WO2006106155A2 - Procede de fabrication d'un epoxyde au depart d'une chlorhydrine - Google Patents

Procede de fabrication d'un epoxyde au depart d'une chlorhydrine Download PDF

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WO2006106155A2
WO2006106155A2 PCT/EP2006/062466 EP2006062466W WO2006106155A2 WO 2006106155 A2 WO2006106155 A2 WO 2006106155A2 EP 2006062466 W EP2006062466 W EP 2006062466W WO 2006106155 A2 WO2006106155 A2 WO 2006106155A2
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Philippe Krafft
Dominique Balthasart
Valentine Smets
Patrick Gilbeau
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Solvay (Société Anonyme)
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    • C07D303/08—Compounds containing oxirane rings with hydrocarbon radicals, substituted by halogen atoms, nitro radicals or nitroso radicals

Definitions

  • Epoxides are important raw materials for the production of other compounds.
  • Ethylene oxide is used for example for the production of ethylene glycol, di and polyethylene glycols, mono-, di- and triethanolamines, etc.
  • Propylene oxide is an important intermediate in the manufacture of 1,2-propylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol ethers, isopropylamines, and the like. (See K. Weissermel and H.-J. Arpe in Industrial Organic Chemistry, Third Completely Revised Edition, VCH Editor, 1997, page 275).
  • Epichlorohydrin is an important raw material for the production of glycerol, epoxy resins, synthetic elastomers, glycidyl ethers, polyamide resins, etc. (see Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition, Vol A9, p.539).
  • the most widely used technology comprises the following steps: hypochlorination of propylene to monochloropropanol and dehydrochlorination of monochloropropanol to propylene oxide by an aqueous alkaline solution.
  • the most widely used technology comprises the following steps: high temperature radical substitutive chlorination of propylene to allyl chloride, hypochlorination of allyl chloride thus synthesized in dichloropropanol and dehydrochlorination of dichloropropanol to epichlorohydrin by an aqueous alkaline solution.
  • Another technology used on a smaller scale includes the following steps: catalytic acetoxylation of propylene to allyl acetate, hydrolysis of acetate allyl to allyl alcohol, catalytic chlorination of allyl alcohol to dichloropropanol and alkaline dehydrochlorination of dichloropropanol to epichlorohydrin.
  • the application WO 2005/054167 of SOLVAY SA describes a process for the manufacture of dichloropropanol by reaction between glycerol and hydrogen chloride in the presence of an organic acid as catalyst.
  • the dichloropropanol is separated from the other reaction products, hydrogen chloride and organic acid and the dichloropropanol is subjected to a dehydrochlorination reaction to obtain reaction products containing epichlorohydrin.
  • the dehydrochlorination can be carried out in the presence of a basic agent and in particular an aqueous solution of a basic agent.
  • the epichlorohydrin formed can be used in the manufacture of polyglycerols or epoxy resins.
  • the object of the present invention is to provide a method of manufacturing an epoxide, which does not have these disadvantages.
  • the invention therefore relates to a process for the production of an epoxide comprising at least one stage of purification of the epoxide formed, the epoxide being at least partially manufactured by a process for the dehydrochlorination of a chlorohydrin, the latter being at least partly manufactured by a process for chlorinating a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture of them.
  • epoxide is used herein to describe a compound having at least one oxygen bridged on a carbon-carbon bond.
  • the carbon atoms of the carbon-carbon bond are adjacent and the compound may contain other atoms than carbon and oxygen atoms, such as hydrogen atoms and halogens.
  • Epoxies Preferred are ethylene oxide, propylene oxide, glycidol, epichlorohydrin and mixtures of at least two of them.
  • olefin is used herein to describe a compound having at least one carbon-carbon double bond. Generally the compound may contain other atoms than carbon atoms, such as hydrogen atoms and halogens.
  • the preferred olefins are ethylene, propylene, allyl chloride and mixtures of at least two of them.
  • polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon refers to a hydrocarbon that contains at least two hydroxyl groups attached to two different saturated carbon atoms.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon may contain, but is not limited to, from 2 to 60 carbon atoms.
  • Each of the carbons of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon bearing the functional hydroxyl (OH) group can not have more than one OH group, and must be of sp3 hybridization.
  • the carbon atom carrying the OH group may be primary, secondary or tertiary.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon used in the present invention must contain at least two sp3 hybridization carbon atoms carrying an OH group.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon includes any hydrocarbon containing a vicinal diol (1,2-diol) or a vicinal triol (1,2,3-triol) including higher orders of these repeating units, vicinal or contiguous .
  • the definition of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon also includes, for example, one or more 1,3-, 1,4-, 1,5- and 1,6-diol functional groups.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon may also be a polymer such as polyvinyl alcohol. Geminated diols, for example, are excluded from this class of polyhydroxylated aliphatic hydrocarbons.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbons may contain aromatic entities or hetero atoms including, for example, hetero atoms of the halogen, sulfur, phosphorus, nitrogen, oxygen, silicon and boron type, and mixtures thereof.
  • Polyhydroxylated aliphatic hydrocarbons for use in the present invention include, for example, 1,2-ethanediol (ethylene glycol), 1,2-propanediol (propylene glycol), 1,3-propanediol, 1-chloro-2, 3- propanediol (chloropropanediol), 2-chloro-1,3-propanediol (chloropropanediol), 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, cyclohexanediols, 1,2-butanediol, 1,2-butane diol cyclohexanedimethanol, 1,2,3-propanetriol (also known as "glyce
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon used in the present invention includes, for example, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, chloropropanediol and 1,2,3-propanetriol, and mixtures of at least two of them. More preferably, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon used in the present invention includes, for example, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, chloropropanediol and 1,2,3-propanetriol, and mixtures thereof. least two of them. 1,2,3-propanetriol or glycerol is the most preferred.
  • esters of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon may be present in the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and / or may be produced in the process for the manufacture of chlorohydrin and / or may be manufactured prior to the process for producing the chlorohydrin.
  • examples of polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon esters include ethylene glycol monoacetate, propanediol monoacetates, glycerol monoacetates, glycerol monostearates, glycerol diacetates, and mixtures thereof.
  • chlorohydrin is used here to describe a compound containing at least one hydroxyl group and at least one chlorine atom attached to different saturated carbon atoms.
  • a chlorohydrin which contains at least two hydroxyl groups is also a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon.
  • the starting material and the product of the reaction can each be chlorohydrins.
  • the "produced" chlorohydrin is more chlorinated than the starting chlorohydrin, that is to say that it has more chlorine atoms and fewer hydroxyl groups than the starting chlorohydrin.
  • Preferred chlorohydrins are chloroethanol, chloropropanol, chloropropanediol, dichloropropanol and mixtures of at least two of them.
  • Dichloropropanol is particularly preferred. More particularly preferred chlorohydrins are 2-chloroethanol, 1-chloropropan-2-ol, 2-chloropropane-1-ol, 1-chloropropane-2,3-diol, 2-chloropropane-1,3-diol. 1,3-dichloropropan-2-ol, 2,3-dichloropropan-1-ol and mixtures of at least two of them.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or the mixture of them, in the process according to the invention can be obtained from fossil raw materials or from renewable raw materials. It is preferred that at least one part be obtained from renewable raw materials. It is preferred that at least one part be obtained from fossil raw materials.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or the mixture of them, can be subjected to a purification treatment so as to reduce the content of salts and / or organic compounds which do not are not the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, before the chlorination process.
  • Fossil raw materials are understood to mean materials from the processing of petrochemical natural resources, for example, petroleum, natural gas, and coal. Of these materials, organic compounds having 2 and 3 carbon atoms are preferred.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is glycerol, allyl chloride, allyl alcohol and "synthetic" glycerol are particularly preferred.
  • synthetic glycerol is meant a glycerol generally obtained from petrochemical resources.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is ethylene glycol
  • ethylene and “synthetic" ethylene glycol are particularly preferred.
  • polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is propylene glycol
  • propylene and synthetic propylene glycol are particularly preferred.
  • synthetic propylene glycol is meant a propylene glycol generally obtained from petrochemical resources.
  • Renewable raw materials are defined as materials derived from the treatment of renewable natural resources.
  • “natural” ethylene glycol, “natural” propylene glycol and “natural” glycerol are preferred.
  • “natural” ethylene glycol, propylene glycol and glycerol are obtained by conversion of sugars via thermochemical processes, for example, these sugars can be obtained from biomass, as described in “Industrial Bioproducts: Today and Tomorrow”. , Energetics, Incorporated for the US Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Office of the Biomass Program, July 2003, pages 49, 52 to 56 ".
  • One of these processes is, for example, the catalytic hydrogenolysis of sorbitol obtained by thermochemical conversion of glucose.
  • Another method is for example the catalytic hydrogenolysis of xylitol obtained by hydrogenation of xylose.
  • the xylose can for example be obtained by hydrolysis of the hemicellulose contained in the corn fibers.
  • Glycerol obtained from renewable raw materials means designate in particular glycerol obtained during the manufacture of biodiesel or glycerol obtained during transformations of fats or oils of plant or animal origin in general such as saponification, transesterification or hydrolysis reactions.
  • oils used it is also possible to indicate partially modified oils, for example by polymerization or oligomerization, for example the "standolies" of linseed oil, sunflower oil and blown vegetable oils.
  • a particularly suitable glycerol can be obtained during the processing of animal fats. Another particularly suitable glycerol can be obtained during the manufacture of biodiesel.
  • a third particularly suitable glycerol can be obtained during the transformation of fats or oils, animal or vegetable by trans-esterification in the presence of a heterogeneous catalyst, as described in documents FR 2752242, FR 2869612 and FR More specifically, the heterogeneous catalyst is chosen from mixed oxides of aluminum and zinc, mixed oxides of zinc and titanium, mixed oxides of zinc, titanium and aluminum, and mixed oxides of bismuth and of aluminum, and the heterogeneous catalyst is implemented in the form of a fixed bed. The latter process may be a biodiesel manufacturing process.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon may be as described in the patent application entitled "Process for preparing chlorohydrin by conversion of polyhydroxylated aliphatic hydrocarbons" deposited in the name of SOLVAY SA the same day as the present application, the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • At least a fraction of the chlorohydrin can be manufactured by a process of hypochlorination of an olefin.
  • the olefin may be selected from ethylene, propylene, allyl chloride and mixtures thereof.
  • At least a fraction of the chlorhdyrine can be manufactured by a process for the chlorination of an unsaturated aliphatic alcohol.
  • unsaturated aliphatic alcohol refers to a hydrocarbon that contains at least one hydroxyl group and a carbon-carbon double bond.
  • the unsaturated aliphatic alcohol may contain, but is not limited to, from 2 to 60 carbon atoms. Allyl alcohol is an example of unsaturated alcohol.
  • At least a part of the epoxide can be manufactured by a process for the epoxidation of an olefin.
  • Epoxidation can be carried out using any peroxide.
  • peroxides perborates, percarbonates and hydrogen peroxide are preferred, with hydrogen peroxide being particularly preferred.
  • Organic peroxides, organic hydroperoxides and urea hydrogen peroxide adduct may also be used.
  • the different aspects of the process according to the invention can be combined with one another.
  • the use of the chlorohydrin obtained from the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, from the ester of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or from the mixture of they, by reaction with a chlorinating agent can be carried out for example according to the process described in application WO 2005/054167 of SOLVAY SA, the content of which is hereby incorporated by reference.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the ester of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or the mixture of them can be a crude product or a product. purified as described in SOLVAY SA application WO 2005/054167, page 2, line 8, to page 4, line 2.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the ester of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or the mixture of them may have an alkali metal and / or alkaline content.
  • -terreux is less than or equal to 5 g / kg as described in the application entitled "Process for producing a chlorohydrin by chlorination of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon" deposited in the name of SOLVAY SA the same day as the present application, whose content is hereby incorporated by reference.
  • the content of alkali and / or alkaline-earth metals of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is less than or equal to at 5 g / kg, often less than or equal to 1 g / kg, more particularly less than or equal to 0.5 g / kg and in some cases less than or equal to 0.01 g / kg.
  • the content of alkaline and / or alkaline-earth metals of glycerol is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the alkali metals are generally lithium, sodium, potassium and cesium, often sodium and potassium, and frequently sodium.
  • the lithium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to at 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the sodium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the potassium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the rubidium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the cesium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the alkaline-earth elements are generally magnesium, calcium, strontium and barium, often magnesium and calcium and frequently calcium.
  • the magnesium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the calcium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the strontium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the barium content of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is generally less than or equal to 1 g / kg, often less than or equal to 0.1 g / kg and more particularly less than or equal to 2 mg / kg. This content is generally greater than or equal to 0.1 ⁇ g / kg.
  • the alkali and / or alkaline earth metals are generally present in the form of salts, frequently in the form of chlorides, sulphates and mixtures thereof. Sodium chloride is most often encountered.
  • the chlorinating agent of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them may be the hydrogen and / or hydrochloric acid as described in SOLVAY SA application WO 2005/054167, page 4, line 30, to page 6, line 2.
  • a chlorinating agent which may be aqueous hydrochloric acid or preferably anhydrous hydrogen chloride.
  • Hydrogen chloride may be derived from a process for pyrolysis of chlorinated organic compounds such as vinyl chloride production, a process for the manufacture of 4,4-methylenediphenyl diisocyanate (MDI) or toluene diisocyanate (TDI), metal stripping processes or a reaction between an inorganic acid such as sulfuric or phosphoric acid and a metal chloride such as sodium chloride, potassium chloride or calcium chloride.
  • MDI 4,4-methylenediphenyl diisocyanate
  • TDI toluene diisocyanate
  • metal stripping processes or a reaction between an inorganic acid such as sulfuric or phosphoric acid and a metal chloride such as sodium chloride, potassium chloride or calcium chloride.
  • the chlorinating agent is gaseous hydrogen chloride or an aqueous solution of hydrogen chloride or a combination of both.
  • the chlorinating agent of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them may be aqueous hydrochloric acid or preferably anhydrous hydrogen chloride, resulting from a process for producing allyl chloride and / or chloromethanes and / or chlorinolysis and / or high temperature oxidation of chlorinated compounds such as described in the application entitled "Process for producing a chlorohydrin by reaction between a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and a chlorinating agent" deposited in the name of SOLVAY SA on the same day as the present application, the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • the hydrogen chloride may be gaseous hydrogen chloride and / or an aqueous solution of hydrogen chloride.
  • a process for producing a chlorohydrin from a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture of them, and a chlorinating agent the latter containing at least one of the following compounds: nitrogen, oxygen, hydrogen, chlorine, an organic hydrocarbon compound, a halogenated organic compound, an oxygenated organic compound and a metal.
  • an organic hydrocarbon compound which is selected from aromatic hydrocarbons, saturated or unsaturated aliphatic and mixtures thereof.
  • an unsaturated aliphatic hydrocarbon which is selected from acetylene, ethylene, propylene, butene, propadiene, methylacetylene, and mixtures thereof, of a saturated aliphatic hydrocarbon which is selected from methane , ethane, propane, butane, and mixtures thereof, and an aromatic hydrocarbon which is benzene.
  • halogenated organic compound which is a chlorinated organic compound chosen from chloromethanes, chloroethanes, chloropropanes, chlorobutanes, vinyl chloride, vinylidene chloride, monochloropropenes, perchlorethylene, trichlorethylene, chlorobutadiene, chlorobenzenes and mixtures thereof.
  • halogenated organic compound which is a fluorinated organic compound selected from fluoromethanes, fluoroethanes, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, and mixtures thereof.
  • an oxygenated organic compound which is chosen from alcohols, chloroalcohols, chloroethers and their mixtures
  • a metal selected from alkali metals, alkaline earth metals, iron, nickel, copper, lead, arsenic, cobalt, titanium, cadmium, antimony, mercury, zinc, selenium, aluminum, bismuth, and mixtures thereof.
  • the chlorinating agent is derived at least partially from a process for producing allyl chloride and / or a process for producing chloromethanes and / or a process chlorinolysis and / or a process for the oxidation of chlorinated compounds at a temperature greater than or equal to 800 ° C.
  • the chlorinating agent for the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture of them does not contain gaseous hydrogen chloride.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture of them can be carried out in a reactor as described in the application WO 2005/054167 SOLVAY SA, on page 6, lines 3 to 23. Mention is particularly laite an installation made of or covered with resistant materials under the conditions of the reaction to agents chlorination, in particular with hydrogen chloride. Mention is more particularly made of an installation made of enamelled steel or tantalum.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture of them can be carried out in equipment, made of or covered with chlorine-resistant materials, as described in the application "Process for producing a chlorohydrin in corrosion-resistant equipment” filed in the name of SOLVAY SA on the same day as the present application , the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • a process for the manufacture of a chlorohydrin comprising a step in which a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon or a mixture thereof is subjected to a reaction with a chlorinating agent containing hydrogen chloride and at least one other step performed in equipment, made of or coated with chlorinating agent resistant materials, under the conditions of carrying out this step.
  • metallic materials such as enamelled steel, gold and tantalum and non-metallic materials such as high density polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene , perfluoroalkoxyalkanes and poly (perfluoropropylvinylether), polysulfones and polysulfides, graphite and impregnated graphite.
  • non-metallic materials such as high density polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene , perfluoroalkoxyalkanes and poly (perfluoropropylvinylether), polysulfones and polysulfides, graphite and impregnated graphite.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them may be performed in a reaction medium, as described in the application entitled "Continuous process for the manufacture of chlorohydrins" filed in the name of SOLVAY SA on the same day as the present application, the contents of which are hereby incorporated by reference. Particular mention is made of a continuous process for the production of chlorohydrin in which a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon or a mixture of them is reacted with a chlorinating agent and an organic acid.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them can be carried out in the presence a catalyst as described in the application WO 2005/054167 SOLVAY SA, page 6, line 28, on page 8, line 5. Mention is made particularly of a catalyst based on a carboxylic acid or on a carboxylic acid derivative having an atmospheric boiling point greater than or equal to 200 ° C, in particular adipic acid and adipic acid derivatives.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them can be carried out at a temperature of catalyst concentration, a temperature, a pressure and for residence times as described in SOLVAY SA application WO 2005/054167, page 8, line 6 to page 10, line 10. Mention is particularly made of a temperature of at least 20 ° C and at most 160 ° C, a pressure of at least 0.3 bar and a maximum of 100 bar, and a residence time of from less than 1 hour and not more than 50 hours.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them may be carried out in the presence of a solvent as described in the application WO 2005/054167 of SOLVAY SA, on page 11, lines 12 to 36.
  • an organic solvent such as a chlorinated organic solvent, an alcohol, a ketone, an ester or an ether, a non-aqueous solvent miscible with the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon such as chloroethanol, chloropropanol and chloropropanediol. , dichloropropanol, dioxane, phenol, cresol, and mixtures of chloropropanediol and dichloropropanol, or heavy products of the reaction such as oligomers of at least partially chlorinated and / or esterified polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon.
  • an organic solvent such as a chlorinated organic solvent, an alcohol, a ketone, an ester or an ether
  • a non-aqueous solvent miscible with the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon such as chloroethanol, chloropropanol and chloropropanediol.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them can be carried out in the presence a liquid phase comprising heavy compounds other than the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, as described in the application entitled "Process for producing a chlorohydrin in a liquid phase" deposited in the name of SOLVAY SA on the same day as the present application , the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • a process for producing a chlorohydrin wherein a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture thereof is subjected to a reaction with a chlorinating agent. in the presence of a liquid phase comprising heavy compounds other than the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and whose boiling point at a pressure of 1 bar absolute is at least 15 ° C higher than the boiling point of chlorohydrin under a pressure of 1 bar absolute.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture of them can be carried out in the batch or in continuous mode. Continuous mode is particularly preferred.
  • the chlorination reaction of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or of the mixture of them is preferably carried out in a liquid reaction medium.
  • the liquid reaction medium may be mono- or multiphasic.
  • the liquid reaction medium consists of all the dissolved or dispersed solid compounds, dissolved or dispersed liquids and gaseous dissolved or dispersed, at the reaction temperature.
  • the reaction medium comprises the reactants, the catalyst, the solvent, the impurities present in the reagents, in the solvent and in the catalyst, the reaction intermediates, the products and the by-products of the reaction.
  • reagents is meant the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester and the chlorinating agent.
  • impurities present in the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon mention may be made of carboxylic acids, carboxylic acid salts, fatty acid esters with polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, esters of fatty acids with the alcohols used. during the trans-esterification, inorganic salts such as chlorides and sulphates alkali or alkaline earth.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is glycerol
  • the reaction intermediates mention may be made of the monochlorohydrins of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and their esters and / or polyesters, the esters and / or polyesters of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and the polychlorohydrin esters.
  • chlorohydrin is dichloropropanol
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester may therefore be, depending on the case, a reagent, an impurity of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon or a reaction intermediate.
  • products of the reaction is meant chlorohydrin and water.
  • the water may be the water formed in the chlorination reaction and / or the water introduced into the process, for example via the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and / or the chlorinating agent, as described in the application WO 2005/054167 of SOLVAY SA, on page 2, lines 22 to 28, on page 3, lines 20 to 25, on page 5, lines 7 to 31 and on page 12, lines 14 to 19.
  • the by-products include, for example, partially chlorinated and / or esterified polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon oligomers.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is glycerol
  • the reaction intermediates and by-products may be formed in the various process steps such as, for example, during the chlorohydrin manufacturing step and during the chlorohydrin separation steps.
  • the liquid reaction medium may thus contain the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the dissolved or dispersed chlorination agent in the form of bubbles, the catalyst, the solvent, the impurities present in the reactants, the solvent and the catalyst, such as dissolved salts. or solids for example, reaction intermediates, products and by-products of the reaction.
  • the reaction between the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or the mixture of them, and the chlorinating agent can be carried out in the presence an organic acid.
  • the organic acid may be a product from the process for producing the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon or a product not from this process. In the latter case, it may be an organic acid used to catalyze the reaction between the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and the hydrogen chloride and / or an acid generated in the process for producing the chlorohydrin. For example, acids derived from aldehydes present in the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon or formed during the manufacture of the chlorohydrin are considered.
  • the organic acid may also be an organic acid mixture derived from the process for producing the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and an organic acid not derived from the process for producing the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon.
  • the esters of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon can come from the reaction between the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and the organic acid before, during or in the steps which follow the reaction with the chlorinating agent. .
  • the separation of the chlorohydrin and the other compounds from the reaction medium can be carried out according to the modes as described in the application WO 2005/054167 of SOLVAY SA, of page 12, line 1, page 16, line 35 and page 18, lines 6 to 13.
  • These other compounds are those mentioned above and include the reagents not consumed, the impurities present in the reagents, the catalyst, the solvent, reaction intermediates, water and by-products of the reaction.
  • the separation of the chlorohydrin and the other compounds from the reaction medium can be carried out according to the methods described in the patent application EP 05104321.4 filed in the name of SOLVAY SA on 20/20172005 with the content is here incorporated by reference.
  • a separation mode comprising at least one separation operation for removing salt from the liquid phase is particularly preferred.
  • a process for producing a chlorohydrin by reaction between a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture of them, and a chlorinating agent in which the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or the mixture of them used contains at least one solid or dissolved metal salt, the process comprising a separation operation for removing a portion of the metal salt.
  • a process for producing a chlorohydrin in which (a) a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture thereof is subjected to a reaction with a chlorinating agent in a reaction medium, (b) a fraction of the reaction medium containing at least water and the chlorohydrin is withdrawn continuously or periodically, (c) at least part of the fraction obtained in step ( b) is introduced into a distillation step and (d) the reflux ratio of the distillation step is controlled by supplying water at said step of distillation.
  • a process for producing a chlorohydrin in which (a) a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon or a mixture thereof is subjected to a reaction with hydrogen chloride in a reaction medium, (b) a fraction of the reaction medium containing at least water and the chlorohydrin is withdrawn continuously or periodically, (c) at least a part of the fraction obtained in the step (b) is introduced into a distillation step, wherein the ratio between the hydrogen chloride concentration and the water concentration in the fraction introduced into the distillation step is smaller than the hydrogen chloride concentration ratio / water in the azeotropic hydrogen chloride / water binary composition at distillation temperature and pressure.
  • the separation of the chlorohydrin and the other compounds from the reaction medium of chlorination of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon can be carried out according to the modes as described in the application entitled “Process of manufacture of a chlorohydrin "deposited in the name of SOLVAY SA, the same day as the present application, and the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • a process for producing a chlorohydrin comprising the following steps: (a) reacting a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture thereof, with a chlorination and an organic acid to obtain a mixture containing chlorohydrin and chlorohydrin esters, (b) subjecting at least a portion of the mixture obtained in step (a) to one or more treatments in subsequent steps in step (a) and (c) polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is added to at least one of the steps subsequent to step (a), so that it reacts at a temperature greater than or equal to 20 ° C, with the chlorohydrin esters so as to at least partially form esters of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon.
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is glycerol and the chlorohydrin is dichloropropanol.
  • the separation of the chlorohydrin and the other compounds from the reaction medium of chlorination of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon can be carried out according to the modes as described in the application entitled "Process of manufacture of a chlorhydrin starting from a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon deposited in the name of SOLVAY SA the same day as the present application, and the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • step (a) A polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon or a mixture thereof is reacted with a chlorinating agent so as to obtain at least one medium containing chlorohydrin, water and chlorinating agent, (b) at least a fraction of the medium formed in step (a) and (c) is taken off in a distillation operation. and / or stripping in which polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is added so as to separate from the fraction taken in step (b) a mixture containing water and chlorohydrin having a reduced content of chlorinating agent compared to that of the fraction taken in step (b).
  • the separation of the chlorohydrin and the other compounds from the reaction medium of chlorination of the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon can be carried out according to the modes as described in the application entitled "Process of conversion of polyhydroxylated aliphatic hydrocarbons to chlorhydrins "deposited in the name of SOLVAY SA on the same day as the present application and the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • a process for preparing a chlorohydrin comprising the following steps: (a) reacting a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture of them, with an agent to obtain a mixture containing chlorohydrin, chlorohydrin esters and water
  • step (b) at least a fraction of the mixture obtained in step (a) is subjected to a distillation and / or stripping treatment so as to obtain a concentrated portion of water, chlorohydrin and chlorohydrin esters.
  • step (c) at least a fraction of the part obtained in step (b) is subjected to a separation operation in the presence of at least one additive so as to obtain a concentrated portion of chlorohydrin and of chlorohydrin esters and which contains less than 40% by weight of water.
  • the separation operation is more particularly a settling.
  • the separation and the treatment of the other compounds of the reaction medium can be carried out according to modes as described in the application entitled "Process for the production of a chlorohydrin by chlorination of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon" filed on behalf of SOLVAY SA on the same day as this application.
  • a preferred treatment is to subject a fraction of the by-products of the reaction to high temperature oxidation.
  • a process for producing a chlorohydrin comprising the following steps: (a) reacting a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture of them, the alkali and / or alkaline-earth metal content is less than or equal to 5 g / kg, an oxidizing agent and an organic acid so as to obtain a mixture containing at least chlorohydrin and by-products, (b) subject to at least a portion of the mixture obtained in step (a) to one or more treatments in steps subsequent to step (a) and (c) at least one of the steps subsequent to step (a) consists of oxidation at a temperature greater than or equal to 800 ° C.
  • step (b) is a separation operation chosen from among the operations of decantation, filtration, centrifugation, extraction, washing, evaporation, stripping, distillation, adsorption or combinations of at least two of them.
  • the chlorohydrin is chloropropanol, it is generally used in the form of a mixture of compounds comprising the isomers of 1-chloropropan-2-ol and 2-chloropropane-1.
  • This mixture generally contains more than 1% by weight of the two isomers, preferably more than 5% by weight and more particularly more than 50%.
  • the mixture usually contains less than 99.9% by weight of the two isomers, preferably less than 95% by weight and most particularly less than 90% by weight.
  • the other constituents of the mixture may be compounds derived from chloropropanol production processes, such as residual reagents, reaction by-products, solvents and in particular water.
  • the weight ratio between the 1-chloropropan-2-ol and 2-chloropropan-1-ol isomers is usually greater than or equal to 0.01, preferably greater than or equal to 0.4. This ratio is usually less than or equal to 99 and preferably less than or equal to 25.
  • the chlorohydrin when the chlorohydrin is chloroethanol, it is generally used in the form of a mixture of compounds comprising the 2-chloroethanol isomer.
  • This mixture generally contains more than 1% by weight of the isomer, preferably more than 5% by weight and especially more than 50%.
  • the mixture usually contains less than 99.9% by weight of the isomer, preferably less than 95% by weight and most preferably less than 90% by weight.
  • the other constituents of the mixture may be compounds derived from chloroethanol production processes, such as residual reagents, reaction by-products, solvents and in particular water.
  • the chlorohydrin when the chlorohydrin is dichloropropanol, it is generally used in the form of a mixture of compounds comprising the isomers of 1,3-dichloropropan-2-ol and 2,3-dichloropropan-2-ol. -dichloropropane-l-ol.
  • This mixture generally contains more than 1% by weight of the two isomers, preferably more than 5% by weight and more particularly more than 50%.
  • the mixture usually contains less than 99.9% by weight of the two isomers, preferably less than 95% by weight and most preferably less than 90% by weight.
  • the other constituents of the mixture may be compounds from dichloropropanol production processes, such as residual reagents, reaction by-products, solvents and in particular water.
  • the weight ratio between the 1,3-dichloropropan-2-ol and 2,3-dichloropropan-1-ol isomers is usually greater than or equal to 0.01, often greater than or equal to 0.4, frequently greater than or equal to 1 , 5, preferably greater than or equal to 3.0, more preferably greater than or equal to 7.0 and most preferably greater than or equal to 20.0.
  • This ratio is usually less than or equal to 99 and preferably less than or equal to 25.
  • the chlorohydrin is dichloropropanol and the latter is obtained in a process starting from allyl chloride
  • the mixture of isomers has a weight ratio of 1,3-dichloropropan-2-ol: 2,3-dichloropropan-1-ol which is often 0.3 to 0.6, typically about 0 5.
  • the weight ratio 1,3-dichloropropan-2-ol: 2,3-dichloropropan-1-ol is usually greater than or equal to 1.5, preferably greater than or equal to 3.0 and most preferably greater than or equal to 7.0.
  • the step of purifying the epoxide may be preceded by at least one step of chemical treatment of the epoxide.
  • This chemical treatment may be a washing of the epoxide with an aqueous solution of a metal salt.
  • the step of purifying the epoxide may comprise at least one distillation step.
  • the process for chlorinating the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon generally comprises several steps and preferably (a) at least one reaction step between a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture thereof, and the chlorinating agent, optionally in the presence of an organic acid as a catalyst, to obtain a mixture containing chlorohydrin and water and (b) ) at least one stripping step and / or distillation of at least a first fraction of the mixture obtained in step (a) so as to obtain a first concentrated mixture of chlorohydrin and water.
  • the process for chlorinating the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or the mixture of them comprises (I) at least one step of decanting the concentrated mixture obtained. in step (b) so as to obtain at least a first aqueous phase concentrated in water and a first organic phase concentrated in chlorohydrin.
  • the process for chlorinating the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or the mixture of them may comprise (c) ) at least one additional step of stripping and / or distillation of a second fraction of the mixture obtained in step (a) so as to obtain at least a second concentrated mixture of chlorohydrin and water.
  • the process for chlorinating the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture of them comprises (II) at least one step of decanting the concentrated mixture obtained at step (c) so as to obtain at least a second aqueous phase concentrated in water and a second organic phase concentrated in chlorohydrin.
  • the process for chlorinating the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture of them may comprise (d) at least one additional hydrolysis treatment step of a third fraction of the mixture obtained in step (a) so as to regenerate the acid catalyst.
  • the process for chlorinating the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, or a mixture of them may comprise (e) at least one additional step of oxidation treatment at a temperature greater than or equal to 800 ° C of a fourth fraction of the mixture obtained in step (a) so as to obtain a gaseous mixture containing the chlorinating agent.
  • the chlorohydrin obtained in the process according to the invention may contain a high content of halogenated ketones, in particular chloroacetone, as described in the patent application FR 05.05120 of 20/2017 filed in the name of the Applicant, and whose content is hereby incorporated by reference.
  • the content of halogenated ketone can be reduced by subjecting the chlorohydrin obtained in the process according to the invention to azeotropic distillation in the presence of water or by subjecting the chlorohydrin to a dehydrochlorination treatment as described in this application, on page 4, line 1, on page 6, line 35.
  • a process for producing an epoxide in which halogenated ketones are formed as by-products and which comprises at least one treatment for removing at least a portion of the halogenated ketones formed Mention is more particularly made of a process for producing an epoxide by dehydrochlorination of a chlorohydrin of which at least one fraction is produced by chlorination of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture of them, a dehydrochlorination treatment and azeotropic distillation treatment of a water-ketone mixture halogenated compounds for removing at least a portion of the halogenated ketones formed and a process for producing epichlorohydrin in which the halogenated ketone formed is chloroacetone.
  • the method of manufacturing an organic product according to the invention optionally comprises (f) a step of treating the chlorohydrin so as to reduce the halogenated ketone content of the chlorohydrin.
  • the chlorohydrin obtained in the process according to the invention can be subjected to a dehydrochlorination reaction to produce an epoxide as described in the patent applications WO 2005/054167 and FR 05.05120 filed in the name of SOLVAY SA
  • the dehydrochlorination of the chlorohydrin can be carried out as described in the application entitled "Process for producing an epoxide from a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon and a chlorinating agent" deposited in the name of SOLVAY SA on the same day as the present application, and the content of which is hereby incorporated by reference.
  • a process for producing an epoxide in which a reaction medium resulting from the reaction between a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, or a mixture of them, is subjected to and a chlorinating agent, the reaction medium containing at least 10 g of chlorohydrin per kg of reaction medium, to a subsequent chemical reaction without intermediate treatment.
  • a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, an ester of a polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon or a mixture thereof is reacted with a chlorinating agent and an organic acid to form chlorohydrin and chlorohydrin in a reaction medium containing polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon, polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon ester, water, the chlorinating agent and the organic acid, the reaction medium containing at least 10 g of chlorohydrin per kg of reaction medium
  • step (b) at least one fraction of the reaction medium obtained in step (a), which fraction having the same composition as the reaction medium obtained in step (a), is subjected to one or more treatments in stages subsequent to step (a)
  • step (c) A basic compound is added to at least one of the steps subsequent to step (a) to react at least partially with the chlorohydrin, the chlorohydrin esters, the chlorinating agent and the organic acid of to form epoxide and salts.
  • the process for producing organic products according to the invention comprises at least one method for purifying aqueous and / or organic liquid effluents resulting from the constituent processes.
  • These purification processes can be physical, for example, filtration, decantation, adsorption, stripping, distillation, ion-exchange, and chemical processes, such as, for example, oxidation, reduction, precipitation, complexation, acidic or basic treatment or biological.
  • chemical and biological processes are preferred.
  • the process for producing organic products according to the invention comprises at least one process for purifying the gaseous effluents from the constituent processes.
  • These purification processes may be physical, such as, for example, washing, condensation, adsorption or chemical processes such as, for example, oxidation, reduction, precipitation, complexation, and acidic or basic treatments. Treatment of gaseous effluents by high temperature oxidation in a stream of air or oxygen is preferred.
  • the olefin is preferably allyl chloride
  • the polyhydroxylated aliphatic hydrocarbon is preferably glycerol
  • the chlorohydrin is preferably dichloropropanol
  • the epoxide is preferably epichlorohydrin.
  • the process according to the invention can be followed by a process for the manufacture of products derived from ethylene oxide, such as ethylene glycol, di and polyethylene glycols, mono-, di- and triethanolamines, derivatives of propylene oxide such as 1,2-propylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol ethers and isopropylamines and products derived from epichlorohydrin such as glycerol, epoxy resins, synthetic elastomers, glycidyl ethers and polyamide resins.
  • ethylene oxide such as ethylene glycol, di and polyethylene glycols, mono-, di- and triethanolamines
  • derivatives of propylene oxide such as 1,2-propylene glycol, dipropylene glycol, propylene glycol ethers and isopropylamines
  • products derived from epichlorohydrin such as glycerol
  • epoxy resins epoxy resins
  • synthetic elastomers glycidyl ethers and poly

Abstract

Fabrication d'un époxyde comprenant au moins une étape de purification de l'époxyde formé, l'époxyde étant au moins en partie fabriqué par un procédé de déshydrochloration d'une chlorhydrine, celle-ci étant au moins en partie fabriquée par un procédé de chloration d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, d'un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou d'un mélange d'entre eux.

Description

Procédé de fabrication d'un époxyde au départ d'une chlorhydrine
La présente demande de brevet revendique le bénéfice de la demande de brevet FR 05.05120 et de la demande de brevet EP 05104321.4, déposées le 20 mai 2005 et des demandes de brevet US provisoires 60/734659, 60/734627, 60/734657, 60/734658, 60/734635, 60/734634, 60/734637 et 60/734636, déposées le 8 novembre 2005, dont les contenus sont ici incorporés par référence.
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'époxyde. Les époxydes sont des matières premières importantes pour la production d'autres composés. L'oxyde d'éthylène est utilisé par exemple pour la production d'éthylène glycol, de di et polyéthylène glycols, de mono-, di- et triéthanolamines, etc. (voir K. Weissermel and H. -J. Arpe in Industrial Organic Chemistry, Third Completely Revised Edition, VCH Editor, 1997, page 149). L'oxyde de propylène est un intermédiaire important dans la fabrication de 1,2-propylène glycol, de dipropylène glycol, d'éthers du propylène glycol, d'isopropylamines etc. (voir K. Weissermel and H.-J. Arpe in Industrial Organic Chemistry, Third Completely Revised Edition, VCH Editor, 1997, page 275). L'épichlorhydrine est une matière première importante pour la production de glycérol, de résines époxy, d'élastomères synthétiques, d'éthers de glycidyle, de résines polyamides, etc. (voir Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition, Vol. A9, p.539).
Dans la production industrielle de l'oxyde de propylène, la technologie la plus utilisée comprend les étapes suivantes : hypochloration du propylène en monochloropropanol et déshydrochloration du monochloropropanol en oxyde de propylène par une solution aqueuse alcaline.
Dans la production industrielle de l'épichlorhydrine, la technologie la plus utilisée comprend les étapes suivantes : chloration substitutive radicalaire à haute température du propylène en chlorure d'allyle, hypochloration du chlorure d'allyle ainsi synthétisé en dichloropropanol et déshydrochloration du dichloropropanol en épichlorhydrine par une solution aqueuse alcaline. Une autre technologie utilisée à plus petite échelle comprend les étapes suivantes : acétoxylation catalytique du propylène en acétate d'allyle, hydrolyse de l'acétate d'allyle en alcool allylique, chloration catalytique de l'alcool allylique en dichloropropanol et déshydrochloration alcaline du dichloropropanol en épichlorhydrine. D'autres technologies qui n'ont pas encore reçu d'application industrielle peuvent être envisagées parmi lesquelles l'oxydation catalytique directe du chlorure d'allyle en épichlorhydrine au moyen de peroxyde d'hydrogène ou l'hydrochloration du glycérol en dichloropropanol suivie d'une déshydrochloration alcaline du dichloropropanol ainsi formé en épichlorhydrine.
La demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA décrit un procédé de fabrication de dichloropropanol par réaction entre du glycérol et du chlorure d'hydrogène en présence d'un acide organique comme catalyseur. Dans ce procédé, on sépare le dichloropropanol des autres produits de la réaction, du chlorure d'hydrogène et de l'acide organique et on soumet le dichloropropanol à une réaction de déshydrochloration de façon à obtenir des produits de réaction contenant de l'épichlorhydrine. La déshydrochloration peut être effectuée en présence d'un agent basique et notamment d'une solution aqueuse d'un agent basique. L'épichlorhydrine formée peut être utilisée dans la fabrication de polyglycérols ou de résines époxy. La présence d'impuretés comme par exemple des cétones chlorées ou des aldéhydes dans l'épichlorhydrine obtenue peut toutefois être nuisible pour les applications mentionnées. Conformément à l'invention, on a découvert que la présence d'impuretés dans l'époxyde peut être par exemple la cause de problèmes de coloration des produits organiques obtenus ou la source de contaminations chimiques indésirables de ces produits par des halogènes par exemple.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication d'un époxyde, qui ne présente pas ces inconvénients.
L'invention concerne dès lors un procédé de fabrication d'un époxyde comprenant au moins une étape de purification de l'époxyde formé, l'époxyde étant au moins en partie fabriqué par un procédé de déshydrochloration d'une chlorhydrine, celle-ci étant au moins en partie fabriquée par un procédé de chloration d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, d'un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou d'un mélange d'entre eux. L'expression « époxyde » est utilisée ici pour décrire un composé comportant au moins un oxygène ponté sur une liaison carbone-carbone. Généralement les atomes de carbone de la liaison carbone-carbone sont adjacents et le composé peut contenir d'autres atomes que des atomes de carbone et d'oxygène, tels que des atomes d'hydrogène et des halogènes. Les époxydes préférés sont l'oxyde d'éthylène, l'oxyde de propylène, le glycidol, l'épichlorhydrine et les mélanges d'au moins deux d'entre-eux.
L'expression « oléfine » est utilisée ici pour décrire un composé comportant au moins une liaison double carbone-carbone. Généralement le composé peut contenir d'autres atomes que des atomes de carbone, tels que des atomes d'hydrogène et des halogènes. Les oléfînes préférées sont l'éthylène, le propylène, le chlorure d'allyle et les mélanges d'au moins deux d'entre-elles.
L'expression « hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé » se rapporte à un hydrocarbure qui contient au moins deux groupements hydroxyles attachés à deux atomes de carbone différents saturés. L'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé peut contenir, mais n'est pas limité à, de 2 à 60 atomes de carbone.
Chacun des carbones d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé portant le groupement hydroxylé (OH) fonctionnel ne peut pas posséder plus d'un groupement OH, et doit être d'hybridation sp3. L'atome de carbone portant le groupement OH peut être primaire, secondaire ou tertiaire. L'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé utilisé dans la présente invention doit contenir au moins deux atomes de carbone d'hybridation sp3 portant un groupement OH. L'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé inclut n'importe quel hydrocarbure contenant un diol vicinal (1,2-diol) ou un triol vicinal (1,2,3-triol) y compris des ordres plus élevés de ces unités répétitives, vicinales ou contiguës. La définition de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé inclut aussi par exemple un ou plus de groupements fonctionnels 1,3-, 1,4-, 1,5- et 1,6-diol. L'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé peut aussi être un polymère tel que l'alcool polyvinylique. Les diols géminés, par exemple, sont exclus de cette classe d'hydrocarbures aliphatiques poly hydroxyles.
Les hydrocarbures aliphatiques poly hydroxyles peuvent contenir des entités aromatiques ou des hétéro atomes incluant par exemple les hétéro atomes de type halogène, soufre, phosphore, azote, oxygène, silicium et bore, et leurs mélanges. Des hydrocarbures aliphatiques poly hydroxyles utilisables dans la présente invention comprennent par exemple, le 1,2-éthanediol (éthylène glycol), le 1,2-propanediol (propylène glycol), le 1,3-propanediol, le l-chloro-2,3- propanediol (chloropropanediol), le 2-chloro-l,3-propanediol (chloropropanediol), le 1,4-butanediol, le 1,5-pentanediol, les cyclohexanediols, le 1,2-butanediol, le 1,2-cyclohexanediméthanol, le 1,2,3-propanetriol (aussi connu comme « glycérol » ou « glycérine »), et leurs mélanges. De façon - A -
préférée, l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé utilisé dans la présente invention inclut par exemple le 1,2-éthanediol, le 1,2-propanediol, le 1,3-propanediol, le chloropropanediol et 1,2,3-propanetriol, et les mélanges d'au moins deux d'entre-eux. De façon plus préférée, l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé utilisé dans la présente invention inclut par exemple le 1,2-éthanediol, le 1,2-propanediol, le chloropropanediol et 1,2,3-propanetriol, et les mélanges d'au moins deux d'entre-eux. Le 1,2,3-propanetriol ou glycérol est le plus préféré.
Les esters de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé peuvent être présents dans l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et/ou être produits dans le procédé de fabrication de la chlorhydrine et/ou être fabriqués préalablement au procédé de fabrication de la chlorhydrine. Des exemples d'esters de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé comprennent le monoacétate de l'éthylène glycol, les monoacétates de propanediol, les monoacétates de glycérol, les monostéarates de glycérol, les diacétates de glycérol et leurs mélanges.
L'expression « chlorhydrine » est ici utilisée pour décrire un composé contenant au moins un groupement hydroxylé et au moins un atome de chlore attaché à des différents atomes de carbone saturés. Une chlorhydrine qui contient au moins deux groupements hydroxyles est aussi un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé. Donc, le matériau de départ et le produit de la réaction peuvent chacun être des chlorhydrines. Dans ce cas, la chlorohydrine « produit » est plus chlorée que la chlorhydrine de départ, c'est-à-dire qu'elle a plus d'atomes de chlore et moins de groupements hydroxyles que la chlorhydrine de départ. Des chlorhydrines préférées sont le chloroéthanol, le chloropropanol, le chloropropanediol, le dichloropropanol et les mélanges d'au moins deux d'entre-eux. Le dichloropropanol est particulièrement préféré. Des chlorhydrines plus particulièrement préférées sont le 2 -chloroéthanol, le 1- chloropropane-2-ol, le 2-chloropropane-l-ol, le l-chloropropane-2,3-diol, le 2- chloropropane-l,3-diol, le l,3-dichloropropane-2-ol, le 2,3-dichloropropane-l-ol et les mélanges d'au moins deux d'entre-eux.
L'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou le mélange d'entre eux, dans le procédé selon l'invention peut être obtenu au départ de matières premières fossiles ou au départ de matières premières renouvelables. On préfère qu'au moins une part soit obtenue au départ de matières premières renouvelables. On préfère qu'au moins une part soit obtenue au départ de matières premières fossiles. L'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou le mélange d'entre eux, peut être soumis à un traitement d'épuration de façon à réduire la teneur en sels et/ou en composés organiques qui ne sont pas l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, avant le procédé de chloration.
Par matières premières fossiles, on entend désigner des matières issues du traitement des ressources naturelles pétrochimiques, par exemple le pétrole, le gaz naturel, et le charbon. Parmi ces matières, les composés organiques comportant 2 et 3 atomes de carbone sont préférés. Lorsque l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé est le glycérol, le chlorure d'allyle, l'alcool allylique et le glycérol « synthétique » sont particulièrement préférés. Par glycérol « synthétique », on entend désigner un glycérol généralement obtenu à partir de ressources pétrochimiques. Lorsque l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé est l'éthylène glycol, l'éthylène et l'éthylène glycol « synthétique » sont particulièrement préférés. Par éthylène glycol « synthétique », on entend désigner un éthylène glycol généralement obtenu à partir de ressources pétrochimiques. Lorsque l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé est le propylène glycol, le propylène et le propylène glycol « synthétique » sont particulièrement préférés. Par propylène glycol « synthétique », on entend désigner un propylène glycol généralement obtenu à partir de ressources pétrochimiques.
Par matières premières renouvelables, on entend désigner des matières issues du traitement des ressources naturelles renouvelables. Parmi ces matières, l'éthylène glycol « naturel », le propylène glycol « naturel » et le glycérol « naturel » sont préférés. De l'éthylène glycol, du propylène glycol et du glycérol « naturels » sont par exemple obtenus par conversion de sucres via des procédés thermochimiques par exemple, ces sucres pouvant être obtenus au départ de biomasse, comme décrit dans "Industrial Bioproducts : Today and Tomorrow, Energetics, Incorporated for the U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Office of the Biomass Program, JuIy 2003, pages 49, 52 to 56". Un de ces procédés est par exemple l'hydrogénolyse catalytique du sorbitol obtenu par conversion thermochimique du glucose. Un autre procédé est par exemple l'hydrogénolyse catalytique du xylitol obtenu par hydrogénation du xylose. Le xylose peut par exemple être obtenu par hydrolyse de l'hemicellulose contenue dans les fibres de maïs. Par « glycérol obtenu à partir de matières premières renouvelables » on entend désigner en particulier du glycérol obtenu au cours de la fabrication de biodiesel ou encore du glycérol obtenu au cours de transformations de graisses ou huiles d'origine végétale ou animale en général telles que des réactions de saponification, de transestérification ou d'hydrolyse. Parmi les huiles utilisables dans le procédé de l'invention, on peut citer toutes les huiles courantes, comme les huiles de palme, de palmiste, de coprah, de babassu, de colza ancien ou nouveau, de tournesol, de maïs, de ricin et de coton, les huiles d'arachide, de soja, de lin et de crambe et toutes les huiles issues par exemple des plantes de tournesol ou de colza obtenues par modification génétique ou hybridation.
On peut même utiliser des huiles de friture usagées, des huiles animales variées, comme les huiles de poisson, le suif, le saindoux et même des graisses d'équarrissage.
Parmi les huiles utilisées, on peut encore indiquer des huiles partiellement modifiées par exemple par polymérisation ou oligomérisation comme par exemple les "standolies" d'huiles de lin, de tournesol et les huiles végétales soufflées.
Un glycérol particulièrement adapté peut être obtenu lors de la transformation de graisses animales. Un autre glycérol particulièrement adapté peut être obtenu lors de la fabrication de biodiesel. Un troisième glycérol tout particulièrement bien adapté peut être obtenu lors de la transformation de graisses ou d'huiles, animales ou végétales, par trans-estérification en présence d'un catalyseur hétérogène, tel que décrit dans les documents FR 2752242, FR 2869612 et FR 2869613. Plus spécifiquement, le catalyseur hétérogène est choisi parmi les oxydes mixtes d'aluminium et de zinc, les oxydes mixtes de zinc et de titane, les oxydes mixtes de zinc, de titane et d'aluminium, et les oxydes mixtes de bismuth et d'aluminium, et le catalyseur hétérogène est mis en œuvre sous la forme d'un lit fixe. Ce dernier procédé peut être un procédé de fabrication de biodiesel. Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé peut être tel que décrit dans la demande de brevet intitulée « Procédé de préparation de chlorhydrine par conversion d'hydrocarbures aliphatiques poly hydroxylés » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande, dont le contenu est ici incorporé par référence. Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine dans lequel on fait réagir un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, dont la teneur totale en métaux exprimés sous forme d'éléments est supérieure ou égale à 0,1 μg/kg et inférieure ou égale à 1 000 mg/kg, avec un agent de chloration.
Dans un premier aspect du procédé selon l'invention, au moins une fraction de la chlorhydrine peut être fabriquée par un procédé d'hypochloration d'une oléfïne. L'oléfine peut être sélectionnée parmi l'éthylène, le propylène, le chlorure d'allyle et leurs mélanges.
Dans un deuxième aspect du procédé selon l'invention, au moins une fraction de la chlorhdyrine peut être fabriquée par un procédé de chloration d'un alcool aliphatique insaturé. L'expression « alcool aliphatique insaturé » se rapporte à un hydrocarbure qui contient au moins un groupement hydroxylé et une liaison double carbone-carbone. L'alcool aliphatique insaturé peut contenir, mais n'est pas limité à, de 2 à 60 atomes de carbone. L'alcool allylique est un exemple d'alcool insaturé.
Dans un troisième aspect du procédé selon l'invention, au moins une partie de l'époxyde peut être fabriquée par un procédé d'époxydation d'une oléfine. L'époxydation peut être réalisée au moyen de n'importe quel peroxyde. Parmi les peroxydes inorganiques, les perborates, les percarbonates et le peroxyde d'hydrogène sont préférés, le peroxyde d'hydrogène étant particulièrement préféré. Les peroxydes organiques, les hydroperoxydes organiques et l'adduit peroxyde d'hydrogène urée peuvent également être utilisés. Les différents aspects du procédé selon l'invention peuvent être combinés entre eux.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la mise en œuvre de la chlorhydrine obtenue au départ de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, par réaction avec un agent de chloration, peut être effectuée par exemple selon le procédé décrit dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA dont le contenu est ici incorporé par référence.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'ester de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou le mélange d'entre eux peut être un produit brut ou un produit épuré tel que décrit dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA, de la page 2, ligne 8, à la page 4, ligne 2.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'ester de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou le mélange d'entre eux, peuvent une teneur en métaux alcalin et/ou alcalino -terreux est inférieure ou égale à 5 g/kg tel que décrit dans la demande intitulée « Procédé de fabrication d'une chlorhydrine par chloration d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande, dont le contenu est ici incorporé par référence .
Dans le procédé selon l'invention, la teneur en métaux alcalins et/ou alcalino -terreux de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est inférieure ou égale à 5 g/kg, souvent inférieure ou égale à 1 g/kg, plus particulièrement inférieure ou égale à 0,5 g/kg et dans certains cas inférieure ou égale à 0,01 g/kg. La teneur métaux alcalins et/ou alcalino -terreux du glycérol est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg.
Dans le procédé selon l'invention, les métaux alcalins sont généralement le lithium, le sodium, le potassium et le césium, souvent le sodium et le potassium, et fréquemment le sodium.
Dans le procédé de fabrication d'une chlorhydrine selon l'invention, la teneur en lithium de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2 mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg.
Dans le procédé selon l'invention, la teneur en sodium de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2 mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg.
Dans le procédé selon l'invention, la teneur en potassium de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2 mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg.
Dans le procédé selon l'invention, la teneur en rubidium de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg.
Dans le procédé selon l'invention, la teneur en césium de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2 mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg. Dans le procédé selon l'invention, les éléments alcalino-terreux sont généralement le magnésium, le calcium, le strontium et le barium, souvent le magnésium et le calcium et fréquemment le calcium.
Dans le procédé selon l'invention, la teneur en magnésium de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2 mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg.
Dans le procédé selon l'invention, la teneur en calcium de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2 mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg. Dans le procédé selon l'invention, la teneur en strontium de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2 mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg. Dans le procédé selon l'invention, la teneur en barium de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est généralement inférieure ou égale à 1 g/kg, souvent inférieure ou égale à 0,1 g/kg et plus particulièrement inférieure ou égale à 2 mg/kg. Cette teneur est généralement supérieure ou égale à 0,1 μg/kg.
Dans le procédé selon l'invention, les métaux alcalins et/ou alcalino- terreux sont généralement présents sous la forme de sels, fréquemment sous la forme de chlorures, de sulfates et de leurs mélanges. Le chlorure de sodium est le plus souvent rencontré.
Dans le procédé de fabrication de produits organiques selon l'invention, l'agent de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être le chlorure d'hydrogène et/ou l'acide chlorhydrique tels que décrits dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA, de la page 4, ligne 30, à la page 6, ligne 2.
Mention particulière est faite d'un agent de chloration qui peut être de l'acide chlorhydrique aqueux ou du chlorure d'hydrogène de préférence anhydre. Le chlorure d'hydrogène peut provenir d'un procédé de pyrolyse de composés organiques chlorés comme par exemple d'une fabrication de chlorure de vinyle, d'un procédé de fabrication de 4,4-méthylènediphenyl diisocyanate (MDI) ou de toluène diisocyanate (TDI), de procédés de décapage des métaux ou d'une réaction entre un acide inorganique comme l'acide sulfurique ou phosphorique et un chlorure métallique tel que le chlorure de sodium, le chlorure de potassium ou le chlorure de calcium.
Dans un mode de réalisation avantageux du procédé de production d'un époxyde selon l'invention, l'agent de chloration est du chlorure d'hydrogène gazeux ou une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène ou une combinaison des deux.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, l'agent de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être de l'acide chlorhydrique aqueux ou du chlorure d'hydrogène de préférence anhydre, issu d'un procédé de fabrication de chlorure d'allyle et/ou de chlorométhanes et/ou de chlorinolyse et/ou d'oxydation à haute température de composés chlorés tels que décrit dans la demande intitulée « Procédé de fabrication d'une chlorhydrine par réaction entre un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et un agent de chloration » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande, dont le contenu est ici incorporé par référence. Le chlorure d'hydrogène peut être du chlorure d'hydrogène gazeux et/ou une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène.
Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine à partir d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, d'un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou d'un mélange d'entre eux, et d'un agent de chloration, ce dernier contenant au moins un des composés suivants : azote, oxygène, hydrogène, chlore, un composé organique hydrocarboné, un composé organique halogène, un composé organique oxygéné et un métal. Mention particulière est faite d'un composé organique hydrocarboné qui est choisi parmi les hydrocarbures aromatiques, aliphatiques saturés ou insaturés et leurs mélanges.
Mention particulière est faite d'un hydrocarbure aliphatique insaturé qui est choisi parmi l'acétylène, l'éthylène, le propylène, le butène, le propadiène, le méthylacétylène, et leurs mélanges, d'un hydrocarbure aliphatique saturé qui est choisi parmi le méthane, l'éthane, le propane, le butane, et leurs mélanges, et d'un hydrocarbure aromatique qui est le benzène.
Mention particulière est faite d'un composé organique halogène qui est un composé organique chloré choisi parmi les chlorométhanes, les chloroéthanes, les chloropropanes, les chlorobutanes, le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, les monochloropropènes, le perchloroéthylène, le trichloréthylène, les chlorobutadiène, les chlorobenzènes et leurs mélanges.
Mention particulière est faite d'un composé organique halogène qui est un composé organique fluoré choisi parmi les fluorométhanes, les fluoroéthanes, le fluorure de vinyle, le fluorure de vinylidène, et leurs mélanges.
Mention particulière est faite d'un composé organique oxygéné qui est choisi parmi les alcools, les chloroalcools, les chloroéthers et leurs mélanges
Mention particulière est faite d'un métal choisi parmi les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, le fer, le nickel, le cuivre, le plomb, l'arsenic, le cobalt, le titane, le cadmium, l'antimoine, le mercure, le zinc, le sélénium, l'aluminium, le bismuth, et leurs mélanges.
Mention est plus particulièrement faite d'un procédé dans lequel l'agent de chloration est issu au moins partiellement d'un procédé de fabrication de chlorure d'allyle et/ou d'un procédé de fabrication de chlorométhanes et/ou d'un procédé de chlorinolyse et/ou d'un procédé d'oxydation de composés chlorés à une température supérieure ou égale à 800 °C. Dans un mode de réalisation avantageux du procédé de fabrication de l'époxyde selon l'invention, l'agent de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, ne contient pas de chlorure d'hydrogène gazeux. Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être effectuée dans un réacteur tel que décrit dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA, à la page 6, lignes 3 à 23. Mention est particulièrement laite d'une installation réalisée en, ou recouverte de, matériaux résistants dans les conditions de la réaction aux agents de chloration, en particulier au chlorure d'hydrogène. Mention est plus particulièrement faite d'une installation réalisée en acier émaillé ou en tantale. Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être effectuée dans des équipements, réalisés en ou recouverts de, matériaux résistant aux agents de chloration, tels que décrit dans la demande « Procédé de fabrication d'une chlorhydrine dans des équipements résistant à la corrosion » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande, dont le contenu est ici incorporé par référence.
Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine comprenant une étape dans laquelle on soumet un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, à une réaction avec un agent de chloration contenant du chlorure d'hydrogène et au moins une autre étape effectuée dans un équipement, réalisé en ou recouvert de, matériaux résistant à l'agent de chloration, dans les conditions de réalisation de cette étape. Mention est plus particulièrement faite de matériaux métalliques tels que l'acier émaillé, l'or et le tantale et de matériaux, non-métalliques tels que le polyéthylène haute densité, le polypropylène, le poly(fluorure-de-vinylidène), le polytétrafluoroéthylène, les perfluoro alcoxyalcanes et le poly(perfluoropropylvinyléther), les polysulfones et les polysulfures, le graphite et le graphite imprégné.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être effectuée dans un milieu réactionnel, tel que décrit dans la demande intitulée « Procédé continu de fabrication de chlorhydrines » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande, dont le contenu est ici incorporé par référence. Mention particulière est faite d'un procédé continu de production de chlorhydrine dans lequel on fait réagir un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé ou un mélange d'entre eux, avec un agent de chloration et un acide organique dans un milieu réactionnel liquide dont la composition à l'état stationnaire comprend de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et des esters de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé dont la somme des teneurs exprimée en mole d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé est supérieure à 1,1 mol % et inférieure ou égale à 30 mol %, le pourcentage étant rapporté à la partie organique du milieu réactionnel liquide. Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être effectuée en présence d'un catalyseur tel que décrit dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA, de la page 6, ligne 28, à la page 8, ligne 5. Mention est particulièrement faite d'un catalyseur basé sur un acide carboxylique ou sur un dérivé d'acide carboxylique ayant un point d'ébullition atmosphérique supérieur ou égal à 200 °C, en particulier l'acide adipique et les dérivés de l'acide adipique.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être effectuée à une concentration en catalyseur, une température, à une pression et pour des temps de séjour tels que décrits dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA, de la page 8, ligne 6 à la page 10, ligne 10. Mention est particulièrement faite d'une température d'au moins 20 °C et d'au plus 160 °C, d'une pression d'au moins 0,3 bar et d'au plus, 100 bar, et d'un temps de séjour d'au moins 1 h et d'au plus 50 h.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être effectuée en présence d'un solvant tel que décrit dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA, à la page 11, lignes 12 à 36.
Mention est particulièrement faite d'un solvant organique tel qu'un solvant organique chloré, un alcool, une cétone, un ester ou un éther, un solvant non aqueux miscible avec l'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé tel que le chlroéthanol, le chloropropanol, le chloropropanediol, le dichloropropanol, le dioxanne, le phénol, le crésol, et les mélanges de chloropropanediol et de dichloropropanol, ou des produits lourds de la réaction tels que les oligomères de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé au moins partiellement chlorés et/ou estérifiés.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être effectuée en présence d'une phase liquide comprenant des composés lourds autres que l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, comme décrit dans la demande intitulée « Procédé de fabrication d'une chlorhydrine dans une phase liquide » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande, dont le contenu est ici incorporé par référence.
Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine, dans lequel on soumet un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, à une réaction avec un agent de chloration, en présence d'une phase liquide comprenant des composés lourds autres que l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et dont la température d'ébullition sous une pression de 1 bar absolu est d'au moins 15 °C supérieure à la température d'ébullition de la chlorhydrine sous une pression de 1 bar absolu.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut être effectuée en mode batch ou en mode continu. Le mode continu est particulièrement préféré.
Dans le procédé de fabrication d'un époxyde selon l'invention, la réaction de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est préférentiellement effectuée dans un milieu réactionnel liquide. Le milieu réactionnel liquide peut être mono- ou multiphasique. Le milieu réactionnel liquide est constitué par l'ensemble des composés solides dissous ou dispersés, liquides dissous ou dispersés et gazeux dissous ou dispersés, à la température de la réaction.
Le milieu réactionnel comprend les réactifs, le catalyseur, le solvant, les impuretés présentes dans les réactifs, dans le solvant et dans le catalyseur, les intermédiaires de réaction, les produits et les sous-produits de la réaction.
Par réactifs, on entend désigner l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et l'agent de chloration.
Parmi les impuretés présentes dans l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, on peut citer les acides carboxyliques, les sels d'acides carboxyliques, les esters d'acide gras avec l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, les esters d'acides gras avec les alcools utilisés lors de la trans-estérification, les sels inorganiques tels que les chlorures et les sulfates alcalins ou alcalino-terreux.
Lorsque l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé est le glycérol, on peut citer parmi les impuretés du glycérol les acides carboxyliques, les sels d'acides carboxyliques, les esters d'acide gras tels que les mono-, les di- et les triglycérides, les esters d'acides gras avec les alcools utilisés lors de la trans- estérification, les sels inorganiques tels que les chlorures et les sulfates alcalins ou alcalino-terreux. Parmi les intermédiaires réactionnels on peut citer les monochlorhydrines de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et leurs esters et/ou polyesters, les esters et/ou polyesters de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et les esters des polychlorhydrines.
Lorsque la chlorhydrine est le dichloropropanol, on peut citer parmi les intermédiaires réactionnels, la monochlorhydrine de glycérol et ses esters et/ou polyesters, les esters et/ou polyesters de glycérol et les esters de dichloropropanol.
L'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé peut donc être selon le cas, un réactif, une impureté de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé ou un intermédiaire réactionnel.
Par produits de la réaction, on entend désigner la chlorhydrine et l'eau. L'eau peut être l'eau formée dans la réaction de chloration et/ou de l'eau introduite dans le procédé, par exemple via l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et/ou l'agent de chloration, tel que décrit dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA, à la page 2, lignes 22 à 28, à la page 3, lignes 20 à 25, à la page 5, lignes 7 à 31 et à la page 12, lignes 14 à 19. Parmi les sous-produits, on peut citer par exemple, les oligomères de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé partiellement chlorés et/ou estérifiés. Lorsque l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé est le glycérol, parmi les sous-produits, on peut citer par exemple, les oligomères du glycérol partiellement chlorés et/ou estérifiés.
Les intermédiaires réactionnels et les sous-produits peuvent être formés dans les différentes étapes du procédé comme par exemple, au cours de l'étape de fabrication de la chlorhydrine et au cours des étapes de séparation de la chlorhydrine. Le milieu réactionnel liquide peut ainsi contenir l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'agent de chloration dissous ou dispersé sous forme de bulles, le catalyseur, le solvant, les impuretés présentes dans les réactifs, le solvant et le catalyseur, comme des sels dissous ou solides par exemple, les intermédiaires réactionnels, les produits et les sous-produits de la réaction. Dans le procédé de fabrication selon l'invention, la réaction entre l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, et l'agent de chloration peut se faire en présence d'un acide organique. L'acide organique peut être un produit provenant du procédé de fabrication de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé ou un produit ne provenant pas de ce procédé. Dans ce dernier cas, il peut s'agir d'un acide organique utilisé pour catalyser la réaction entre l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et le chlorure d'hydrogène et/ou d'un acide généré dans le procédé de fabrication de la chlorhydrine. On pense par exemple à des acides générés au départ d'aldéhydes présents dans l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé ou formés lors de la fabrication de la chlorhydrine. L'acide organique peut aussi être un mélange d'acide organique provenant du procédé de fabrication de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et d'un acide organique ne provenant pas du procédé de fabrication de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé. Dans le procédé selon l'invention, les esters de l 'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé peuvent provenir de la réaction entre l 'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé et l'acide organique, avant, pendant ou dans les étapes qui suivent la réaction avec l'agent de chloration.
Dans le procédé selon l'invention, la séparation de la chlorhydrine et des autres composés du milieu réactionnel peut être effectuée selon les modes tels que décrits dans la demande WO 2005/054167 de SOLVAY SA, de la page 12, ligne 1, à la page 16, ligne 35 et à la page 18, lignes 6 à 13. Ces autres composés sont ceux mentionnés ci-dessus et comprennent les réactifs non consommés, les impuretés présentes dans les réactifs, le catalyseur, le solvant, les intermédiaires réactionnels, l'eau et les sous produits de la réaction. Mention particulière est faite d'une séparation par distillation azéotropique d'un mélange eau/chlorhydrine/agent de chloration dans des conditions minimisant les pertes en agent de chloration suivie d'une séparation de la chlorhydrine par décantation.
Dans le procédé selon l'invention, la séparation de la chlorhydrine et des autres composés du milieu réactionnel, peut être effectuée selon des modes tels que décrits dans la demande de brevet EP 05104321.4 déposée au nom de SOLVAY SA le 20/05/2005 dont le contenu est ici incorporé par référence. Un mode de séparation comprenant au moins une opération de séparation destinée à enlever le sel de la phase liquide est particulièrement préféré. Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine par réaction entre un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, et un agent de chloration dans lequel l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou le mélange d'entre eux utilisé contient au moins un sel métallique solide ou dissous, le procédé comprenant une opération de séparation destinée à enlever une partie du sel métallique. Mention est plus particulièrement est faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine par réaction entre un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, et un agent de chloration dans lequel l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé utilisé contient au moins un chlorure et/ou un sulfate de sodium et/ou potassium et dans lequel l'opération de séparation destinée à enlever une partie du sel métallique est un opération de filtration. Mention est aussi particulièrement faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine dans lequel (a) on soumet un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, à une réaction avec un agent de chloration dans un milieu réactionnel, (b) on prélève en continu ou périodiquement une fraction du milieu réactionnel contenant au moins de l'eau et la chlorhydrine, (c) au moins une partie de la fraction obtenue à l'étape (b) est introduite dans une étape de distillation et (d) le taux de reflux de l'étape de distillation est contrôlé en fournissant de l'eau à ladite étape de distillation. Mention est tout particulièrement faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine dans lequel (a) on soumet un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, à une réaction avec du chlorure d'hydrogène dans un milieu réactionnel, (b) on prélève en continu ou périodiquement une fraction du milieu réactionnel contenant au moins de l'eau et la chlorhydrine, (c) au moins une partie de la fraction obtenue à l'étape (b) est introduite dans une étape de distillation, dans lequel le rapport entre la concentration en chlorure d'hydrogène et la concentration en eau dans la fraction introduite dans l'étape de distillation est plus petit que le rapport de concentrations chlorure d'hydrogène/eau dans la composition binaire azéotropique chlorure d'hydrogène/eau à la température et à la pression de distillation.
Dans le procédé de fabrication de l'époxyde selon l'invention, la séparation de la chlorhydrine et des autres composés du milieu réactionnel de chloration de l 'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé peut être effectuée selon les modes tels que décrits dans la demande intitulée « Procédé de fabrication d'une chlorhydrine » déposée au nom de SOLVAY SA, le même jour que la présente demande, et dont le contenu est ici incorporé par référence.
Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine comprenant les étapes suivantes (a) on fait réagir un hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé, ou un mélange d'entre eux, avec un agent de chloration et un acide organique de façon à obtenir un mélange contenant de la chlorhydrine et des esters de la chlorhydrine, (b) on soumet au moins une partie du mélange obtenu à l'étape (a) à un ou plusieurs traitements dans des étapes ultérieures à l'étape (a) et (c) on ajoute de l 'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé à au moins une des étapes ultérieures à l'étape (a), pour qu'il réagisse à une température supérieure ou égale à 20 °C, avec les esters de la chlorhydrine de façon à former au moins partiellement des esters de l'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé. Mention est plus particulièrement faite d'un procédé dans lequel l 'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé est le glycérol et la chlorhydrine est le dichloropropanol.
Dans le procédé de fabrication de l'époxyde selon l'invention, la séparation de la chlorhydrine et des autres composés du milieu réactionnel de chloration de l 'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé peut être effectuée selon les modes tels que décrits dans la demande intitulée « Procédé de fabrication d'une chlorhydrine au départ d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande, et dont le contenu est ici incorporé par référence.
Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication de chlorhydrine par réaction entre un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé, ou un mélange d'entre eux, et un agent de chloration dans un réacteur qui est alimenté en un ou plusieurs flux liquides contenant moins de 50 % en poids de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé, ou du mélange d'entre eux, par rapport au poids de la totalité des flux liquides introduits dans le réacteur.
Mention plus particulière est faite d'un procédé comprenant les étapes suivantes :
(a) On fait réagir un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé, ou un mélange d'entre eux, avec un agent de chloration de façon à obtenir au moins un milieu contenant du de la chlorhydrine, de l'eau et de l'agent de chloration, (b) On prélève au moins une fraction du milieu formé à l'étape (a) et (c) On soumet la fraction prélevée à l'étape (b) à une opération de distillation et/ou de stripping dans laquelle on ajoute de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé de façon à séparer de la fraction prélevée à l'étape (b) un mélange contenant de l'eau et de la chlorhydrine présentant une teneur réduite en agent de chloration comparée à celle de la fraction prélevée à l'étape (b).
Dans le procédé de fabrication de l'époxyde selon l'invention, la séparation de la chlorhydrine et des autres composés du milieu réactionnel de chloration de l 'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé peut être effectuée selon les modes tels que décrits dans la demande intitulée « Procédé de conversion d'hydrocarbures aliphatiques poly hydroxylés en chlorhydrines » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande et dont les contenus sont ici incorporés par référence. Mention particulière est faite d'un procédé de préparation d'une chlorhydrine comprenant les étapes suivantes : (a) On fait réagir un hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé , ou un mélange d'entre eux, avec un agent de chloration de façon à obtenir un mélange contenant de la chlorhydrine, des esters de chlorhydrine et de l'eau
(b) On soumet au moins une fraction du mélange obtenu à l'étape (a) à un traitement de distillation et/ou de stripping de façon à obtenir une partie concentrée en eau, en chlorhydrine et en esters de chlorhydrine. (c) On soumet au moins une fraction de la partie obtenue à l'étape (b) à une opération de séparation en présence d'au moins un additif de façon à obtenir une portion concentrée en chlorhydrine et en esters de chlorhydrine et qui contient moins de 40 % en poids d'eau. L'opération de séparation est plus particulièrement une décantation.
Dans le procédé selon l'invention, la séparation et le traitement des autres composés du milieu réactionnel peuvent être effectués selon des modes tels que décrits dans la demande intitulée « Procédé de fabrication d'une chlorhydrine par chloration d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande. Un traitement préféré consiste à soumettre une fraction des sous-produits de la réaction à une oxydation à haute température.
Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'une chlorhydrine comprenant les étapes suivantes (a) on fait réagir un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, dont la teneur en métaux alcalins et/ou alcalino -terreux est inférieure ou égale à 5 g/kg, un agent oxydant et un acide organique de façon à obtenir un mélange contenant au moins de la chlorhydrine et des sous-produits, (b) on soumet au moins une partie du mélange obtenu à l'étape (a) à un ou plusieurs traitements dans des étapes ultérieures à l'étape (a) et (c) au moins une des étapes ultérieures à l'étape (a) consiste en une oxydation à une température supérieure ou égale à 800 °C. Mention plus particulière est faite d'un procédé dans lequel dans l'étape ultérieure, on prélève une partie du mélange obtenu à l'étape (a) et on soumet cette partie à une oxydation à une température supérieure ou égale à 800 °C, pendant le prélèvement. Mention particulière est aussi faite d'un procédé dans lequel le traitement de l'étape (b) est une opération de séparation choisie parmi les opérations de décantation, de filtration, de centrifugation, d'extraction, de lavage, d'évaporation, de stripping, de distillation, d'adsorption ou les combinaisons d'au moins deux d'entre-elles. Dans le procédé selon l'invention, lorsque la chlorhydrine est le chloropropanol, celui-ci est généralement mis en œuvre sous la forme d'un mélange de composés comprenant les isomères de 1 -chloropropane-2-ol et de 2-chloropropane-l-ol. Ce mélange contient généralement plus de 1 % en poids des deux isomères, de préférence plus de 5 % en poids et de manière particulière plus de 50 %. Le mélange contient usuellement moins de 99,9 % en poids des deux isomères, de préférence moins de 95 % en poids et tout particulièrement moins de 90 % en poids. Les autres constituants du mélange peuvent être des composés provenant des procédés de fabrication du chloropropanol, tels que des réactifs résiduels, des sous-produits de réaction, des solvants et notamment de l'eau. Le rapport massique entre les isomères 1 -chloropropane-2-ol et 2-chloro- propane-1-ol est usuellement supérieur ou égal à 0,01, de préférence supérieur ou égal 0,4. Ce rapport est usuellement inférieur ou égal à 99 et de préférence inférieur ou égal à 25.
Dans le procédé selon l'invention, lorsque la chlorhydrine est le chloroéthanol, celui-ci est généralement mis en œuvre sous la forme d'un mélange de composés comprenant l'isomère 2-chloroéthanol. Ce mélange contient généralement plus de 1 % en poids de l'isomère, de préférence plus de 5 % en poids et de manière particulière plus de 50 %. Le mélange contient usuellement moins de 99,9 % en poids de l'isomère, de préférence moins de 95 % en poids et tout particulièrement moins de 90 % en poids. Les autres constituants du mélange peuvent être des composés provenant des procédés de fabrication du chloroéthanol, tels que des réactifs résiduels, des sous-produits de réaction, des solvants et notamment de l'eau. Dans le procédé selon l'invention, lorsque la chlorhydrine est le dichloropropanol, celui-ci est généralement mis en œuvre sous la forme d'un mélange de composés comprenant les isomères de l,3-dichloropropane-2-ol et de 2,3-dichloropropane-l-ol. Ce mélange contient généralement plus de 1 % en poids des deux isomères, de préférence plus de 5 % en poids et de manière particulière plus de 50 %. Le mélange contient usuellement moins de 99,9 % en poids des deux isomères, de préférence moins de 95 % en poids et tout particulièrement moins de 90 % en poids. Les autres constituants du mélange peuvent être des composés provenant des procédés de fabrication du dichloropropanol, tels que des réactifs résiduels, des sous-produits de réaction, des solvants et notamment de l'eau.
Le rapport massique entre les isomères l,3-dichloropropane-2-ol et 2,3-dichloropropane-l-ol est usuellement supérieur ou égal à 0,01, souvent, supérieur ou égal 0,4, fréquemment supérieur ou égal à 1,5, de préférence supérieur à ou égal à 3,0, de manière plus préférée supérieur ou égal à 7,0 et de manière tout particulièrement préférée supérieur ou égal à 20,0. Ce rapport est usuellement inférieur ou égal à 99 et de préférence inférieur ou égal à 25. Dans le procédé selon l'invention, lorsque la chlorhydrine est le dichloropropanol et que ce dernier est obtenu dans un procédé au départ de chlorure d'allyle, le mélange d'isomères présente un rapport massique 1,3- dichloropropane-2-ol : 2,3-dichloropropane-l-ol qui est souvent de 0,3 à 0,6, typiquement d'environ 0,5. Lorsque le dichloropropanol est obtenu dans un procédé au départ de glycérol synthétique et/ou naturel, le rapport massique 1,3 -dichloropropane-2-ol : 2,3 -dichloropropane- 1 -ol est habituellement supérieur ou égal à 1,5, de préférence supérieur à ou égal à 3,0 et tout particulièrement supérieur ou égal à 7,0. Lorsque le dichloropropanol est obtenu au départ d'alcool allylique, le rapport massique l,3-dichloropropane-2-ol : 2,3 -dichloropropane- l-ol est souvent de l'ordre de 0,1. Dans le procédé selon l'invention, l'étape de purification de l'époxyde peut être précédée d'au moins une étape de traitement chimique de l'époxyde. Ce traitement chimique peut être un lavage de l'époxyde par une solution aqueuse d'un sel métallique.
Dans le procédé selon l'invention, l'étape de purification de l'époxyde peut comprendre au moins une étape de distillation.
Dans le procédé de fabrication d'un produit organique selon l'invention, le procédé de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé comprend généralement plusieurs étapes et de préférence (a) au moins une étape de réaction entre un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, et l'agent de chloration, optionnellement en présence d'un acide organique comme catalyseur, pour obtenir un mélange contenant de la chlorhydrine et de l'eau et (b) au moins une étape de stripping et/ou de distillation d'au moins une première fraction du mélange obtenu à l'étape (a) de façon à obtenir un premier mélange concentré en chlorhydrine et en eau. De façon particulièrement préférée, le procédé de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, comprend (I) au moins une étape de décantation du mélange concentré obtenu à l'étape (b) de façon à obtenir au moins une première phase aqueuse concentrée en eau et une première phase organique concentrée en chlorhydrine.
Dans le procédé de fabrication d'un produit organique selon l'invention, le procédé de chloration de l' hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut comprendre (c) au moins une étape supplémentaire de stripping et/ou de distillation d'une deuxième fraction du mélange obtenu à l'étape (a) de façon à obtenir au moins un deuxième mélange concentré en chlorhydrine et en eau. De façon particulièrement préférée, le procédé de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, comprend (II) au moins une étape de décantation du mélange concentré obtenu à l'étape (c) de façon à obtenir au moins une deuxième phase aqueuse concentrée en eau et une deuxième phase organique concentrée en chlorhydrine.
Dans le procédé de fabrication d'un produit organique selon l'invention, le procédé de chloration l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut comprendre (d) au moins une étape supplémentaire de traitement par hydrolyse d'une troisième fraction du mélange obtenu à l'étape (a) de façon à régénérer le catalyseur acide.
Dans le procédé de fabrication d'un produit organique selon l'invention, le procédé de chloration l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, peut comprendre (e) au moins une étape supplémentaire de traitement par oxydation à une température supérieure ou égale à 800 °C d'une quatrième fraction du mélange obtenu à l'étape (a) de façon à obtenir un mélange gazeux contenant l'agent de chloration. La chlorhydrine obtenue dans le procédé selon l'invention peut contenir une teneur élevée en cétones halogénées, en particulier en chloroacétone, comme décrit dans la demande de brevet FR 05.05120 du 20/05/2005 déposée au nom de la demanderesse, et dont le contenu est ici incorporé par référence. La teneur en cétone halogénée peut être réduite en soumettant la chlorhydrine obtenue dans le procédé selon l'invention à une distillation azéotropique en présence d'eau ou en soumettant la chlorhydrine à un traitement de déshydrochloration comme décrit dans cette demande, de la page 4, ligne 1, à la page 6, ligne 35.
Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'un époxyde dans lequel des cétones halogénées sont formées comme sous-produits et qui comprend au moins un traitement d'élimination d'au moins une partie des cétones halogénées formées. Mention est plus particulièrement faite d'un procédé de fabrication d'un époxyde par déshydrochloration d'une chlorhydrine dont au moins une fraction est fabriquée par chloration d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, d'un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou d'un mélange d'entre eux, d'un traitement de déshydrochloration et d'un traitement par distillation azéotropique d'un mélange eau-cétone halogénée destinés à éliminer au moins une partie des cétones halogénées formées et d'un procédé de fabrication d'épichlorhydrine dans lequel la cétone halogénée formée est la chloroacétone.
Le procédé de fabrication d'un produit organique selon l'invention, comprend optionnellement (f) une étape de traitement de la chlorhydrine de façon à réduire la teneur en cétone halogénée de la chlorhydrine.
La chlorhydrine obtenue dans le procédé selon l'invention peut être soumise à une réaction de déshydrochloration pour produire un époxyde comme décrit dans les demandes de brevet WO 2005/054167 et FR 05.05120 déposées au nom de SOLVAY SA
La déshydrochloration de la chlorhydrine peut être effectuée comme décrit dans la demande intitulée « Procédé de fabrication d'un époxyde au départ d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé et d'un agent de chloration » déposée au nom de SOLVAY SA le même jour que la présente demande, et dont le contenu est ici incorporé par référence.
Mention particulière est faite d'un procédé de fabrication d'un époxyde dans lequel on soumet un milieu réactionnel résultant de la réaction entre un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, et un agent de chloration, le milieu réactionnel contenant au moins 10 g de chlorhydrine par kg de milieu réactionnel, à une réaction chimique ultérieure sans traitement intermédiaire.
Mention est également faite de fabrication d'un époxyde comprenant les étapes suivantes :
(a) On fait réagir un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou un mélange d'entre eux, avec un agent de chloration et un acide organique de façon à former de la chlorhydrine et des esters de chlorhydrine dans un milieu réactionnel contenant de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'eau, l'agent de chloration et l'acide organique, le milieu réactionnel contenant au moins 10 g de chlorhydrine par kg de milieu réactionnel
(b) On soumet au moins une fraction du milieu réactionnel obtenu à l'étape (a), fraction qui a la même composition que le milieu réactionnel obtenu à l'étape (a), à un ou plusieurs traitements dans des étapes ultérieures à l'étape (a) (c) On ajoute un composé basique à au moins une des étapes ultérieures à l'étape (a) pour qu'il réagisse au moins partiellement avec la chlorhydrine, les esters de chlorhydrine, l'agent de chloration et l'acide organique de façon à former de l'époxyde et des sels. Le procédé de fabrication de produits organiques selon l'invention comprend au moins un procédé d'épuration des effluents liquides aqueux et/ou organiques, issus des procédés constitutifs. Ces procédés d'épuration peuvent être physiques comme par exemple des procédés de filtration, de décantation, d'adsorption, de stripping, de distillation, d'échange d'ions, chimiques comme par exemple des procédés d'oxydation, de réduction, de précipitation, de complexation, de traitement acide ou basique ou biologiques. Pour le traitement des effluents liquides aqueux, on préfère les procédés chimiques et biologiques. Un traitement chimique par chloration en milieu basique, de préférence à un pH compris entre 7 et 12, à une température comprise entre 100 et 150 °C et pour des durées de 0,5 à 7 h, est particulièrement préféré.
Le procédé de fabrication de produits organiques selon l'invention comprend au moins un procédé d'épuration des effluents gazeux issus des procédés constitutifs. Ces procédés d'épuration peuvent être physiques comme par exemple des procédés de lavage, de condensation, d'adsorption ou chimiques comme par exemple des oxydations, des réductions, des précipitations, des complexations, et des traitements acides ou basiques. Un traitement des effluents gazeux par oxydation à haute température dans un flux d'air ou d'oxygène est préféré.
Dans le procédé selon l'invention, l'oléfine est de préférence le chlorure d'allyle, l'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé est de préférence le glycérol et la chlorhydrine est de préférence le dichloropropanol et l'époxyde est de préférence l'épichlorhdyrine.
Le procédé selon l'invention peut être suivi d'un procédé de fabrication de produits dérivés de l'oxyde d'éthylène tels que l'éthylène glycol, les di et polyéthylène glycols, les mono-, di- et les triéthanolamines, de produits dérivés de l'oxyde de propylène tels que le 1,2-propylène glycol, le dipropylène glycol, les éthers du propylène glycol et les isopropylamines et de produits dérivés de l'épichlorhydrine tels que le glycérol, les résines époxy, les élastomères synthétiques, les éthers de glycidyle et les résines polyamides.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé de fabrication d'un époxyde comprenant au moins une étape de purification de l'époxyde formé, l'époxyde étant au moins en partie fabriqué par un procédé de déshydrochloration d'une chlorhydrine, celle-ci étant au moins en partie fabriquée par un procédé de chloration d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, d'un ester d'un hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou d'un mélange d'entre eux.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'étape de purification de l'époxyde formé est précédée d'au moins une étape de traitement chimique de l'époxyde.
3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel le traitement chimique est un lavage par une solution aqueuse d'un sel métallique.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape de purification de l'époxyde comprend au moins une étape de distillation.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel au moins une fraction de la chlorhydrine est fabriquée par un procédé de chloration d'un alcool insaturé.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel au moins une fraction de la chlorhydrine est fabriquée par un procédé d'hypochloration d'une oléfine.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel au moins une partie de l'époxyde est fabriquée par un procédé d'époxydation d'une oléfine.
8. Procédé l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel le procédé de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, comprend (a) au moins une étape de réaction entre l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, et l'agent de chloration, optionnellement en présence d'un acide organique comme catalyseur, pour obtenir un mélange contenant de la chlorhydrine et de l'eau, (b) au moins une étape de stripping et/ou de distillation d'au moins une première fraction du mélange obtenu à l'étape (a) de façon à obtenir un premier mélange concentré en chlorhydrine et en eau.
9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel le procédé de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, comprend (I) au moins une étape de décantation du premier mélange concentré obtenu à l'étape (b) de façon à obtenir au moins une première phase aqueuse concentrée en eau et une première phase organique concentrée en chlorhydrine.
10. Procédé selon la revendication 8 ou 9 dans lequel le procédé de chloration l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, comprend (c) au moins une étape supplémentaire de stripping et/ou de distillation d'une deuxième fraction du mélange obtenu à l'étape (a) de façon à obtenir au moins un deuxième mélange concentré en chlorhydrine et en eau.
11. Procédé selon la revendication 10 dans lequel le procédé de chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, comprend (II) au moins une étape de décantation du deuxième mélange concentré obtenu à l'étape (c) de façon à obtenir au moins une deuxième phase aqueuse concentrée en eau et une deuxième phase organique concentrée en chlorhydrine.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 dans lequel le procédé de chloration de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, comprend (d) au moins une étape supplémentaire de traitement par hydrolyse d'une troisième fraction du mélange obtenu à l'étape (a) de façon à régénérer le catalyseur acide.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12 dans lequel le procédé de chloration de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, comprend (e) au moins une étape supplémentaire de traitement par oxydation à une température supérieure ou égale à 800 °C d'une quatrième fraction du mélange obtenu à l'étape (a) de façon à obtenir un mélange gazeux contenant l'agent de chloration.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel on forme des cétones halogénées dans le procédé de fabrication de la chlorhydrine et comprenant optionnellement (f) une étape de traitement de la chlorhydrine de façon à réduire la teneur en cétones halogénées de la chlorhydrine.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans lequel au moins une part de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est obtenue au départ de matières premières renouvelables.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 dans lequel au moins une part de l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est obtenue au départ de matières premières fossiles.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 16 dans lequel l'oléfïne est choisie parmi l'éthylène, le propylène, le chlorure d'allyle et les mélanges d'au moins deux d'entre-eux.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 dans lequel l'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé est choisi parmi l'éthylène glycol, le propylène glycol, le chloropropanediol, le glycérol et les mélanges d'au moins deux d'entre-eux.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 dans lequel la chlorhydrine est choisie parmi le chloroéthanol, le chloropropanol, le chloropropanediol, le dichloropropanol et les mélanges d'au moins deux d'entre- eux..
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 19 dans lequel l'époxyde est choisi parmi l'oxyde d'éthylène, l'oxyde de propylène, le glycidol, l'épichlorhydrine et les mélanges d'au moins deux d'entre-eux.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 20 dans lequel l'oléfine est le chlorure d'allyle, l'hydrocarbure aliphatique polyhydroxylé est le glycérol et la chlorhydrine est le dichloropropanol et l'époxyde est l'épichlorhdyrine.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 dans lequel la chloration de l'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, de l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou du mélange d'entre eux, est réalisée avec un agent de chloration contenant du chlorure d'hydrogène.
23. Procédé selon la revendication 22 dans lequel au moins une portion du chlorure d'hydrogène est issue d'un procédé de fabrication de chlorure d'allyle, d'un procédé de fabrication de chlorométhanes, d'un procédé de chlorinolyse et/ou d'un procédé d'oxydation de composés chlorés à une température supérieure à 850 °C.
24. Procédé selon la revendication 22 ou 23 dans lequel le chlorure d'hydrogène est une combinaison de chlorure d'hydrogène gazeux et d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène, ou une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène.
25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24 dans lequel l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, l'ester d'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, ou le mélange d'entre eux, est soumis à un traitement d'épuration de façon à réduire la teneur en eau, en sels et/ou en composés organiques qui ne sont pas l 'hydrocarbure aliphatique poly hydroxylé, avant le procédé de chloration.
26. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 25 comprenant au moins un procédé d'épuration des effluents liquides aqueux et/ou organiques.
27. Procédé selon la revendication 26 dans lequel le traitement d'épuration des effluents liquides aqueux comprend au moins un traitement chimique par chloration ou un traitement biologique.
28. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 27 comprenant au moins un procédé d'épuration des effluents gazeux.
29. Procédé selon la revendication 28 dans lequel le traitement d'épuration comprend au moins un traitement par oxydation à une température supérieure ou égale à 800 °C en présence d'air.
30. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 29 suivi d'une fabrication d'éthylène glycol, de di et polyéthylène glycols, de mono-, di- et de triéthanolamines, de 1,2-propylène glycol, de dipropylène glycol, d'éthers du propylène glycol, de isopropylamines, de glycérol, de polyglycérols, de résines époxy, d'élastomères synthétiques, d'éthers de glycidyle et de résines polyamides.
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