FR2475037A1 - Procede de separation d'acide methacrylique a partir d'un melange reactionnel gazeux le renfermant et nouveau produit ainsi obtenu - Google Patents

Abstract

ON PREVOIT UN PROCEDE POUR LA SEPARATION D'ACIDE METHACRYLIQUE A PARTIR D'UN MELANGE REACTIONNEL GAZEUX, OBTENU EN SOUMETTANT LA METHACROLEINE, OU UN COMPOSE QUI PEUT LA FOURNIR DANS DES CONDITIONS REACTIONNELLES, ET DE L'OXYGENE MOLECULAIRE A UNE REACTIONEN PHASE GAZEUSE, AVEC COEXISTENCE D'UN GAZ INERTE POUR LA DILUTION, EN REFROIDISSANT LE MELANGE REACTIONNEL GAZEUX PROVENANT D'UN REACTEUR 8 OU LA REACTION EN PHASE GAZEUSE A ETE EFFECTUEE POUR LE SEPARER EN COMPOSANTS CONDENSABLES, COMPRENANT DE L'ACIDE METHACRYLIQUE, DE L'ACIDE ACETIQUE ET DE LA VAPEUR D'EAU, EN TANT QUE LIQUEUR CONDENSEE, ET EN COMPOSANTS NON CONDENSABLES COMPRENANT DE LA METHACROLEINE, EN ELIMINANT LA METHACROLEINE ET EN METTANT EN CONTACT LA LIQUEUR CONDENSEE RESULTANTE AVEC UN SOLVANT ORGANIQUE POUR EXTRAIRE L'ACIDE METHACRYLIQUE, SUIVI DE SEPARATION EN UNE SOLUTION DE SOLVANT ORGANIQUE, COMPRENANT L'ACIDE METHACRYLIQUE, ET EN UNE SOLUTION AQUEUSE EN TANT QU'EAU RESIDUAIRE; LE GAZ INERTE POUR LA DILUTION EST UN GAZ NON CONDENSABLE OU SON MELANGE AVEC DE LA VAPEUR D'EAU ET LA SOLUTION AQUEUSE FINALEMENT SEPAREE EST EVAPOREE ET LA VAPEUR DEGAGEE EST SOUMISE A LA COMBUSTION CATALYTIQUE AVEC DE L'OXYGENE MOLECULAIRE.

Description

La présente invention se rapporte au traitement

d'eaux résiduaires dans la production d'acide méthacrylique.

Plus particulièrement, elle se rapporte à un procédé perfec-

tionné pour la production d'acide méthacrylique par oxydation catalytique, en phase gazeuse, de méthacroléine ou de son pré-

curseur avec de l'oxygène moléculaire en présence d'un cata-

lyseur d'oxydation, ou l'évacuation de l'eau résiduaire est nettement supprimée afin de ne pas provoquer de problème de pollution. L'expression "méthacroléine ou son précurseur" est destinée à signifier de la méthacroléine ou tout composé qui

peut fournir de la méthacroléine dans les conditions réaction-

nelles, tel que l'isobutylène ou l'alcool t-butylique.

Comme cela est bien connu, l'acide méthacrylique

peut être fabriqué par l'oxydation catalytique, en phase gazeu-

se, de méthacroléine ou de son précurseur avec de l'oxygène

moléculaire en présence d'un catalyseur d'oxydation. Ordinai-

rement, l'oxydation est réalisée avec coexistence d'un gaz iner-

te pour la dilution. Par suite, le mélange réactionnel gazeux

provenant de l'oxydation contient, en plus de l'acide métha-

crylique en tant que produit recherché, de la méthacroléine, de l'acide acétique,-de l'oxyde de carbone, de l'anhydride

carbonique, de l'eau, de l'oxygène, de l'azote, etc. Ce mélan-

2. ge réactionnel gazeux est soumis au refroidissement, et, de

ce fait, les composants gazeux condensables (par exemple l'aci-

de méthacrylique, l'acide acétique) sont condensés sous forme

de liqueur condensée et séparés des composants gazeux non con-

densables (par exemple la méthacroléine) en tant que mélange gazeux non condensé. Le mélange gazeux non condensé est, après récupération de la méthacroléine n'ayant pas réagi,soumis à la combustion catalytique en présence d'oxygène moléculaire pour brûler tout composant combustible, et le gaz résultant exempt

de pollution est libéré dans l'atmosphère.D'autre part, la li-

queur condensée est, après récupération de méthacroléine n'ayant pas réagi, traitée avec un solvant organique approp]rié, tel que du kylèneméthacrylate de méthyle, pour extraire

l'acide méthacrylique.La solution aqueuse résultante est soumi-

se à la distillation pour la récupération du solvant d'extrac-

tion dissous dedans et puis évacuée en tant qu'eau résiduaire.

Comme indiqué ci-dessus, cette oxydation est ordi-

nairement réalisée avec coexistence de n'importe quel gaz inerte pour la dilution. D'une part, ceci est efficace pour eWpcher une explosion et, d'autre part, ceci est efficace: pour contrôler la production de chaleur. Des exemples de gaz inertes

sont l'azote, la vapeur d'eau, un gaz d'échappement, etc. Par-

mi eux, la vapeur d'eau est la plus fréquemment employée. Ce-

pendant, puisqu'on exige que la vapeur d'eau soit utilisée en

quantité importante telle que 10 à 50 moles par mole de métha-

croléine ou de son précurseur, on produit nécessairement une grande quantité d'eau condensée dans un condenseur, si bien que la solution aqueuse produite contenant de l'acide méthacrylique est volumineuse et que la concentration d'acide méthacrylique

dans cette solution aqueuse est faible. Ainsi, une grande quan-

tité d'un solvant organique est nécessaire pour l'extraction d'acide méthacrylique à partir de la solution aqueuse, et,

également, la quantité d'eau résiduaire à évacuer devient im-

portante. Ceci rend la purification de l'acide méthacrylique et le traitement de l'eau résiduaire extrêmement désavantageux

du point de vue économique.

Alors que de nombreux catalyseurs d'oxydation ont 3. été mis au point pour la production d'acide méthacrylique à partir de méthacroléine ou de son précurseur, par oxydation catalytique en phase gazeuse avec de l'oxygène moléculaire,

leurs performances ne sont pas encore satisfaisantes pour obte-

nir de l'acide méthacrylique avec de bons rendements indus-

triels. Ainsi, on fournit, en tant que sous-produits, de gran-

des quantités d'oxyde de carbone, d'anhydride carbonique

d'acide acétique, etc. La quantité d'acide acétique est parti-

culièrement grande et s'élève par exemple, à 30 à 60 moles pour 100 moles d'acide méthacrylique. Lors de l'extraction de

l'acide méthacrylique avec un solvant organique, seule une par-

tie de l'acide acétique pénètre dans la phase de solvant orga-

nique par suite de la différence des coefficients de distribu-

tion, et la plus grande partie reste dans la phase aqueuse et

est finalement évacuée sous forme d'eau résiduaire.

L'eau résiduaire contient de l'acide acétique en tant

que composant principal, et la concentration totale de subs-

tances organiques s'élève ordinairement à 1 - 5 % en poids.

Puisque la demande chimique en oxygène (DC0) est trop élevée pour appliquer un traitement biochimique ordinaire, tel qu'un traitement par une boue activée, un pré-traitement, tel qu'un traitement d'oxydation en milieu humide ou une combustion dans un liquide, est exigé. En outre, la quantité d'eau résiduaire - est très importante si bien qu'un prix de revient très élevé

est nécessaire pour son traitement. La récupération d'acide acé-

tique à partir de l'eau résiduaire par distillation ou combi-

naison d'extraction et de distillation peut être envisagée, mais de trop grandes quantités d'énergie sont exigées pour traiter une telle quantité énorme d'eau résiduaire, ayant une

concentration en acide aussi faible que moins de 5 % en poids.

En conséquence, on exige fortement l'établissement d'un traite-

ment efficace de l'eau résiduaire ou la modification de la qua-

lité et de la quantité de l'eau résiduaire afin qu'elle soit

facilement traitée.

La demande de brevet japonais publiée (sans examen) nc 44609/1979 décrit un procédé dans lequel de l'eau, formée comme sous-produit dans la fabrication d'acide acrylique par 4.

oxydation catalytique en phase gazeuse du propylène, est re-

cyclée pour l'utilisation en tant que liqueur d'absorption pour le rassemblement des produits d'oxydation. Dans ce procédé, le propylène est transformé en acide acrylique par oxydation catalytique en phase gazeuse, l'acide acrylique produit est condensé par refroidissement et rassemblé, et une partie du gaz non condensé est recyclée en tant que gaz d'alimentation. L'eau

résiduaire, obtenue après séparation d'acide acrylique à par-

tir de la solution aqueuse condensée d'acide acrylique, est traitée avec une substance alcaline, purifiée par la technique de membrane d'osmose inverse et recyclée pour l'utilisation en tant que liqueur d'absorption pour le rassemblement de l'acide acrylique à partir du mélange réactionnel gazeux dans l'oxydation. Ce procédé est très efficace pour le traitement

d'eau résiduaire dans la production d'acide acrylique. Cepen-

dant, son application au traitement d'eau résiduaire dans la

production d'acide méthacrylique rencontre de grandes diffi-

cultés, par suite de la différence des composants dans le mé-

lange réactionnel.

Dans la productiond 'acide méthacrylique, des cata-

lyseurs d'oxydation, à performances suffisamment élevées

pour être comparables à ceux pour la production d'acide acryli-

que, ne sont pas encore mis au point, et, par suite de leur

mauvaise sélectivité, ils produisent de nombreux composés or-

ganiques en tant que sous-produits, particulièrement de l'acide

acétique, en grandes quantités. Comme indiqué ci-dessus, l'aci-

de acétique est en quantité aussi élevée que 30 à 60 moles pour moles d'acide méthacrylique. Pour neutraliser cette eau

contenant de l'acide acétique, une grande quantité d'une subs-

tance alcaline est nécessaire. En outre, une grande quantité

d'acide acétique est simplement gaspillée par cette neutralisa-

tion. De plus, l'application de la technique de membrane d'osmo-

se inverse est limitée au cas o la quantité d'eau résiduaire

est relativement faible. Par suite de cesraisons, l'applica-

tion industrielle de ce procédé classique au traitement d'eau résiduaire dans la production d'acide méthacrylique n'est

pas convenable.

5. La demande de brevet japonais publiée (sans examen)

n0 52027/1979 décrit également un procédé dans lequel le mélan-

ge réactionnel gazeux obtenu à partir de l'oxydation catalyti-

que, en phase gazeuse, de méthacroléine ou de son précurseur avec de l'oxygène moléculaire est refroidi dans un condenseur pour le séparer en solution aqueuse d'acide méthacrylique et en gaz contenant de la méthacroléine n'ayant pas réagi, le gaz est mis en contact avec la liqueur aqueuse obtenue à partir de

la solution aqueuse d'acide méthacrylique en retirant la mé-

thacroléine afin d'absorber la méthacroléine et la solution

o la méthacroléine est absorbée, ainsi que la solution aqueu-

se d'acide méthacrylique sont soumises à l'enlèvement de métha-

croléine et le gaz contenant la méthacroléine enlevée est re-

cyclé à l'entrée d'un réacteur pour l'oxydation. Dans ce pro-

cédé, la caractéristique la plus remarquable réside dans le fait que la solution aqueuse d'acide méthacrylique produite est utilisée comme liqueur d'absorption pour la méthacroléine et

une telle utilisation produit un résultat efficace et effectif.

Cependant, le problème du traitement d'eau résiduaire demeure

toujours.

La demanderesse a maintenant trouvé que l'utilisation d'un gaz non condensable ou de son mélange avec de la vapeur

d'eau en tant que gaz inerte pour la dilution du gaz d'alimen-

tation, dans l'oxydation catalytique en phase gazeuse de métha-

croléine ou de son précurseur avec de l'oxygène moléculaire pour la production d'acide méthacrylique, est très efficace

pour diminuer la quantité de liqueur condensée qu'on peut obte-

nir en refroidissant le mélange réactionnel gazeux dans cette

oxydation et en maintenant une concentration élevée d'acide mé-

thacrylique dans cette liqueur condensée. Par suite, la récupé-

ration d'acide méthacrylique à partir de la liqueur condensée peut être réalisée facilement. En outre, l'évaporation de l'eau résiduaire obtenue à partir de la liqueur condensée par

séparation d'acide méthacrylique et de méthacroléine et la com-

bustion catalytique de la vapeur résultante avec de l'oxygène moléculaire rendent possible la réalisation du traitement

de l'eau résiduaire à un prix de revient remarquablement fai-

6. ble. Selon la présente invention, on prévoit un procédé

pour la séparation de l'acide méthacrylique à partir d'un mé-

lange réactionnel gazeux contenant de l'acide méthacrylique, obtenu en soumettant la méthacroléine ou son précurseur et de

l'oxygène moléculaire à une réaction en phase gazeuse, en pré-

sence d'un catalyseur pour l'oxydation, avec coexistence d'un

gaz inerte pour la dilution, procédé qui consiste (a) à refroi-

dir le mélange réactionnel gazeux à partir d'un réacteur o la réaction en phase gazeuse a été effectuée pour séparer en composants condensables, comprenant de l'acide méthacrylique, de l'acide acétique et de la vapeur d'eau en tant que liqueur condensée, et en composants non condensables comprenant de la méthacroléine en tant que mélange gazeux non condensé, (b) à

éliminer la méthacroléine de contamination à partir de la li-

queur condensée et (c) à mettre en contact la liqueur condensée

résultante avec un solvant organique pour extraire l'acide mé-.

thacrylique, suivi de séparation en une solution de solvant or-

ganique comprenant de l'acide méthacrylique et en une solution aqueuse dans un courant résiduaire, caractérisé en ce que (1) le gaz inerte pour la dilution est un gaz non condensable ou son mélange avec de la vapeur d'eau et (2) la solution aqueuse

finalement séparée est évaporée et la vapeur dégagée est soumi-

se à la combustion catalytique avec de l'oxygène moléculaire.Par

ce procédé, la quantité d'eau résiduaire à évacuer est nette-

ment diminuée.

L'expression "gaz non condensable" est destinée à

signifier n'importe quel gaz qui est sensiblement inerte vis-

à-vis d'un composant quelconque dans le gaz d'alimentation et le gaz produit dans les conditions réactionnelles telles qu'adoptées et qui matériellement n'est pas condensé dans les

conditions de refroidissement telles qu'appliquées. Des exem-

ples de gaz non condensables sont l'azote, l'anhydride carboni-

que, etc. Le gaz d'échappement obtenu à partir du mélange réac-

tionnel gazeux par séparation d'acide méthacrylique et de mé-

thacroléine est également utilisable. Le gaz d'échappement peut être recyclé comme tel, mais, de préférence, il est recyclé 7. après que les composants organiques qui y sont contenus ont

été amenés à une combustion catalytique avec de l'oxygène molé-

culaire. Lorsqu'un gaz non condensable est utilisé dans un mé-

lange avec de la vapeur d'eau,,la concentration de vapeur d'eau dans le gaz d'alimentation peut être inférieure à 20 %

en mole, de préférence inférieure à 10 % en mole, de préféren-

ce encore inférieure à 5 % en mole. Une concentration de plus de 20 % en mole abaisse la concentration d'acide méthacrylique

dans la liqueur condensée obtenue en refroidissant le mélan-

ge réactionnel gazeux, ce qui rend désavantageuse la sépara-

tion et la récupération de l'acide méthacrylique. En outre, ceci augmente la quantité d'eau résiduaire, si bien qu'un prix de revient important est nécessaire pour le traitement

d'eau résiduaire.

Pour refroidir rapidement le mélange réactionnel ga-

zeux, le condenseur est mis en fonctionnement ordinairement à

une température inférieure à 100'C, de préférence de 30 à 80C.

Des températures de fonctionnement supérieures à 100'C ne sont pas souhaitables parce que l'acide méthacrylique polymérise,

ce qui provoque sa perte et des ennuis.

Le liquide de condenseur peut être mis en circulation avec la liqueur condensée produite en refroidissant le mélange

réactionnel gazeux. Quand la concentration d'acide méthacryli-

que dans la liqueur condensée est si élevée qu'il y a facile-

ment polymérisation, une partie de l'eau résiduaire contenant l'acide acétique à une concentration élevée, obtenue à partir de la liqueur condensée par séparation d'acide méthacrylique, peut être utilisée pour la circulation. Le refroidissement peut être contrôlé afin de régler la concentration en acide mathécrylique dans la liqueur condensée, pour qu'elle ne soit pas supérieure à 50 % en poids, de préférence non supérieure à

% en poids.

Puisque la liqueur condensée et le mélange gazeux non

condensé, séparés l'un de l'autre dans le condenseur, contien-

nent de la méthacroléine n'ayant pas réagi, la méthacroléine

peut être récupérée par n'importe quel mode opératoire classi-

que, tel que la distillation, l'extraction l'absorption ou 8.

l'enlèvement. Un des modes opératoires typiques pour la récupé-

ration ccimprend le traitement avec une solution aqueuse d'acide

méthacrylique en tant que liqueur d'absorption, à une tempéra-

ture non supérieure à 300C, de préférence entre 0 et 150C, comme décrit dans la demande de brevet japonais publiée (sans

examen) n0 52027/1979.

Dans les procédés d'absorption ordinaires, il est

courant de diminuer la quantité d'un gaz non condensable, par-

ce que son augmentation entraîne un abaissement de l'efficaci-

té d'absorption. Dans la présente invention, un gaz non con-

densable est plutôt utilisé positivement et intentionnellement, et ceci peut être considéré comme désavantageux du point de vue de l'efficacité d'absorption de méthacroléine. Cependant, en

fait, la solution aqueuse d'acide méthacrylique èn tant que li-

queur d'absorption a une efficacité d'absorption suffisante.

L'efficacité d'absorption de méthacroléine de la solution aqueuse d'acide méthacrylique devient élevée en fonction de l'augmentation de la concentration d'acide méthacrylique, et elle peut être encore élevée par addition d'acide acétique à ce système. Ceci est bien mis en évidence par la figure 1 des dessins ci-joints qui montre les coefficients de Henry de la méthacroléine dans une solution aqueuse d'acide méthacrylique (désignée sous le nom de liqueur d'absorption (A) et dans une solution aqueuse d'acide méthacrylique contenant de l'acide acétique (désignée sous le nom de liqueur d'absorption (B),

la liqueur d'absorption (A) comprenant de l'acide méthacryli-

que et de l'eau suivant un rapport en poids de 12: 88 et la li-

queur d'absorption (B) comprenant de l'acide méthacrylique, de

l'acide acétique et de l'eau, suivant un rapport enpDids de -

30: 20: 50.

A partir de la solution aqueuse d'acide méthacrylique, d'o la méthacroléine a été retirée, l'acide méthacrylique est

séparé par extraction. Par exemple, la solution aqueuse d'aci-

de méthacrylique est extraite avec un solvant organique, tel

que du méthacrylate de méthyle/xylène, pour donner une solu-

tion de solvant organique comprenant de l'acide méthacrylique

et de l'eau résiduelle, d'o le premier est utilisé pour la pro-

9. duction d'acide méthacrylique ou de méthacrylate de méthyle et la dernière est séparée par distillation en solvantd'extraction

et en eau résiduaire, contenant de l'acide acétique à une con-

centration élevée.

Cette eau résiduaire est évaporée et la vapeur déga-

gée estmkse en contact avec de l'oxygène moléculaire, en pré-

sence d'un catalyseur d'oxydation pour la combustion catalyti-

que de composés organiques volatiles tels que l'acide acétique qui y est compris et puis évacuée dans l'atmosphère. Le résidu

après évaporation est formé de composés organiques auto-com-

bustibles, à point d'ébullition élevé, et peut être brûlé dans

un équipement de combustion classique tel qu'un four de combus-

tion, un dispositif pour la combustion dans un liquide ou un

dispositif d'oxydation par voie humide.

L'importance de l'évaporation peut être déterminée en tenant compte des points suivants: (1) le résidu après l'évaporation est auto-combustible; (2) la formation d'écailles sur la paroi de l'évaporateur doit être empêchée, et (3) l'élévation du point d'ébullition dans l'évaporateur en vain exige des sources de chaleur à température élevée. Dans le procédé de la présente invention, l'importance de l'évaporation

peut être ordinairement non inférieure à 70 % en poids, de pré-

férence non inférieure à 85 % en-poids, de l'eau résiduaire fournie.

Lors de la combustion catalytique de la vapeur déga-

gée, la chaleur de combustion est produite en quantités consi-

dérables et peut être récupérée est réutilisée. En outre, une

partie de l'eau résiduaire peut être recyclée, avant l'évapora-

tion, au condenseur, si cela est nécessaire.

Le procédé de la présente invention sera illustré avec plus de détail en se référant à la figure 2 des dessins ci-joints, qui est un schéma de fonctionnement présentant la

production d'acide méthacrylique par l'utilisation de deux réac-

teurs d'oxydation reliés en série, et la récupération de la mé-

thacroléine par enlèvement et absorption. Cependant, on ne doit pas comprendre que la présente invention est limitée à cet

exemple de réalisation.

10. Sur la figure 2, de l'isobutylène et/ou de l'alcool t-butylique sont fournis à un réacteur d'oxydation 5,au premier

étage, par les canalisations 1 et 4 et transformés en méthacro-

léine par oxydation catalytique en phase gazeuse avec de l'air, fourni par les canalisations 2 et 4. Par les canalisations 3

et 4, on fournit un gaz inerte pour la dilution du gaz d'ali-

mentation, tel que de l'azote, de l'anhydride carbonique gazeux et/ou un gaz d'échappement évacué à partir d'un équipement de combustion 21 par une canalisation 22. Quand on le désire, de la vapeur d'eau peut être également fournie par les canalisations

3 et 4, mais il est avantageux de minimiser la quantité de va-

peur d'eau du point de vue du traitement de l'eau résiduaire.

Le gaz de sortie du réacteur 5 est retiré par une canalisation 6 et envoyé à un réacteur d'oxydation 8, au second étage, par

une canalisation 7. En même temps, un gaz contenant de la mé-

thacroléine provenant d'une tour 23 d'enlèvement de méthacro-

léine est envoyé au réacteur 8 par les canalisations 25 et 7.

Dans le réacteur 8, la méthacroléine est transformée en acide méthacrylique par oxydation catalytique en phase gazeuse,

si cela est nécessaire, avec de l'air fourni par les canalisa-

tions 41 et 7. Le mélange réactionnel gazeux à partir du réac-

teur 8 est fourni au fond d'un condenseur 10 à refroidissement

rapide, par une canalisation 9,et mis en contact direct à con-

tre-courant avec une liqueur condensée contenant de l'acide mé-

thacrylique mise en circulation par les canalisations 11 et 13; de ce fait, de l'acide méthacrylique, de la méthacroléine, de l'acide acétique, de la vapeur d'eau et analogues dans le

mélange réactionnel gazeux sont condensés.

Le gaz de tête du condenseur 10 est fourni au fond

d'une tour 15 d'absorption de méthacroléine par une canalisa-

tion 14. La liqueur condensée provenant du condenseur 10 est fournie au sommet de la tour 23 par les canalisations 11 et 12, et la méthacroléine qui est contenue est retirée par un gaz inerte, tel que de l'azote ou de l'anhydride carbonique gazeux, fourni par une canalisation 24, ou par un gaz d'échappement provenant de la canalisation 22, fourni par la canalisation 24. Un gaz contenant de la méthacroléine retirée est mis en il. circulation vers le réacteur 8, alors qu'une solution aqueuse contenant de l'acide méthacrylique et de l'acide acétique en tant que sous-produit est retirée par le fond de la tour 23

par une canalisation 26.

La solution aqueuse contenant de l'acide méthacryli- que et de l'acide acétiqueen tant que composants principaux, d'o la méthacroléine a été retirée presque complètement,

est fournie au sommet d'une tour 28 d'extraction d'acide métha-

crylique par les canalisations 26 et 27. Egalement, une par-

tie de cette solution aqueuse est fournie au sommet de la tour par une canalisation 16 en tant que solvant d'absorption pour la méthacroléine contenue dans le gaz d'échappement, en

tête, du condenseur 10 venant par la canalisation 14.

La majeure partie de la méthacroléine contenue dans le gaz de tête est absorbée par le solvant d'absorption durant le contact à contre-courant gaz /liquide dans la tour 15,et le

gaz d'échappement provenant de la tour 15 est envoyé à l'équi-

pement de combustion 21 par les canalisations 18 et 20. Une li-

queur contenant de la méthacroléine absorbée est retirée par le fond de la tour 15 par une canalisation 17 et envoyée au sommet de la tour 23.La méthacroléine dans les liqueurs fournies à la tour respectivement par les canalisations 17 et 12 est retirée

par un gaz inerte fourni par la canalisation 24 et mise en cir-

culation jusqu'à l'entrée du réacteur 8 à partir du sommet de

* la tour 23 par les canalisations 25 et 7.

Les gaz combustibles, tels que de l'oxyde de carbone, contenus dans le gaz d'échappement indiqué ci-dessus, fournis à l'équipement de combustion 21 par les canalisations 18 et ,sont presque complètement brûlés, si cela est nécessaireavec

de l'air fourni par une canalisation 19, et le gaz d'échappe-

ment exempt de pollution ainsi formé est libéré dans l'atmos-

phêre par la canalisation 22. Une partie du gaz d'échappement exempt de pollution peut être recyclée par la canalisation 3

pour diluer de l'isobutylène et/ou de l'alcool t-butylique four-

nis par la canalisation 1, ainsi que de l'air fourni par la

canalisation 2.

A partir de la solution aqueuse contenant de l'acide 12.

méthacrylique et de l'acide acétique comme composants princi-

paux fournis au sommet de la tour 28 d'extraction d'acide mé-

thacrylique par la canalisation 27,1'acide méthacrylique est retiré par extraction avec un solvant d'extraction fourni au fond de la tour 28 par une canalisation 29. Le solvant après extraction d'acide méthacrylique est retiré par le sommet de

la tour 28 et fourni à l'étape de purification d'acide métha-

crylique par une canalisation 30.

L'eau résiduaire contenant de l'acide acétique à des concentrations élevées est-retirée par le fond de la tour 28 et fournie à la partie supérieure d'une tour 32 de récupération de solvant d'extraction par une canalisation 31, et le solvant accompagnant l'eau résiduaire est récupéré à partir du sommet de la tour par une canalisation 33. Par le fond de la tour 32, on retire une liqueur de fond (ou de queue)

contenant de l'acide acétique à des concentrations élevées.

La majeure partie de l'eau résiduaire retirée par une canalisation 34 est évaporée dans un évaporateur 35, et la vapeur dégagée est conduite à un équipement 39 de combustion catalytique par une canalisation 37, brûlée avec de l'air

fourni par une canalisation 38 pour rendre cette vapeur exemp-

te de pollution et libérée dans l'atmosphère par une canali-

sation 40. Le résidu après l'évaporation est retiré de l'éva-

porateur 35 par une canalisation 36, brûlé dans un four de

combustion et puis évacué.

La présente invention sera illustrée en se référant

aux exemples suivants, qui ne sont donnés qu'à titre d'illus-

tration et non pas de limitation.

EXEMPLE 1

Selon le schéma de fonctionnement représenté sur la

figure 2, l'oxydation catalytique en phase gazeuse pour la pro-

duction d'acide méthacrylique a été réalisée en fournissant une solution aqueuse à 85 % en poids d'alcool t-butylique par la

canalisation 1 et un gaz d'échappement, provenant de la canali-

sation 22,par les canalisations 3 et 24 mais en ne fournissant pas d'air par la canalisation 19. Chaque équipement était mis en fonctionnement dans les conditions comme présentées dans le 13.

tableau I. Par suite, les canalisations de gaz et les canali-

sations de liquide dans le schéma de fonctionnement ont donné,

pour chaque partie, les compositions et les quantités d'écou-

lement comme présentées dans les tableaux II et III, respec-

tivement.

TABLEAU I

Unité CondenseurTour Tour our 2 Tour 28 Tour 32 Evapora- Equipement

de re- d'absorp- d'enlè- d'extrac- de sépa- teur 35 39 de com-

froidisse- tion de vement tion ration de bustion ment ra- métha- de mé- d'acide solvant catalyti-

pide croléine thacro- méthacry- d'extrac- que _______ _ _ léine lique tion _ Matière de la tour

Garnissa-

ge Matière

du gar-

nissage Diamètre de la tour Partie

de con-

densa-

tion Partie

de ré-

cupéra-

tion

Acier ino-

xydable Anneau de Raschig 0 15 Porcelaine 2.000 2.000 Acier

inoxy-

dable Anneau

de Ras-

chig 0 10

Porcelai-

ne 6.000 6.000 Tour garnie Acier

inoxy-

dable Anneau

de Ras-

chig 0 10

Porce-

laine 3.000 3.000 Colonne

d'extrac-

tion pul-

sée

Acier ino-

xydable Plateau perforé

Acier ino-

xydable pla- teaux pla- teaux Tour garnie Acier

inoxy-

dable Anneau de Raschig 0 10 Acier

inoxy-

dable 3.000 Type à

chauffa-

ge exté-

rieur Acier

inoxy-

dable (hauteur> (hauteur) Type à lit fixe

Acier ino-

xydable Catalyseur Pt placé sur support

(hau-

teur de la couche de

cataly-

seur)

(hau-

teur de la couche de

cataly-

seur) H- ds. r\ un o.n Forme Tour garnie Tour garnie mm mm mm Pression

de fonc-

tionnement

Tempéra-

ture au fond Rapport

de re-

flux atm oC 1,5 1,5 TABLEAU I (Suite) 2,5 4,0 1,5 1,5

250 (à l'en-

trée de la couche de catalyseur) l_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _J_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _j - l_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ l tn rIo -J CD %A4 111.

TABLEAU II

Canalisation nu- 1 21,00 79,00 4,80 7,29 4,89 ,51 ,73

7,49 74,14 74,32 83,78187,04

- 0,33 1,04 1,171 1,21

6,99 3,99 0,05 3,02 0,08 0,20 4,62 1,21 1,53 0,63 ,21 1,28 0,03 ,41 0,06 87,49 6,99 4,80 f

011 21,001 12,47 121,00

49 73,01 79,00 5863 79,00oo 6,99 ,83 ,31 0,08 3,111 Uni- té % en mole tl Il il if tg lI

Oxygè-

ne Azote Oxyde de

carbo-

ne Anhy- dride

carbo-

nique Alcool t-bu- tyli- que

Métha-

crolé-

ine Acide

métha-

cryli-

que Acide

acéti-

que 57,95 H% -'J --J TABLEAU II (Suite) 0,72 0,18 11,58

- 25,79

58,43 78,73

Note: xl) Les sous-produits ayant un point d'ébullition inférieur à celui de l'acide

acétique sont représentés par l'acétone (ceci s'applique également ciaprès).

x2) Les sous-produits ayant un point d'ébullition supérieur à celui de l'acide acétique sont représentés par l'acide acrylique (ceci s'applique également ci-après).

Acéto-

ne xl) Acide

acryli-

que x2) Eau

Quanti-

té

d'écou-

lement mo- les/ h 0,31 ,59 42,05 9,3 0,06 0,02 11,68 0,04 2,99 0,72 0,55 0,72 j-, -J r' cN m0 1-4 , I. CD cu 1' L O 9 669L9LE SLOZ OIL i/_6; ueuaxnoog, p . ^ ,aRlRITuenô - - 8_TE 80'6úIZ'S9,auQTX - - 6T'9Z úO'1s aE'SZ S E - ap GULTKDe9t1;w 68'69 L6'0J8T8'Z SO' 89'T L9'Lt L9'LP O9'LP ne

89'E 69'O - 8E'O T1'oZ 1'O z p'OL1'O enbTTLtDe apTo-

-. - 6S'95 9'"O p8'O 'O zt'O ES'O.. uogov ZT'L7 L '81 - 89'E L' S 66'OT 66'OT úE'SO enbTgDo apTDV anb-tI 11'0 01' 0 _ 9O'Op i Io t SO t'0 t'0 tLú'6ú-LIDetFRu apTDv sp_'od ú6'T 6C'O 09'O t'OIO t'O'OTI'lT u % 0 TuL u!I=oq9 III VarlEav, 9E ú úE Oú 6Z 9Z 9I E_ ou uo0wsTleu_9

2475037.

19.

EXEMPLE 2

L'opération a été réalisée de la même manière que dans l'exemple 1, sauf que de l'isobutylène a été fourni par

la canalisation 1, de l'azote gazeux a été fourni par les ca-

nalisations 3 et 24, et la solution aqueuse obtenue par la ca- nalisation 34 a été mise en circulation au taux de 100 g/h vers le condensateur 10 à refroidissement rapide. Par suite, les canalisations de gaz et les canalisations de liquide ont donné, pour chaque partie, les compositions et les quantités d'écoulement telles que présentées respectivement dans les tableaux IV et V. I',,

4 1 _u. __ __ --- -uaw-

e, q -aonoDg Ep Lú 8f'ES LP 6E ú0Z fOZ ZZ SZ EZZ 09 SL I'S /BaTOW t T4uvnj - 9'Z _OL'O bS'O 86'Z ZL'9 OL'S 5 _-_ _ 0 - - _ ' - _ anEbTTL::oe ep o _ _ - 1'0 _ _ _ bO'O' 90'0 9Z'O - _ _- umD _-_ _ 0'sO - - - E0'0 09'0 Ll'O _ _ _ - o oPfDX enb -TTI;Dtq _ _ _ _ _ _ - S"T 90'0 - _ _, -a' aPTDV - _ _ _ 6Z ' S_ _ SO 'O 'T'T f'T'T '9' 1 - V- ', 188 Z _- E - 8 - _- - - - o O 001 _nqosI enb -Tuoqa.Po _- _-_ _ - 9'iZEú'T 8Z'T TT EI 9'0 - - - _ GPTap lquV eluoqa[o - 6Z'E ú - _ 60' 1 ' IS'T860 ' - Z- - l ap "pXO 00'6L 68'19 00'6L t6'Z8 001 f' Z6 68'T6 9S'88 66'Z8 zo'ú8 001 00'6L - as a.ozV aToux 00'1Z 91'úET OO'1IZ- TE_1' Ol'S W6'f Z9'f' 68'9 - 00'ITZ - u % 9uaZxo I_____ _ __'_ _._ _.. _ _.____._R91TUn AI ilVSI"V,

Tf'_j_0f'- _____ _____ti T-

_____ ______t?[9J Js1 GE i 1 LZ 'ie1 ' 6 L úz1- - X(..aU UOTT-e.

j

TABLEAU V

Canalisation n - 12 16 26 29 30 33 34 36 Uni-té

Méthacroléine % en 1,64 0,02 0,02 0,19 0,13 0,75 - -

poids Acide méthacry- " 44,37 45,24 45,24 0,09 34,25 - 0,10 0,11 lique Acide acétique 17,29 17,88 17,88 4,63 2,83 - 22,24 27,08

Acétone 0,46 0,47 0,47 0,65 0,37 50,90 - -

Acide acrylique 0,70 0,71 0,71 0,06 0,04 - 1,17 1,53 Eau 35,55 35,68 35, 68 1,78 1,19 2,24 76,49 71,27

Méthacrylate de - - - 27,78 18,18 35,67 - -

méthyle

Xylène" - - - 64,82 43,01 10,45 - -

Quantité d'écou- g/h 633 1863 2484 540 812 7 340 47,4 lement H r', k J l CD 22.

EXEMPLE 3

L'opération a été réalisée de la même manière que

dans l'exemple 1, sauf que de l'alcool t-butylique a été four-

ni par la canalisation 1, de l'anhydride carbonique gazeux et de la vapeur d'eau ont été fournis par la canalisation 3 et de

l'anhydride carbonique gazeux a été fourni par la canalisa-

tion 24. Par suite, les canalisations de gaz et les canalisa-

tions de liquide ont donné, pour chaque partie, les composi-

tions et les quantités d'écoulement telles que présentées respec-t

tivement dans les tableaux VI et VII.

TABLEAU VI

Canalisa- 1 18 22 24 25 I38 40 41

tion n _ _.

___ __ __ __ _1-- 4 -.1

Units Oxygène % en - 21,0 - 6,76 4,54 5,22 5,42 4,58 - - 21,00 12,38 21, 00 mole Azote - 79,0 - 38,56 38,63 44,43 46,14 46,38- - 79,00 58,22 79,00 Oxyde de.- -_ 0,30 0,97 1,11 1,15 - - - -_ _ carbone Anhydri- " _ - 80,00 38,45 39,12 44,98 46,71 48,34 1002,85 - 3,07

de car-

bonique

Alcool 100 - _ 0,05 - - -..

t-buty-

lique

Méthacro- u - - - 2,81 1,13 1,21 0,06 - - 5,31 - - -

léine

Acide mé- - - 0,08 1,42 - - -

thacryli-

que

Acide - - 0,19 0,59 0,03 - - - 0,08 - - -

acétique

Acétone - - - 0,28 0,06 0,04 - - - 0,18 - - -

Acide _ _ _ - 0,02 - - - - _...

acrylique

Eau - _20,00 10,82 11,84 2,99 0,53 0,70 11,58 - 26,33 -

Quanti- moles 5,4 75 60 230 229 199 192 191 35 46 64,07 86,94 37 té h t d'écou- n lement o _ _ _ l l., w

TABLEAU VII

Canalisation n 12 16 26 29 30 33 34 36 Unité

Mâthacroléine % en 1,48 0,02 0,02 0,02 0,03 1,13 - -

poids

Acide méthacryli-

que 37,08 37,94 37,94 0,10 33,74 - 0,74 2,47 Acide acétique " 10,20 10,64. 10,64 5,53 4,04 - 16,60 25,15

Acétone " 0,40 0,37 0,37 0,24 0,26 42,86 - -

Acide acrylique " 0,41 0,42 0,42 0,20 0,20 - 0,58 1,36 Eau 50,44 50,60 50, 60 1,65 1,21 3,40 82,08 71,01

Méthacrylate de " - - 27,67 18,05 35,60 - -

méthyle

Xylène " - - 64,57 42,47 17,01 - -

Quantité d'écoulement g/h 756 2216 2955 542 822 4,4 454 10,4 Pa -J, rn on CD t 25. La présente invention n'est pas limitée aux exemples

de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contrai-

re susceptible de variantes et de modifications qui apparaî-

tront à l'homme de l'art.

26.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 - Procédé pour la séparation d'acide méthacrylique à partir d'un mélange réactionnel gazeux contenant de l'acide méthacrylique, obtenu en soumettant la méthacroléine, ou un composé qui peut fournir de la méthacroléine, dans des condi-

tions réactionnelles, et de l'oxygène moléculaire à une réac-

tion en phase gazeuse, en présence d'un catalyseur pour l'oxy-

dation, avec coexistence d'un gaz inerte pour la dilution, qui consiste (a) à refroidir le mélange réactionnel gazeux à partir d'un réacteur (8) o la réaction en phase gazeuse a été effectuée pour séparer en composants condensables, comprenant de l'acide méthacrylique, de l'acide acétique et de la vapeur

d'eau, en tant que liqueur condensée, et en composants non con-

densables comprenant de la méthacroléine en tant que mélange

gazeux non condensé,(b) à éliminer la méthacroléine de conta-

mination à partir de la liqueur condensée et (c) à mettre en

contact la liqueur condensée résultante avec un solvant orga-

nique pour extraire l'acide méthacrylique, suivi de sépara-

tion en une solution de solvant organique comprenant de l'acide -

méthacrylique et en une solution aqueuse en tant qu'eau rési-

duaire, caractérisé en ce que (1) le gaz inerte pour la dilu-

tion est un gaz non condensable ou son mélange avec de la va-

peur d'eau et (2) la solution aqueuse finalement séparée est évaporée et la vapeur dégagée est soumise à la combustion

catalytique avec de l'oxygène moléculaire.

2 - Procédé selon la revendication l,caractérisé en ce que le gaz non condensable en tant que gaz inerte est un

gaz d'échappement obtenu à partir du mélange réactionnel ga-

zeux par séparation de méthacroléine et d'acide méthacrylique.

3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz non condensable en tant que gaz inerte est un gaz d'échappement obtenu après que les composants organiques qui s'y trouvent ont été amenés à une combustion catalytique

avec de l'oxygène moléculaire.

4 - Procédé. selon la revendication l, caractérisé en ce que la concentration de la vapeur d'eau en tant que gaz inerte dans le gaz d'alimentation est inférieure à -20 % en

2475037.

27. mole. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse finalement séparée est évaporée pour amener son poids endessous de 30 % en poids, sur la base du poids avant l'évaporation. - 6 A titre de produit industriel nouveau, acide méthacrylique obtenu par le procédé selon l'une quelconque

des revendications 1 à 5.