirements. Maleic anhydride can be supersaturated with crude maleic acid, which can include a high proportion of fumaric acid with resins and tars, and these bodies can settle out forming a tenacious and adherent deposit on, or in the equipment. steel that is used. The removal of this deposit causes serious difficulties, as the solid material is very tenacious and cannot be easily broken up. In addition, attempts to remove it by means of water and high pressure steam take a long time.
Even using alternately hot water and aqueous caustic lye, the hard deposit formed in a storage tank cannot be removed.
With a view to providing a solution to this problem, the invention relates to a method for preventing the formation of a deposit of solid crude maleic acid on a surface in contact with a supersaturated solution of the crude acid or for removing such a deposit after its formation.
This method is characterized in that said surface is maintained at a temperature of at least 1850C while in contact with said solution to prevent the formation of said deposit or in that said deposit is heated to a temperature of at least 1850 C, in that the heated deposit is dispersed in water maintained at a temperature of about 1000 C and in that the resulting aqueous mixture is removed.
The deposit can be formed by precipitation on a steel apparatus from a solution of the substances of the deposit in maleic anhydride.
The deposit can be immersed in the liquid during heating, which liquid can consist mainly of maleic anhydride. Heating can be carried out at a temperature of 1850 C to 2000 C.
In the examples below, the parts and percentages are by weight, unless otherwise indicated.
Example 1
A benzene-air mixture, containing 1,210 / 0 molecular of benzene, is lowered into a tubular reactor with a space velocity of 2,500 volumes of gas per volume of catalyst per hour, at a reaction temperature of 3650 C (in using a modified vanadium oxide catalyst as described in the US patent
NO 2777860).
The reactor tube has an internal diameter of 2.22 cm and the height of the catalyst bed is 305 cm. The tube is surrounded by a temperature regulating medium such as molten salt, molten metal, or a copper jacket.
The gaseous reaction mixture is passed through a partial condenser containing one or more vertical tubes of about 2.5 cm internal diameter and about 244 cm in length. The tubes are surrounded by a temperature regulating medium maintained at about 53-580 C, for example circulating water. About a third of the maleic anhydride in the gas is condensed and flows out of the condenser in liquid form.
The remainder of the gas is led to a water washing column or tower, in which it is brought into countercurrent contact with water or aqueous maleic acid, in order to form an aqueous solution at 40 o / o by weight of maleic acid.
This solution is dehydrated in a column in the presence of xylene as an azeotrope-forming agent (the distilled water being removed and the xylene being returned as reflux in the column). Crude maleic anhydride is removed from the bottom of the column.
This product may contain up to about 20% xylene.
If desired, part of the crude maleic anhydride removed from the bottom of the column can be sent to the cooling and deposition tank, where it is subjected to a vacuum to vaporize part of the xylene and more maleic anhydride ( which is condensed and recycled) and the temperature of the mixture is lowered to about 1300 C.
During this treatment, crude solid maleic acid, containing a significant proportion of fumaric acid, is deposited, and the liquid which supersedes can be decanted and returned to the distillation column.
Crude maleic anhydride can contain up to about 50% xylene, and this material can be kept in accumulation or storage tanks, and then be subsequently refined or distilled again to obtain anhydride. maleic quality conforming to prescriptions.
During distillation, storage, and possibly while the crude acid is allowed to settle, a stubborn and adherent deposit can form. When deposit buildup is noticeable, the particular piece of equipment should be removed or taken out of service and cleaned.
The invention is illustrated by cleaning a large horizontal cylindrical steel (or stainless steel) vessel used to store crude maleic anhydride for several days or weeks, until the solid deposit which forms in the container occupies 10-20 o / o of the volume of the latter. The liquid is withdrawn from the tank and the residue is brought to a temperature of about 1900 C by means of a heating coil supplied with vapor under a gauge pressure of 24.6 kg / cm2 and a condensing temperature of about 22511C. Then, water is introduced into the tank (while continuing the heating by means of the coil), so that the temperature prevailing in the tank is about 1000 C.
The solid, hard and sticky deposit rapidly disperses or dissolves in water, with no other agitation than that caused by the introduction of the water and by the boiling thereof.
Then the tank is emptied and it can be washed with water at about 1000 C. The tank is thus cleaned in about two hours.
To remove the liquid before heating, the tank can be drained, or if the drain nozzles are clogged, a siphon can be used.
Alternatively, the liquid can be vaporized while heating the contents of the tank.
In a comparative test, but without preheating to about 1900 C, repeated washings with water at 1000 C did not remove the solid deposit.
Example 2
The procedure of Example 1 is repeated except that a series of steel pipes, used to transport the crude maleic anhydride, is maintained at a temperature of at least about 1850 C by means of a steam jacket. , supplied with steam under 21 kg / cm of gauge pressure. These pipes do not exhibit any clogging or formation of solid, stubborn and adherent deposits.
If the flow of liquid is interrupted for a maximum period of about 10 h, a solid material settles, but it is quickly driven out when the flow is turned on again.
By way of comparison, Example 2 is repeated except that the pipes are heated by means of a copper tube wound around the pipes and supplied with steam so as to maintain the pipes at a temperature of about 130 to 1500 C. The pipes gradually become coated with stubborn, adherent deposits which are very difficult to remove.
Preheating should be done to a temperature of at least 1850 C and a temperature of about 2000 C is a practical upper limit, although even higher temperatures can be used. Water can be applied when the solid has reached this temperature, but it is preferable to heat at this temperature for about 30 minutes before applying the water.
Any suitable heating means can be used, including a heating jacket or a heating coil (steam); of course, significant carbonization or coking must be avoided.
Coarse deposit is removed from steel (ordinary or stainless) or other construction materials used in chemical plants, as long as they can withstand the temperatures indicated.
The azeotrope-forming agent should be compatible with the system, and may be xylene, toluene or the like hydrocarbon, or a halogenated or oxygenated hydrocarbon having equivalent solubility and distillation properties.
It is surprising that crude maleic anhydride can be produced in high efficiency and that the apparatus in which it is stored can be cleaned quickly and that the deposit of solids on the walls of the circulation pipes of this crude maleic anhydride can be. avoided, especially with regard to extremely troublesome deposits of crude maleic anhydride including fumaric acid, resins and tars, which have been observed in delivery lines or storage tanks.