WO2015124856A1 - Procede de production d'acide acrylique bio-source - Google Patents

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Michel Fauconet
Sandeep Jain
Stephen TLATLIK
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Abstract

La présente invention concerne la fabrication d'acide acrylique bio-sourcé à partir de glycérol comme matière première, le terme acide bio-sourcé indiquant que l'acide acrylique est essentiellement fondé sur une source de carbone d'origine naturelle. Elle a plus particulièrement pour objet un procédé de récupération/purification dudit acide dans une installation compacte sans mettre en œuvre de solvant organique, ainsi qu'un procédé de fabrication d'acide acrylique à partir de glycérol intégrant ce processus de récupération/purification. Ce procédé est basé notamment sur l'obtention d'un effluent réactionnel gazeux d'acide acrylique brut minimisant le rapport massique eau/acide acrylique permettant de résoudre en amont l'essentiel des problèmes posés par la présence d'eau et des impuretés dans un processus de récupération/purification sans solvant.

Description

PROCEDE DE PRODUCTION D'ACIDE ACRYLIQUE BIO-SOURCE
Les travaux menant à la présente invention ont bénéficié d'un soutien financier du septième programme-cadre de la Communauté européenne en vertu de la convention de subvention n°228867.
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne la fabrication d'acide acrylique bio-sourcé à partir de glycérol comme matière première, le terme acide bio-sourcé indiquant que l'acide acrylique est essentiellement fondé sur une source de carbone d'origine naturelle.
Elle a plus particulièrement pour objet un procédé de récupération/purification dudit acide dans une installation compacte sans mettre en œuvre de solvant organique, ainsi qu'un procédé de fabrication d'acide acrylique à partir de glycérol intégrant ce processus de récupération/purification. Le procédé présente en outre l'avantage de conduire à une qualité d'acide acrylique apte à être soumise à un traitement classique de purification ultime par cristallisation, et de préserver l'environnement en limitant les rejets aqueux et la consommation d'énergie. ARRIERE-PLAN TECHNIQUE ET PROBLEME TECHNIQUE
L'acide acrylique est une matière première très importante qui peut être utilisée directement pour obtenir un polymère d'acide acrylique ou, après estérifïcation avec des alcools, pour produire un polymère de l'ester correspondant. Ces polymères sont utilisés tels quels ou en tant que copolymères dans des domaines aussi variés que l'hygiène (par exemple dans la production de superabsorbants), les détergents, les peintures, les vernis, les adhésifs, le papier, les textiles, le cuir, etc.
Les industriels ont développé depuis des décennies des procédés de synthèse de l'acide acrylique.
Le procédé, qui aujourd'hui est le plus largement exploité industriellement, met en œuvre une réaction d'oxydation catalytique du propylène à l'aide d'oxygène ou d'un mélange contenant de l'oxygène.
Cette réaction est conduite généralement en phase gazeuse, et le plus souvent en deux étapes : la première étape réalise l'oxydation sensiblement quantitative du propylène en un mélange riche en acroléine, puis, lors de la deuxième étape réalise l'oxydation sélective de l'acroléine en acide acrylique. Les conditions de réaction de ces deux étapes, réalisées dans deux réacteurs en série ou dans un seul réacteur contenant les 2 étages de réaction en série, sont différentes et nécessitent des catalyseurs adaptés à la réaction ; il n'est cependant pas nécessaire d'isoler l'acroléine intermédiaire au cours de ce procédé en deux étapes.
Les matières premières utilisées dans ce procédé sont issues du pétrole ou de gaz naturel, et par conséquent l'acide acrylique est constitué d'une matière première carbonée fossile non renouvelable. En outre, les procédés d'extraction, purification et synthèse des matières premières ainsi que les processus de destruction en fin de cycle des produits finis fabriqués à base de ces matières premières fossiles génèrent du dioxyde de carbone, ce dernier étant par ailleurs aussi un sous-produit direct des réactions d'oxydation du propylène en acroléine puis d'acroléine en acide acrylique. Tout ceci contribue à l'accroissement de la concentration des gaz à effets de serre dans l'atmosphère. Dans le cadre des engagements de la plupart des pays industrialisés à réduire les émissions de gaz à effet de serre, il apparaît particulièrement important de fabriquer de nouveaux produits à base de matière première renouvelable contribuant à réduire ces effets environnementaux.
Ainsi, pour limiter l'impact écologique des procédés de production classiques d'acide acrylique, des procédés alternatifs utilisant des matières premières naturelles renouvelables, procédés dits « bio-sourcés », ont été développés récemment.
II s'agit par exemple de procédés utilisant le glycérol (appelé aussi glycérine) comme matière première. Le glycérol est principalement issu de la méthanolyse des huiles végétales en même temps que les esters méthyliques qui sont, eux, employés notamment comme carburants ou combustibles dans le gazole et le fioul domestique. Le glycérol est disponible à grande échelle.
La transformation du glycérol en acide acrylique s'effectue en deux étapes, à savoir l'obtention de l'acroléine par déshydratation de glycérol, qui est notamment décrite dans les documents US 5,387,720, WO 06/087083, ou WO 06/087084, suivie d'une oxydation « classique » de l'acroléine pour obtenir l'acide acrylique.
La première étape de la fabrication d'acide acrylique à partir de glycérol conduit au même composé intermédiaire que le procédé de fabrication conventionnel à partir de propylène, à savoir l'acroléine, selon la réaction :
CH2OH-CHOH-CH2OH CH2=CH-CHO + 2H20
qui est suivie de la deuxième étape d'oxydation selon la réaction
CH2=CH-CHO + ½ 02 CH2=CH-COOH
Les demandes de brevet EP 1710227, WO2006/136336 et WO2006/092272 décrivent de tels procédés de synthèse d'acide acrylique à partir de glycérol comportant l'étape de déshydratation en phase gaz en présence de catalyseurs constitués par des oxydes minéraux (mixtes ou non) à base d'aluminium, titane, zirconium, vanadium, etc., et l'étape d'oxydation en phase gaz de l'acroléine ainsi synthétisé en présence de catalyseurs à base d'oxydes de fer, molybdène, cuivre etc., seuls ou en combinaison sous forme d'oxydes mixtes.
Différents travaux ont par ailleurs été menés plus récemment sur de nouveaux catalyseurs afin d'optimiser la réaction de déshydratation de glycérol en phase gaz (WO 2009/128555 ; WO 2010/046227 ; WO 2011/033689).
Ce procédé bio-sourcé de synthèse d'acide acrylique à partir de glycérol présente une grande analogie avec le procédé de synthèse à partir du propylène dans la mesure où le produit intermédiaire, l'acroléine, issu de la première étape est le même, et que la seconde étape est conduite dans les mêmes conditions opératoires.
Cependant, la réaction de déshydratation de première étape, est différente de la réaction d'oxydation du propylène du procédé habituel. En effet, la réaction de déshydratation menée en phase gaz est conduite au moyen de catalyseurs solides différents de ceux utilisés pour l'oxydation du propylène et généralement à partir de glycérol en solution aqueuse. L'effluent riche en acroléine issu de la première étape de déshydratation, destiné à alimenter la seconde étape d'oxydation de l'acroléine en acide acrylique, contient ainsi une quantité plus importante d'eau (liée à la charge de glycérol en solution aqueuse et à la réaction elle-même), risquant de dégrader le catalyseur de second étage, et présente en outre des différences sensibles en matière de sous-produits (nature et teneur) découlant des mécanismes réactionnels différents mis en jeu et se concrétisant par des sélectivités différentes dans chacune des deux voies.
Des améliorations ont été apportées pour éliminer une partie de l'eau présente dans le gaz issu de la première étape de déshydratation, de façon à éviter une désactivation du catalyseur mis en œuvre dans la deuxième étape d'oxydation par volatilisation de certains éléments constitutifs de ce catalyseur en présence d'eau. Cette étape supplémentaire, telle que celle décrite dans la demande de brevet WO 08/087315 au nom de la Société Déposante, consiste en une condensation partielle de l'eau, (généralement de 20 à 95% de l'eau présente), conduite avec un refroidissement à une température permettant d'obtenir, après élimination de la phase condensée, un flux gazeux contenant de l'eau et de l'acroléine dans un ratio molaire compatible avec la réaction catalytique d'oxydation de l'acroléine en acide acrylique, tout en évitant une dégradation du catalyseur de 2eme étage. Cette condensation partielle de l'eau permet en outre d'éliminer simultanément une partie des impuretés « lourdes » formées lors de la réaction de déshydratation. Les impuretés formées lors cette première étape de déshydratation sont, outre l'oxygène, l'azote et l'eau introduits dans le mélange d'alimentation ou formés pendant cette étape, des composés plus légers que l'acroléine, comme le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le propionaldéhyde et le méthylglyoxal, et des impuretés plus lourdes que l'acroléine, comme des traces de glycérol non converti, de l'acide acétique, de l'acide acrylique, de l'acide propionique et des composés lourds présents dans le glycérol utilisé comme matière première ainsi que des produits de réaction comme l'hydroxypropionaldéhyde, l'hydroxyacétone, le phénol, des produits de polycondensation du glycérol, des éthers de glycérol cycliques, des acetals, dioxanes et dioxolanes.
La seconde étape, à savoir l'étape d'oxydation de l'acroléine en acide acrylique, est généralement conduite dans des conditions opératoires voisines de celles utilisées pour l'acroléine provenant de propylène.
Le mélange gazeux issu de la 2ème étape (réaction d'oxydation) est constitué, en dehors de l'acide acrylique :
- des impuretés issues de la première étape de réaction qui n'ont pas réagi
- de composés légers incondensables dans les conditions de températures et de pression habituellement mises en œuvre, non transformés dans la lere étape ou formés dans la seconde étape : azote, oxygène non converti, monoxyde et dioxyde de carbone formés en faible quantité par oxydation ultime ou tournant en rond, par recyclage, dans le procédé ;
- de composés légers condensables non transformés dans la lere étape ou formés dans la seconde étape : l'eau, l'acroléine non converti, des aldéhydes légers, comme le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, l'acide formique, l'acide acétique ou l'acide propionique ; - de composés lourds : furfuraldéhyde, benzaldéhyde, acide et anhydride maléique, acide benzoïque, acide 2-buténoïque, phénol, protoanémonine.
Le second stade de la fabrication consiste à récupérer l'acide acrylique contenu dans cet effluent gazeux pour le transformer en un grade d'acide acrylique compatible avec son utilisation finale. En effet, la qualité de l'acide acrylique, c'est-à-dire sa teneur en différentes impuretés, jouant un grand rôle dans les processus de polymérisation ultérieurs, les industriels fabriquant cet acide acrylique sont conduits à mettre en jeu toute une série d'étapes de purification, tenant compte des teneurs plus importantes en certaines impuretés ou de la présence d'impuretés différentes, comparativement au procédé classique d'oxydation du propylène.
La première étape de cette phase de récupération/purification consiste en une extraction de l'acide acrylique par absorption à contre-courant dans un solvant, généralement de l'eau amenée par une source extérieure et/ou provenant du procédé. Les quantités d'eau et de mélange réactionnel gazeux sont telles que la teneur massique en acide acrylique dans la solution aqueuse brute produite est de l'ordre de 40 à 80%.
Le document WO 2010/031949 au nom de la Société Déposante, décrit un procédé de fabrication d'acide acrylique de grade polymère en utilisant le glycérol comme matière première qui est transformé en acide acrylique en deux étapes - déshydratation et oxydation - telles que mentionnées précédemment, suivies d'un processus global de purification de la solution aqueuse d'acide acrylique brute produite par absorption de l'effluent gazeux dans l'eau. Ce processus global comporte une combinaison d'étapes, notamment la déshydratation de la solution aqueuse en présence d'un solvant non miscible à l'eau mais susceptible de former avec l'eau un azéotrope ; l'élimination des composés légers, en particulier l'acide acétique et l'acide formique, par distillation ; l'élimination des impuretés lourdes par distillation, pour obtenir une qualité d'acide acrylique de grade "technique"; l'élimination de certaines impuretés résiduelles, en particulier les aldéhydes encore présents, par traitement chimique.
Dans le document WO 2011/010035, la dernière étape de purification de l'acide acrylique bio-sourcé pour atteindre une qualité d'acide acrylique qu'on appelle habituellement acide acrylique glacial AAg, est une séparation par cristallisation fractionnée appliquée à l'un des effluents issus de la chaîne de purification de l'acide acrylique, la localisation de cette étape finale de cristallisation pouvant dépendre de la charge initiale traitée, la nature et la source du glycérol utilisé dans le procédé, des spécifications de pureté à atteindre pour l'acide acrylique final, ou enfin de critères économiques.
Ces procédés posent néanmoins un problème économique très important en raison de l'énergie coûteuse nécessaire à l'élimination de l'eau utilisée comme solvant d'absorption (ou extraction) de l'acide acrylique dans la mesure où l'élimination de l'eau est réalisée par distillation avec un tiers solvant azéotropique, et du nombre important de colonnes de distillation dont il est nécessaire d'adapter le fonctionnement en présence d'inhibiteurs de polymérisation, afin d'optimiser la séparation et l'élimination des sous-produits.
Alternativement à ces procédés qui utilisent l'eau comme solvant absorbant de l'acide acrylique présent dans le flux gazeux issu de la seconde étape (étape d'oxydation de l'acroléine), les documents WO 2011/114051 et WO 2011/010036 décrivent des procédés de fabrication d'acide acrylique bio-sourcé conjuguant une étape d'absorption de l'acide acrylique par un solvant lourd hydrophobe en sortie du réacteur d'oxydation et une phase de purification à plusieurs étapes conduisant à l'acide acrylique purifié. De tels procédés ne permettent cependant pas de pallier les inconvénients inhérents à la mise en œuvre du glycérol comme matière première en termes de sous-produits à éliminer, et à la complexité des étapes par distillation à combiner.
Il subsiste donc un besoin de disposer d'un procédé de fabrication d'un acide acrylique bio-sourcé à partir de glycérol répondant à des normes de qualité permettant son utilisation dans la fabrication d'une gamme étendue de polymères, sans toutefois nécessiter une purification sophistiquée et donc coûteuse.
Récemment, de nouvelles technologies « sans solvant » de récupération/purification d'acide acrylique sont apparues, impliquant un nombre réduit d'étapes de purification et supprimant l'introduction de solvant organique externe.
On peut citer par exemple le brevet US 6,498,272 qui décrit un procédé de préparation d'acide acrylique à partir de propane et/ou propylène dans lequel le mélange réactionnel gazeux est d'abord refroidi dans une première section, puis envoyé dans une colonne unique pour purification. Une condensation fractionnée est réalisée avec récupération de l'acide acrylique brut par soutirage latéral, et récupération des sous- produits lourds en pied de colonne, qui sont soumis ensuite à un craquage thermique en vue d'un recyclage à la section de refroidissement.
Dans le procédé de production d'acide acrylique décrit dans le brevet US 7,151,194, le mélange réactionnel gazeux est envoyé dans une colonne d'absorption et mis en contact avec de l'eau, pour obtenir une solution aqueuse d'acide acrylique, qui est ensuite distillée en l'absence de solvant azéotropique, pour obtenir en pied ou en soutirage latéral de la colonne de distillation, un flux d'acide acrylique brut qui est envoyé ensuite sur une unité de purification par cristallisation.
Le brevet EP 2 066 613 décrit un procédé de récupération d'acide acrylique sans utiliser de solvant azéotropique et ne mettant en œuvre que deux colonnes de purification du mélange réactionnel gazeux refroidi : a) une colonne de déshydratation où le flux gazeux distillé en tête est condensé et renvoyé à la colonne de déshydratation sous forme de reflux pour absorber l'acide acrylique, b) et une colonne de finition alimentée par le flux de pied de la première colonne, dans laquelle, i) l'eau et l'acide acétique résiduels sont distillés en tête et recyclés en pied de la première colonne, ii) un flux comprenant les sous-produits lourds et de l'acide acrylique est éliminé en pied pour être utilisé éventuellement pour la production d'esters acryliques, et iii) un flux d'acide acrylique de grade technique est récupéré par soutirage latéral sous forme de liquide ou de vapeur. Dans ce procédé, une partie des flux est renvoyée avantageusement aux dispositifs de chauffage/rebouilleur de la colonne de déshydratation ou utilisée pour refroidir le mélange réactionnel gazeux, ce qui permet d'optimiser les besoins énergétiques du procédé. L'acide acrylique technique obtenu est de pureté supérieure à 98,5% et contient moins de 0,5% d'eau et moins de 0,4% d'acide acétique. Il peut être purifié en outre par cristallisation pour produire de l'acide acrylique glacial.
Les procédés « sans solvant » précités sont adaptés à la purification de mélange réactionnel gazeux comprenant de l'acide acrylique, le mélange étant obtenu par oxydation d'acroléine issue de propylène.
Dans le cas où l'acroléine est produite par déshydratation de glycérol, le mélange réactionnel gazeux comprend, outre l'acide acrylique, une teneur généralement plus importante en eau et en sous-produits, en particulier une teneur plus importante en acide acétique (rapport massique acide acétique/acide acrylique généralement > 6%>), et en acide propionique qui provient de l'oxydation du propionaldéhyde généré en quantité importante lors de la déshydratation du glycérol (rapport massique acide propionique/acide acrylique généralement >0,5%>).
Il a ainsi été proposé dans le document EP 2 371 801, de récupérer selon un procédé « sans solvant » de l'acide acrylique préparé par réaction d'oxy- déhydrogénation d'un flux comprenant de l'acroléine et du propionaldéhyde obtenu par déshydratation de glycérol. Dans l'exemple 11 de ce document, le mélange réactionnel gazeux contenant de l'acroléine et du propionaldéhyde est oxydé en acide acrylique dans un réacteur catalytique, et le flux gazeux contenant l'acide acrylique subit une condensation à basse température de façon à récupérer un mélange qui contient 62% d'acide acrylique et 32% d'eau, et à éliminer les gaz incondensables. Ce n'est que dans une deuxième étape de purification que l'on opère la séparation par distillation de l'acide acrylique et de l'eau en récupérant en pied de la colonne un flux enrichi en acide acrylique (86,6%) et appauvri en eau (10,9%), qui peut ensuite subir une étape de cristallisation. Ce procédé est coûteux en énergie et ne permet pas de récupérer l'acide acrylique avec un bon rendement.
Dans le document US 2012/0071620 relatif à une méthode de cristallisation d'acide acrylique, le flux d'acroléine produit à partir de glycérol est débarrassé de l'essentiel des sous-produits lourds phénol et hydroxy-acétone avant d'être soumis à l'étape d'oxydation pour produire un flux d'acide acrylique qui, après condensation, est soumis directement à la méthode de cristallisation. Les problèmes inhérents à la présence d'eau en quantité importante dans les différents flux ne sont pas évoqués dans ce document.
Même si l'état de la technique décrit différentes méthodes utilisables dans un procédé de purification sans solvant de l'acide acrylique, il ne peut être établi selon l'art antérieur que la combinaison de ces méthodes permettrait d'obtenir - avec un bon rendement et une faible consommation d'énergie - un acide acrylique bio-sourcé répondant aux spécifications des utilisateurs, en raison des inconvénients inhérents à la mise en œuvre de glycérol comme matière première.
La Société déposante a en effet constaté que ces procédés ne peuvent pas être appliqués directement à un mélange réactionnel contenant de l'acide acrylique obtenu par oxydation d'acroléine utilisant le glycérol comme matière première. Par exemple, en soumettant un effluent gazeux d'acide acrylique brut issu d'un procédé ex-glycérol, ledit effluent contenant un ratio massique eau/acide acrylique supérieur à 2, à une colonne de déshydratation telle que celle présente dans le procédé décrit dans le document EP 2 066 613, il n'a pas été possible d'éliminer l'eau en tête de colonne sans perdre simultanément une quantité importante d'acide acrylique, à moins d'utiliser une colonne surdimensionnée mais entraînant un investissement coûteux.
Il a maintenant été découvert un procédé de fabrication d'acide acrylique bio- sourcé à partir de glycérol intégrant un processus simplifié de récupération/purification sans solvant, et conduisant d'une part, à une qualité d'acide acrylique apte à être soumise à un traitement classique de purification ultime par cristallisation, et d'autre part à des flux valorisables. Ce procédé est basé notamment sur l'obtention d'un effluent réactionnel gazeux d'acide acrylique brut minimisant le rapport massique eau/acide acrylique permettant de résoudre en amont l'essentiel des problèmes posés par la présence d'eau et des impuretés dans un processus de récupération/purification sans solvant.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention concerne en premier lieu un procédé de récupération d'acide acrylique bio-sourcé à partir d'un mélange réactionnel gazeux obtenu par oxydation en phase gazeuse d'un flux contenant de l'acroléine généré par une réaction de déshydratation de glycérol dans un premier réacteur, caractérisé en ce que ledit mélange réactionnel gazeux comporte un rapport massique eau/acide acrylique inférieur à 1,6 , et en ce que le procédé comprend au moins les étapes suivantes :
i) on soumet le mélange réactionnel gazeux à une déshydratation dans une première colonne dite colonne de déshydratation, conduisant à un flux de tête dont une partie est condensée et renvoyée à la colonne de déshydratation sous forme de reflux, et à un flux de pied ;
ii) on soumet au moins en partie le flux de pied de colonne de déshydratation à une distillation dans une seconde colonne dite colonne de purification, conduisant à un flux de tête qui est condensé au moins en partie et renvoyé dans la colonne de déshydratation, et à un flux de pied contenant des composés lourds ; iii) on récupère par soutirage latéral à partir de la colonne de purification, un flux comportant plus de 98 % en poids d'acide acrylique.
Selon certains modes de réalisation particuliers, l'invention présente également une , de préférence, plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous :
le mélange réactionnel gazeux comporte un rapport massique eau/acide acrylique compris entre 0,3 et 1,5 et de préférence entre 0,3 et 1,2 et de préférence entre 0,4 et 1,1 ;
le flux d'acide acrylique récupéré à l'étape iii) contient moins de 1,5%, de préférence moins de 0,5%, plus particulièrement moins de 0,2%> en poids d'acide acétique, et moins de 1%>, de préférence moins de 0,5%>, plus particulièrement, moins de 0,3%> en poids d'eau ;
un (ou des) inhibiteur(s) de polymérisation est (sont) ajouté(s) au cours du procédé ;
le mélange réactionnel est préalablement refroidi de façon à éliminer au moins une partie de sa chaleur sensible, pour former un mélange réactionnel gazeux refroidi ;
le mélange réactionnel gazeux préalablement refroidi ou non est partiellement condensé à l'aide d'un condenseur interne à la colonne de déshydratation ;
le mélange réactionnel gazeux préalablement refroidi ou non est en partie condensé à l'aide d'un condenseur externe à la colonne de déshydratation ;
au moins une partie du flux de pied de la colonne de déshydratation est envoyée dans un échangeur de chaleur, qui peut être un rebouilleur ou refroidisseur, avant d'être renvoyée vers la colonne de déshydratation ; une partie du flux de pied de colonne de déshydratation est mise en contact direct avec le mélange réactionnel gazeux préalablement refroidi ou non et le flux résultant est envoyé à l'étape i) ; au moins une partie du flux de tête de la colonne de déshydratation est envoyée vers l'étape de déshydratation du glycérol ;
au moins une partie du flux de tête de la colonne de déshydratation est envoyée vers l'étape d'oxydation de l'acroléine ;
au moins une partie du flux de tête de la colonne de déshydratation est soumise à un traitement d'oxydation ;
l'énergie produite par le traitement d'oxydation de tout ou partie du flux de tête de la colonne de déshydratation est utilisée pour vaporiser le glycérol préalablement à la réaction de déshydratation dans le premier réacteur ;
au moins une partie du flux de pied de la colonne de déshydratation passe dans un bac intermédiaire avant de pénétrer dans la colonne de purification ;
au moins une partie du flux de pied de colonne de déshydratation est envoyé en tête de la colonne de purification ;
au moins une partie du flux de pied de colonne de déshydratation est envoyé entre la tête et le soutirage latéral de la colonne de purification ;
le flux de tête de la colonne de purification est envoyé au moins en partie, de préférence en totalité, dans un condenseur, le flux sortant du condenseur étant renvoyé en partie ou en totalité vers la colonne de déshydratation ;
au moins une partie du flux de pied de la colonne de purification est amenée à un dispositif de chauffage/rebouilleur de la colonne de purification ;
au moins une partie du flux de pied de la colonne de purification est valorisée dans une unité de productions d'esters acryliques ;
au moins une partie du flux de pied de la colonne de purification est soumise à une étape de décomposition thermique des dérivés d'addition de Michael pour produire de l'acide acrylique ;
au moins une partie du flux soutiré latéralement de la colonne de purification est soumis à un traitement par cristallisation ;
au moins une partie du flux soutiré latéralement de la colonne de purification est soumis à une purification par distillation, éventuellement couplée avec un traitement de cristallisation.
Le procédé selon l'invention permet de minimiser la perte d'acide acrylique au cours du processus de purification, en particulier au niveau de la partie de flux qui n'est pas condensé en tête de la colonne de déshydratation.
Le procédé selon l'invention est avantageux en terme de coût en énergie, grâce à la récupération d'énergie provenant de l'oxydation d'acide acétique produit en plus grande quantité dans un procédé utilisant comme matière première le glycérol que dans un procédé utilisant le propylène ; de plus, l'acide acétique est sous forme d'un mélange gazeux qui peut être directement incinéré sans revaporisation d'un flux liquide comme dans un procédé classique de purification utilisant un solvant azéotropique. Ces avantages techniques, et de surcroit économiques, ne sont pas suggérés dans l'art antérieur, et ne peuvent se déduire directement de la combinaison des procédés existants. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'acide acrylique bio-sourcé comprenant au moins les étapes suivantes :
a) on soumet du glycérol à une réaction de déshydratation dans un premier réacteur pour obtenir un flux aqueux contenant de l'acroléine ;
b) on soumet le flux issu de l'étape a) à une étape de séparation, conduisant à une phase aqueuse appauvrie en acroléine et un flux gazeux riche en acroléine et appauvri en eau ;
c) on soumet ledit flux riche en acroléine à une réaction d'oxydation catalytique en phase gazeuse dans un second réacteur pour obtenir un mélange réactionnel gazeux contenant de l'acide acrylique dans un rapport massique eau/acide acrylique inférieur à 1,6, de préférence compris entre 0,3 et 1,5 et de préférence entre 0,3 et 1,2, et plus particulièrement entre 0,4 et 1,1 ;
d) on soumet ledit mélange réactionnel gazeux au procédé de récupération d'acide acrylique bio-sourcé tel que défini par les étapes i) à iii) précédentes ;
ledit procédé étant caractérisé en ce que les conditions la séparation de l'étape b) sont adaptées pour atteindre le rapport massique eau/acide acrylique désiré dans l'étape c).
Selon un mode de réalisation de l'invention, la séparation de l'étape b) est une condensation partielle réalisée à une pression comprise entre 105 et 5.105 Pa et de préférence entre 105 et 2.105, et à une température comprise entre 40°C et 90°C, de préférence entre 40°C et 70°C, et plus particulièrement entre 45 et 60°C.
On préfère que la réaction de la déshydratation du glycérol soit effectuée en phase gazeuse.
Selon certains modes de réalisation particuliers, le procédé de fabrication d'acide acrylique selon l'invention présente également une ou, de préférence, plusieurs des caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous en plus de celles déjà mentionnées pour le procédé de récupération/purification d'acide acrylique de l'invention :
préalablement à l'étape a), le glycérol est vaporisé ;
au moins une partie de la phase aqueuse appauvrie en acroléine de l'étape b) est recyclée à l'étape a) ; au moins une partie de la phase aqueuse appauvrie en acroléine de l'étape b) est soumise à un traitement par oxydation avant d'être recyclée à l'étape a) ;
l'énergie produite par le traitement d'oxydation de la phase aqueuse appauvrie en acroléine de l'étape b) est utilisée pour vaporiser le glycérol préalablement à la réaction de déshydratation de l'étape a).
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique liés à la mise en œuvre d'une matière renouvelable telle que le glycérol et/ou à la complexité des procédés que nécessite l'obtention d'un acide acrylique purifié. Elle fournit plus particulièrement un procédé de production d'acide acrylique produit à partir de glycérol dans une installation compacte et exempte de solvant organique externe, tout en permettant un contrôle optimal des conditions opératoires, une optimisation énergétique et une optimisation du rendement en acide acrylique, ainsi que le recyclage de flux valorisables.
Ceci peut être accompli grâce à la maîtrise de la teneur en eau du mélange réactionnel gazeux contenant l'acide acrylique, soumis au procédé de récupération/purification, notamment la maîtrise de la teneur en eau au cours de la production dudit mélange réactionnel.
De plus, la maîtrise de la teneur en eau se combine avantageusement avec l'élimination du méthylglyoxal, qui est une impureté générée spécifiquement à partir du glycérol ; la présence de méthylglyoxal lors de l'étape d'oxydation du flux riche en acroléine peut générer de l'acide acétique, de l'acide formique et de l'acide propionique et conduit de surcroit à un encrassement et bouchage du lit catalytique d'oxydation. Ce problème, ainsi que la solution apportée par la présente invention, n'ont jamais été suggérés dans l'art antérieur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Le mélange réactionnel gazeux soumis au procédé de récupération d'acide acrylique bio-sourcé selon l'invention est obtenu par oxydation en phase gazeuse d'un flux généré par une réaction de déshydratation de glycérol selon le schéma réactionnel suivant :
CH2OH-CHOH-CH2OH CH2=CH-CHO + 2H20
CH2=CH-CHO + ½ 02 CH2=CH-COOH L'application de ces 2 réactions successives, passant par la formation d'acroléine, conduit à un mélange réactionnel gazeux comportant essentiellement de l'acide acrylique, des composés légers incondensables (azote, oxygène non converti, CO, C02,, argon), de l'eau générée par la réaction de déshydratation ou présente comme diluant du glycérol, l'acroléine non converti, et différents sous-produits présentant des points d'ébullition inférieurs (dits composés légers) ou supérieurs (dits composés lourds) à ceux de l'acide acrylique, tels que des aldéhydes, comme le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, le furfuraldéhyde, le benzaldéhyde, ou des acides comme l'acide formique, l'acide acétique, l'acide propionique, l'acide et anhydride maléique, l'acide benzoïque, ou l'acide 2-butenoïque, et d'autres composés lourds comme le phénol.
Selon l'invention, on applique le procédé de récupération/purification sans solvant organique externe à un mélange réactionnel gazeux comportant un rapport massique eau/acide acrylique inférieur à 1,6, de préférence compris entre 0,3 et 1,5 et de préférence entre 0,3 et 1,2 et plus particulièrement entre 0,4 et 1,1.
Dans une étape i), le mélange réactionnel gazeux est soumis à une déshydratation dans une première colonne dite colonne de déshydratation, conduisant à un flux de tête dont une partie est condensée et renvoyée à la colonne de déshydratation sous forme de reflux, et à un flux de pied.
Selon le procédé de l'invention, le mélange réactionnel gazeux, généralement obtenu en tant que mélange surchauffé à une température supérieure à 280°C, peut être refroidi directement dans la colonne de déshydratation, ou peut être refroidi préalablement à l'étape i) de déshydratation, notamment jusqu'à une température inférieure à 250°C, de préférence inférieure à 190°C.
Le but de l'étape i) est d'éliminer dans un flux de tête l'essentiel de l'eau présente dans le mélange réactionnel, mais aussi les composés légers incondensables et les composés légers condensables, en particulier l'acide acétique. La colonne de déshydratation fonctionne, au moins partiellement, comme une colonne de distillation. Elle est alimentée dans sa partie inférieure par le mélange réactionnel. Elle génère un flux de tête comprenant l'essentiel de l'eau et des composés légers, ce flux de tête étant appauvri en acide acrylique, et un flux de pied comprenant l'essentiel de l'acide acrylique avec des sous-produits lourds.
Avantageusement, la colonne de déshydratation fonctionne à la pression atmosphérique ou légèrement supérieure, jusque 1,5 105 Pa.
Avantageusement, la température dans la partie supérieure de la colonne de déshydratation est d'au moins 40°C, de préférence est comprise entre 40°C et 80°C. La température du flux de pied de la colonne de déshydratation ne dépasse pas de préférence 120°C.
Le flux de tête de la colonne de déshydratation est condensé en partie et le condensât produit est recyclé au moins en partie à la colonne de déshydratation sous forme de reflux pour absorber l'acide acrylique. Le(s) condenseur(s) de tête peu(ven)t être interne(s) ou externe(s) à la colonne de déshydratation, et de type échangeur tubulaire, ou échangeur à plaque ou tout autre type d'échangeur connu de l'homme de l'art.
Le flux gazeux sortant du(des) condenseur(s) de tête, qui contient les composés incondensables, et de faibles quantités d'acide acrylique et de vapeur d'eau, est envoyé partiellement ou totalement à un dispositif d'épuration tel un oxydeur thermique ou catalytique, et peut aussi être recyclé en partie vers d'autres étapes du procédé, telle l'étape de déshydratation du glycérol ou l'étape d'oxydation de l'acroléine. Le flux gazeux sortant du dispositif d'épuration peut être rejeté à l'atmosphère ou recyclé vers d'autres étapes du procédé, telle l'étape de déshydratation du glycérol ou l'étape d'oxydation de l'acroléine.
Selon un mode de réalisation, la totalité du flux de tête de la colonne de déshydratation est envoyée dans le(s) condenseur(s) de tête.
Selon un autre mode de réalisation, une partie du flux gazeux de tête de colonne de déshydratation est éliminée et l'autre partie est envoyée vers un condenseur de tête. Les vapeurs sont alors directement refroidies dans le condenseur ou indirectement dans un équipement favorisant le contact entre la phase gazeuse et une phase liquide, qui peut être générée par la condensation des dites vapeurs et / ou par ajout d'eau externe. Selon un mode de réalisation, l'étape de déshydratation comporte une fonction de refroidissement en plus du condenseur de tête. Cette fonction de refroidissement peut être assurée par un ou plusieurs dispositifs d'échange de chaleur situés à l'intérieur de la colonne entre la tête et le pied de la colonne, ou à l'extérieur de la colonne de déshydratation sur un prélèvement d'un flux liquide ou gazeux ou biphasique dans la colonne ou en pied de la colonne, qui est ensuite réinjecté dans la colonne après refroidissement, ou par combinaison de ces techniques.
Tout type d'appareil de refroidissement connu de l'homme de l'art peut être utilisé, comme des échangeurs tubulaires, à plaques, à ailettes, ou tout type d'équipement permettant de mettre en contact une phase gaz chaude avec une phase liquide froide, soit par contact direct du flux gazeux chaud avec le flux liquide froid dispersé, par exemple à l'aide de buses, soit par contact à travers des plateaux ou garnissages de tous types connus de l'homme de l'art, etc. Selon l'invention, l'essentiel de l'eau présente dans le mélange réactionnel gazeux comprenant l'acide acrylique est éliminé au cours de l'étape i) sans qu'il n'y ait de perte excessive d'acide acrylique dans le flux de tête. La teneur en eau dans le flux de pied de la colonne de déshydratation est généralement inférieure à 10%, de préférence inférieure à 7%. La perte en acide acrylique, exprimée par le rapport entre le débit d'acide acrylique contenu dans la partie du flux gazeux non condensé sortant en tête de la colonne de déshydratation qui n'est pas recyclée dans le procédé et le débit d'acide acrylique du mélange réactionnel gazeux entrant dans la colonne de déshydratation est généralement inférieure à 3%, en particulier inférieure à 2%.
Avantageusement et contrairement à un procédé classique de récupération/purification d'acide acrylique par absorption dans l'eau et déshydratation à l'aide d'un solvant azéotropique, l'acide acétique présent dans le flux réactionnel gazeux est extrait principalement sous forme gazeuse, dans le flux de tête de la colonne de déshydratation. Il n'est pas nécessaire de vaporiser ce flux, déjà à l'état gazeux, avant de le soumettre à un traitement d'oxydation dans un oxydeur, ce qui se traduit par une diminution de l'énergie à fournir. Par ailleurs, l'énergie produite lors de l'oxydation exothermique du mélange riche en acide acétique, qui possède un haut niveau thermique, peut être avantageusement réutilisée dans le procédé, par exemple pour vaporiser le glycérol préalablement à la réaction de déshydratation dans le premier réacteur, en recyclant les fumées chaudes sortant de l'oxydeur à l'étape de vaporisation du glycérol, ou bien dans toutes les étapes nécessitant de transférer de la chaleur à un flux. Selon l'invention, le flux de pied de la colonne de déshydratation est envoyé au moins en partie en tête d'une seconde colonne de distillation, dite colonne de purification, dans laquelle sont séparés un flux de tête et un flux de pied (étape ii) et à partir de laquelle l'acide acrylique purifié est soutiré latéralement (étape iii).
En alternative, le flux de pied de la colonne de déshydratation est envoyé au moins en partie entre la tête et le soutirage latéral de la colonne de purification.
Le flux de pied de la colonne de déshydratation peut passer en partie dans un bac intermédiaire avant de pénétrer dans la colonne de purification.
Selon un mode de réalisation, une partie du flux de pied de la colonne de déshydratation est envoyée dans un échangeur de chaleur, qui peut être un rebouilleur ou un refroidisseur et réinjectée dans la colonne de déshydratation, de façon à constituer une boucle de pied. De préférence il est réinjecté entre l'alimentation du mélange gazeux réactionnel et la tête de colonne. Selon un mode de réalisation, une partie du flux de pied de colonne de déshydratation est mise en contact dans un appareil de contact liquide - vapeur avec le mélange réactionnel gazeux préalablement refroidi ou non. Le flux sortant de cet appareil de contact liquide - vapeur est envoyé à l'étape i). De façon optionnelle, le flux liquide de pied de colonne de déshydratation traverse un échangeur de chaleur avant d'être mis en contact avec le mélange gazeux réactionnel.
La colonne de purification est de préférence une colonne de distillation associée avec un rebouilleur et un condenseur.
La température et la pression dans la colonne de purification ne sont pas critiques, et peuvent être déterminées conformément aux méthodes de distillation connues de l'état de l'art. Cependant, de préférence, la colonne de purification fonctionne à une pression inférieure à la pression atmosphérique, permettant de fonctionner à des températures relativement faibles, évitant ainsi la polymérisation des produits insaturés présents, et minimisant la formation de sous-produits lourds.
Avantageusement, la colonne de purification fonctionne sous une pression allant de 5 kPa à environ 60 kPa, la température du flux de tête étant avantageusement comprise entre 40°C et environ 90°C, et la température du flux de pied étant comprise ente 60°C et 120°C.
Selon un mode de réalisation, le flux de tête de la colonne de purification est envoyé au moins en partie, de préférence en totalité, dans un condenseur. Le flux sortant du condenseur peut être recyclé en partie vers la colonne de purification. Il est avantageusement renvoyé en partie ou en totalité vers la colonne de déshydratation, entre le pied et la tête de la colonne et de préférence au-dessus de l'alimentation du mélange gazeux réactionnel. Selon un mode de réalisation il est mélangé au flux de la boucle de pied de la colonne de déshydratation.
Selon un autre mode de réalisation, une partie ou la totalité du flux sortant du condenseur est mélangée avec une partie de flux de pied de colonne de déshydratation et le flux résultant est mis en contact, dans un appareil de contact liquide - vapeur, avec le mélange réactionnel gazeux préalablement refroidi ou non. Le flux sortant de cet appareil de contact liquide - vapeur est envoyé à l'étape i).
Le flux de pied de la colonne de purification comprend l'essentiel des sous- produits lourds, notamment des produits d'addition de Michael tels que l'acide 3- acryloxypropionique, de l'anhydride/acide maléique, de l'acide benzoïque, ainsi que des inhibiteurs de polymérisation. Selon un mode de réalisation, le flux de pied de la colonne de purification est envoyé au moins partiellement à un dispositif de chauffage/rebouilleur de la colonne de purification.
Selon un mode de réalisation, le flux de pied de la colonne de purification est directement utilisé comme matière première dans une unité de production d'esters acryliques, ou envoyé au moins partiellement vers un évaporateur à film mince, comme par exemple un évaporateur à film raclé, qui permet de récupérer l'acide acrylique présent dans ce flux, ou soumis au moins partiellement à une étape de valorisation de l'acide acrylique par décomposition thermique des dérivés d'addition de Michael contenu dans ledit flux de pied . L'évaporateur à film mince et/ou la décomposition thermique du flux de pied de la colonne de purification génèrent ainsi de l'acide acrylique qui peut être utilisé comme matière première dans une unité d'esters acryliques ou être recyclé en amont du procédé de récupération de l'acide acrylique. Les conditions de décomposition thermique sont connues de l'homme de l'art.
Selon le procédé de l'invention, la majorité de l'acide acrylique est récupéré par soutirage d'un flux de produit purifié à partir de la colonne de purification, à un niveau latéral situé de préférence en-dessous de l'alimentation de ladite colonne, et de préférence situé au-dessus du rebouilleur de ladite colonne. Le flux de produit soutiré peut être un flux liquide ou un flux gazeux.
Avantageusement, le flux de produit soutiré latéralement et le flux de pied de la colonne de purification sont récupérés selon un rapport massique allant de 99 : 1 à 25 : 75, de préférence de 98 : 2 à 50 : 50.
Selon l'invention, la colonne de déshydratation et la colonne de purification peuvent être de configurations diverses, par exemple de type colonne à garnissage vrac ou structuré ou colonnes à plateaux.
La colonne de déshydratation comprend généralement de 5 à 50 plateaux théoriques, de préférence de 20 à 30 plateaux théoriques ; la colonne de purification comprend généralement de 5 à 30 plateaux théoriques, de préférence de 8 à 20 plateaux théoriques. Le choix des colonnes et le choix des équipements annexes tels que échangeurs de chaleur, condenseurs, pompes, entrée et sorties des fluides seront facilement déterminés selon les considérations connues de l'homme de l'art.
Selon l'invention, les inhibiteurs de polymérisation sont choisis parmi les composés qui inhibent la réaction de polymérisation de l'acide acrylique et sont ajoutés en quantité suffisante connue de l'homme de l'art pour éviter ou réduire la polymérisation de l'acide acrylique. Comme exemples de composés utilisables, on peut citer la phénothiazine, l'hydroquinone, le 2,2,6,6-tétraméthyl-l-pipéridinyloxy (Tempo) ou l'un de ses dérivés tel que le 4-hydroxy Tempo, les sels de cuivre solubles, les sels de manganèse so lubies, seuls ou en mélange, éventuellement en solution dans l'eau, dans l'acide acrylique ou dans un mélange d'eau et d'acide acrylique.
Les inhibiteurs de polymérisation peuvent être introduits à différents endroits dans l'installation de mise en œuvre du procédé de l'invention, notamment dans le flux de tête de la colonne de déshydratation au niveau du condenseur, ou dans le flux de tête de la colonne de purification au niveau du condenseur associé à ladite colonne, ou dans le flux de produit purifié soutiré latéralement de la colonne de purification, éventuellement après condensation dans le cas ou le flux soutiré est sous forme gazeuse.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la nature de l'inhibiteur varie selon Γ endroit où il est inj ecté .
Selon un mode de réalisation de l'invention, de l'air ou un gaz comprenant de l'oxygène est introduit, par exemple dans les pieds des colonnes de déshydratation et de purification, dans les rebouilleurs des colonnes, dans la boucle de recirculation en pied de colonne de déshydratation ou au niveau du soutirage latéral de la colonne de purification ou dans les condenseurs.
Le flux de produit purifié soutiré latéralement est constitué d'acide acrylique de pureté supérieure à 98%, de préférence supérieure à 99%. De préférence, il contient moins de 1 ,5%, de préférence moins de 0,5%, plus particulièrement moins de 0,2% en poids d'acide acétique, et moins de 1%, de préférence moins de 0,5%, plus particulièrement, moins de 0,3%> en poids d'eau.
Le procédé de l'invention fournit directement une qualité d'acide acrylique qui correspond à un grade d'acide acrylique technique, sans qu'il soit nécessaire de lui adjoindre d'autres étapes.
Avantageusement le flux d'acide acrylique soutiré de la colonne de purification est traité dans une installation de cristallisation, afin de produire une qualité d'acide acrylique glacial utilisable pour produire des superabsorbants.
Les installations de cristallisation sont connues de l'homme de l'art et peuvent comprendre des étapes de cristallisation en mode continu ou en mode discontinu ou une combinaison des deux. La cristallisation en continu peut par exemple combiner des étapes de cristallisation en suspension dans le liquide à purifier, séparation des cristaux et des eaux-mères, fusion des cristaux, recyclage des eaux mères, sans interruption du processus de purification. La cristallisation en mode discontinu est au contraire généralement réalisée par une succession d'opérations séquentielles de cristallisation, drainage des eaux-mères, fusion partielle et nouveau drainage d'eaux mères, et enfin fusion des cristaux. Ces opérations de cristallisation discontinue peuvent être réalisées en mode statique, par exemple dans un cristalliseur où le liquide à purifier est mis en contact immobile avec un échangeur, ou en mode dynamique, par exemple dans un cristalliseur à film tombant. L'installation de cristallisation comprend généralement une ou plusieurs étapes de purification de façon à éliminer les impuretés du flux d'acide acrylique. Elle comprend aussi une ou plusieurs étapes d'épuisement de façon à générer un flux d'eaux mères enrichi en impuretés et appauvri en acide acrylique. Le flux d'eaux mères est au moins en partie éliminé du procédé, par exemple dans un dispositif d'épuration thermique ou catalytique. Il peut être partiellement recyclé en amont du procédé au niveau des étapes i) ou ii).
Un autre objet de l'invention porte sur un procédé de fabrication d'acide acrylique bio-sourcé à partir de glycérol comprenant au moins un ensemble d'étapes a) à c), conduisant à l'obtention d'un mélange réactionnel gazeux comportant un rapport massique eau/acide acrylique inférieur à 1,6, et intégrant le processus de récupération/purification tel que décrit précédemment.
Une première étape a) du procédé consiste à soumettre du glycérol à une réaction de déshydratation en phase gazeuse dans un premier réacteur RI .
La réaction de déshydratation est une réaction équilibrée mais favorisée par un niveau de température élevée, elle est effectuée en général en phase gaz dans un réacteur RI en présence d'un catalyseur à une température allant de 150°C à 500°C, de préférence comprise entre 250°C et 350°C et une pression comprise entre 105 et 5.105 Pa (1 et 5 bars). Elle peut également être conduite en phase liquide, dans ce cas la température est comprise entre 150°C et 350°C sous une pression allant de 5.105 à 100.105 Pa. De préférence, on effectue cette première étape en phase gaz.
On peut aussi l'effectuer en présence d'oxygène ou d'un gaz contenant de l'oxygène comme décrit dans les demandes WO 06/087083 et WO 06/114506. Dans ce cas, la quantité d'oxygène est choisie de façon à être en dehors du domaine d'inflammabilité en tout point de l'installation. Le rapport molaire entre l'oxygène moléculaire et le glycérol est généralement de l'ordre de 0,1 à 1,5, de préférence de 0,3 à 1,0.
La réaction de déshydratation peut aussi être mise en œuvre dans un milieu réactionnel comportant une phase gazeuse contenant de 1 et 3 000 ppm d'un composé acide au sens de la classification de Pearson choisi par exemple parmi S03, S02, N02.
Le flux alimentant le réacteur de déshydratation RI peut être par exemple du glycérol brut commercial (glycérine), c'est-à-dire contenant typiquement 80-90% de glycérol, 1 à 10%> de sels, 1 à 4%> de matières organiques non glycérineuses dont le méthanol, et 3 à 15%> d'eau. Avantageusement, on utilise du glycérol dessalé, qui peut être obtenu à partir de glycérol brut par tout moyen connu de l'homme de l'art, comme une distillation sous pression réduite ou un flash sous pression réduite ou une séparation utilisant des résines échangeuses d'ion tel que décrit par exemple dans la demande EP1978009. On peut aussi partir de glycérine sans sel obtenue par des procédés de transestérification d'huiles catalysés par des catalyseurs hétérogènes. On peut aussi utiliser de la glycérine raffinée d'une pureté supérieure à 98%, 99% ou 99,5%>.
Avantageusement le flux alimentant le réacteur de déshydratation RI contient également des inertes tels de l'azote, de l'argon, du monoxyde ou du dioxyde de carbone ou de l'eau. Le ratio massique à l'entrée du réacteur de déshydratation entre l'eau et le glycérol est compris entre 1/100 et 10/1 et de préférence entre 1/4 et 2/1.
La réaction de déshydratation du glycérol est généralement effectuée sur des catalyseurs solides acides. Les catalyseurs qui conviennent sont des matériaux homogènes ou multiphases, insolubles dans le milieu réactionnel qui ont une acidité de Hammett, notée H0 inférieure à +2. Comme indiqué dans le brevet US 5,387,720 qui fait référence à l'article de K. Tanabe et al dans "Studies in Surface Science and Catalysis", Vol 51, 1989, chap 1 et 2, l'acidité de Hammett est déterminée par titration aminé à l'aide d'indicateurs ou par adsorption d'une base en phase gazeuse.
Ces catalyseurs peuvent être choisis parmi des matériaux siliceux naturels ou de synthèse ou les zéolithes acides ; des supports minéraux, tels que des oxydes, recouverts par des acides inorganiques, mono, di, tri ou polyacides ; des oxydes ou oxydes mixtes ou encore des hétéropolyacides ou sels d'hétéropolyacides.
Ces catalyseurs pourront en particulier être constitués par un sel d'hétéropolyacide dans lequel des protons dudit hétéropolyacide sont échangés avec au moins un cation choisi parmi les éléments appartenant aux Groupes I à XVI de la Classification Périodique des Eléments, ces sels d'hétéropolyacide contenant au moins un élément choisi parmi le groupe comprenant W, Mo et V.
Parmi les oxydes mixtes, on peut citer particulièrement ceux à base de fer et de phosphore et ceux à base de césium, phosphore et tungstène.
Les catalyseurs sont notamment choisis parmi les zéolithes, les composites Nafïon® (à base d'acide sulfonique de polymères fluorés), les alumines chlorées, les acides et sels d'acides phosphotungstiques et/ou silicotungstiques, et différents solides de type oxydes métalliques tels que oxyde de tantale Ta205, oxyde de niobium Nb205, alumine A1203, oxyde de titane Ti02, zircone Zr02, oxyde d'étain Sn02, silice Si02 ou silico-aluminate Si02-Al203, imprégnés de fonctions acides telles que borate B03, sulfate S04, tungstate W03, phosphate PO4, silicate Si02, ou molybdate Mo03' ou un mélange de ces composés.
Les catalyseurs précédents peuvent comprendre en plus un promoteur tel que
Au, Ag, Cu, Pt, Rh, Pd, Ru, Sm, Ce, Yt, Se, La, Zn, Mg, Fe, Co, Ni, or montmorillonite. Les catalyseurs préférés sont les zircones phosphatées, les zircones tungstées, les zircones silicées, les oxydes de titane ou d'étain imprégnés de tungstate ou phosphotungstate ou silicotungstate, les alumines ou silices phosphatées, les hétéropolyacides ou sels d'hétéropolyacides, les phosphates de fer ou de bore ou d'aluminium et les phosphates de fer ou de bore ou d'aluminium comprenant un promoteur métallique ou une terre rare.
On peut aussi effectuer la réaction de déshydratation du glycérol en présence d'une quantité d'hydrogène allant de 0,1 à 10% en volume par rapport au mélange réactionnel, et dans ce cas en présence d'un catalyseur choisi parmi ceux décrits dans la demande US 2008/018319.
Pour la réaction de déshydratation, on utilise un ou des réacteurs RI en lit fixe, en lit mobile, en lit fluidisé ou en lit fluidisé circulant, ou dans une configuration en modules (plaques ou paniers). La durée de contact exprimée en secondes est le rapport entre le volume du lit de catalyseur et le volume des réactifs gazeux envoyés par seconde. Les conditions moyennes de température et de pression existant dans un lit peuvent varier selon la nature du catalyseur, la nature du lit catalytique et la dimension du catalyseur. En général, la durée de contact est de 0,1 à 20 secondes et de préférence de 0,3 à 15 secondes.
Dans la mesure où les catalyseurs de déshydratation du glycérol ont tendance à se désactiver après quelques heures ou quelques jours, le catalyseur utilisé doit être régénéré continûment ou périodiquement.
Dans le cas d'un lit fluidisé circulant ou d'un lit mobile, du catalyseur partiellement désactivé est extrait de la zone réactionnelle RI pour être envoyé dans un compartiment réactionnel RI bis où il est balayé par un flux gazeux de régénération contenant de l'oxygène.
Dans le cas où le catalyseur est immobile, l'installation comprend un (ou des) réacteur(s) Rlbis qui contiennent le même catalyseur que le (ou les) réacteur(s) RI . Le (ou les) réacteur(s) Rlbis est (sont) balayé(s) par un flux gazeux de régénération contenant de l'oxygène. Périodiquement, le (un des) réacteur(s) RI bis et le (un des) réacteurs RI échangent leurs rôles grâce à un basculement de vannes permettant d'échanger le flux d'alimentation contenant le glycérol et celui de régénération contenant de l'oxygène, c'est-à-dire que le réacteur qui était en régénération est alimenté par du glycérol pour produire de l'acroléine et celui qui était en réaction est alimenté par le gaz de régénération contenant de l'oxygène pour régénérer le catalyseur.
Le gaz de régénération contenant de l'oxygène contient une concentration d'oxygène typiquement comprise entre 0,1 et 30% et de préférence entre 1 et 21%, ainsi que des gaz inertes tels de l'azote, de l'eau, du CO, C02, de l'argon. La température du (ou des réacteurs) RI bis peut être comprise entre 280 et 500°C et de préférence entre 300 et 450°C.
Dans le cas où les alimentations sont échangées de façon périodique, la concentration en oxygène dans le flux de régénération et/ou la température du réacteur peuvent être croissantes au cours d'un cycle de régénération. Le flux sortant du (ou des) réacteur(s) RI bis peut être mélangé en partie ou en totalité au flux des réacteurs RI, ou renvoyé en partie vers l'entrée des réacteurs Rlbis ou RI, ou envoyé vers un oxydeur thermique ou catalytique.
Préalablement à l'étape a), le flux de glycérol alimentant le réacteur de déshydratation peut être soumis à une étape de vaporisation à l'aide de gaz chauds issus par exemple d'un traitement d'oxydation effectué sur le flux de tête de la colonne de déshydratation dans l'installation de récupération/purification de l'acide acrylique, ou sur la phase aqueuse appauvrie en acroléine formée lors de l'étape b) du procédé de l'invention.
A l'issue de l'étape a), on obtient un flux aqueux, pouvant être liquide ou gazeux, contenant l'acroléine formée, de l'eau, du glycérol n'ayant pas réagi, et des sous-produits tels que hydroxypropanone, propanaldéhyde, acétaldéhyde, formaldéhyde, méthylglyoxal, acide acrylique, acide propionique, acide acétique, acide formique, acétone, phénol, des produits d'addition de l'acroléine sur le glycérol, des produits de polycondensation du glycérol, des éthers de glycérol cycliques, ainsi que des composés légers tels que azote, oxygène, monoxyde et dioxyde de carbone. Certains de ces produits sont des composés lourds, d'autres sont des composés légers condensables. Pour d'autres, il s'agit de composés légers incondensables dans les conditions de températures et de pression habituellement mises en œuvre.
Comparativement à un procédé classique d'oxydation de propylène en acroléine, la teneur en eau dans le flux issu de la première étape de synthèse d' acroléine est importante en raison de la charge de glycérol (qui peut contenir de l'eau) et de la réaction elle-même (déshydratation), et de recyclage de flux qui peuvent contenir de l'eau.
De plus, certains sous-produits présents dans le flux issu de l'étape a), notamment l'acétaldéhyde ou le propanaldéhyde pouvant générer ensuite de l'acide acétique et de l'acide propionique respectivement, sont en quantité plus importante que dans un flux d' acroléine issu de propylène. Par ailleurs, la présence de sous-produits non détectés dans un flux d'acroléine issu de propylène, tel que le méthylglyoxal a été détectée dans ce flux issu de la première étape a). Le méthylglyoxal s'avère une impureté néfaste dans le procédé de fabrication d'acide acrylique, car il est source d'acide acétique, d'acide formique et d'acide propionique lors de l'étape d'oxydation de l'acroléine en acide acrylique.
Dans l'étape b) du procédé selon l'invention, le flux issu de l'étape a) de déshydratation du glycérol, est soumis à étape de séparation conduisant à séparer ce flux en une phase gazeuse enrichie en acroléine et appauvrie en eau et une phase liquide riche en eau et appauvrie en acroléine. Cette étape de séparation est par exemple une condensation partielle, décrite par exemple dans le document WO 08/087315 au nom de la Société Déposante. Elle peut être également une méthode plus complexe telle que celle décrite par exemple dans la demande EP 2100872.
Cette étape b) est réalisée dans une unité de séparation qui peut être une installation de condensation telle qu'une colonne d'absorption couplée ou non à un évaporateur, un échangeur de chaleur, un condenseur, un déflegmateur, ainsi que tout appareillage bien connu de l'homme de l'art permettant de réaliser une condensation partielle d'un flux aqueux.
De préférence, cette unité de séparation comprendra une colonne à garnissage couplée à un condenseur de tête.
De façon surprenante, il a été observé qu'en adaptant les conditions particulières de séparation dans l'étape b), notamment la température et la pression de condensation partielle, il était possible d'obtenir à l'étape c), un flux d'acide acrylique brut compatible avec le procédé de récupération/purification décrit précédemment. De plus, il a été observé également de façon surprenante que ces conditions particulières permettaient de réduire largement la teneur en méthylglyoxal dans le flux enrichi en acroléine en plus de l'élimination de l'essentiel de l'eau et des sous-produits lourds dans la phase liquide appauvrie en acroléine. La formation supplémentaire de sous-produits issus de la présence de méthylglyoxal est ainsi évitée lors de l'étape d'oxydation de l'acroléine en acide acrylique de l'étape c).
Généralement, la séparation de l'étape b) s'effectue à une pression allant de 105 à 5.105 Pa et de préférence entre 105 et 2.105 Pa.
La séparation de l'étape b) s'effectue à une température comprise entre 40°C et
90°C, de préférence entre 40°C et 70°C, et plus particulièrement entre 45 et 60°C.
Il a été notamment constaté qu'avec une température trop élevée, supérieure à 90°C, le flux d'acide acrylique brut sortant de l'étape c) n'était pas compatible avec le procédé de récupération/purification tel que défini dans les étapes i) à iii) en raison d'une teneur trop importante d'eau. De plus, avec une température trop faible, inférieure à 40°C, le rendement en acide acrylique du procédé n'est pas optimal en raison de la perte en acroléine dans la phase liquide riche en eau. L'homme de l'art saura par simulation prévoir les réglages de pression et de température de cette étape b) afin que le ratio eau/acide acrylique en sortie de l'étape c) soit dans les limites de la présente invention.
La phase aqueuse appauvrie en acroléine de l'étape b) peut être recyclée au niveau du réacteur de déshydratation, soit directement, soit après une épuration par distillation ou par oxydation. Un purge sera prévue sur cette boucle pour éliminer l'eau produite par la réaction et celle éventuellement apportée par la charge de glycérol.
Selon l'étape c) du procédé selon l'invention, la phase gazeuse riche en acroléine est soumise à une réaction d'oxydation catalytique dans un second réacteur R2 pour obtenir un mélange réactionnel gazeux brut contenant de l'acide acrylique dans un rapport massique eau/acide acrylique inférieur à 1 ,6, de préférence compris entre 0,3 et 1,5 et de préférence entre 0,3 et 1,2, et plus particulièrement entre 0,4 et 1,1.
La réaction d'oxydation de Γ acroléine en acide acrylique dans l'étape c) s'effectue en présence d'oxygène moléculaire ou d'un mélange contenant de l'oxygène moléculaire, à une température allant de 200°C à 350°C, de préférence de 250°C à 320°C, et sous une pression allant de 1 à 5 bars en présence d'un catalyseur d'oxydation. Comme catalyseur d'oxydation, on utilise tous types de catalyseurs bien connus de l'homme de l'art pour cette réaction. Généralement sont utilisés des solides contenant au moins un élément choisi dans la liste Mo, V, W, Re, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Sn, Te, Sb, Bi, Pt, Pd, Ru, Rh, présent sous la forme métallique ou sous forme d'oxyde, de sulfate ou de phosphate. En particulier, sont utilisées les formulations contenant Mo et/ou V et/ou W et/ou Cu et/ou Sb et/ou Fe comme constituants principaux.
Le réacteur d'oxydation R2 peut fonctionner en lit fixe, en lit fluidisé ou en lit fluidisé circulant. Il est possible aussi d'utiliser un échangeur à plaques avec un agencement modulaire du catalyseur tel que décrit dans les documents EP 995491, EP 1147807 ou US 2005/0020851.
Le mélange réactionnel gazeux obtenu en sortie du réacteur R2 peut être envoyé directement dans l'installation compacte de récupération/purification de l'acide acrylique comprenant une colonne de déshydratation et une colonne de purification opérant dans les conditions décrites précédemment.
Afin d'obtenir une teneur réduite en acide propionique dans le flux d'acide acrylique purifié obtenu à l'issu du procédé de récupération/purification selon l'invention, une étape d'élimination du propanai par réaction catalytique peut être mise en œuvre sur le flux d'acroléine entre l'étape a) et l'étape b) ou entre l'étape b) et l'étape c). Cette étape d'élimination du propanai est décrite par exemple dans le document WO 12/101526 au nom de la Société Déposante.
L'invention est illustrée par les exemples suivants en référence à la figure 1 annexée qui représente un schéma simplifié de principe du procédé de fabrication d'acide acrylique à partir de glycérol selon l'invention.
EXEMPLES
Des simulations à l'aide du logiciel ASPEN ont été utilisées pour illustrer le procédé selon l'invention. Les pourcentages sont exprimés en pourcentages massiques.
Le procédé, schématisé à la figure 1 , comprend les étapes suivantes :
• une étape de vaporisation de glycérol liquide (1) par un courant gazeux chaud (2),
• une étape de réaction de déshydratation catalytique du glycérol en acroléine, réalisée dans un réacteur RI contenant le catalyseur de déshydratation qui génère un flux (3).
• une étape de régénération du catalyseur de déshydratation réalisée dans un réacteur (non représenté sur la figure 1) qui génère un flux gazeux (4) mélangé au flux (3).
• une étape de refroidissement au cours de laquelle la majorité des composés lourds contenus dans les gaz réactionnels issus de l'étape de déshydratation sont condensés, dans un échangeur El, générant un flux liquide (5) et un flux gazeux (6)
• une étape de condensation partielle de l'eau contenue dans les gaz non condensés (6), dans une colonne C10, équipée en tête d'un condenseur E12 qui permet de refluer en tête de colonne la totalité du flux liquide condensé. Un flux gazeux (7) appauvri en eau est soutiré en sortie de E12 et un flux liquide (8) contenant majoritairement de l'eau est soutiré en pied de C10.
• une étape de réaction d'oxydation catalytique de l'acroléine en acide acrylique, réalisée dans un réacteur R2 contenant un catalyseur d'oxydation et alimenté par le flux gazeux (7) préalablement réchauffé dans un échangeur E2. une étape de refroidissement du gaz réactionnel (9) d'oxydation de l'acroléine dans un échangeur El 00
une étape de séparation dans une colonne de déshydratation Cl 00 d'efficacité 24 plateaux théoriques. Cette colonne est constituée de 2 sections : une section inférieure de condensation et une section supérieure de rectification. Le mélange gazeux (10) issu de El 00 est alimenté en pied de la section de condensation. Le flux liquide (11) extrait en pied de colonne est recyclé partiellement (12), à travers un échangeur externe El 10, en tête de la section de condensation. La section supérieure de rectification reçoit en pied le flux gazeux non condensé provenant de la section inférieure de condensation et en tête un flux liquide (13) provenant de la condensation partielle dans un échangeur El 20 du flux gazeux (14) extrait en tête de colonne Cl 00,
une étape de purification du flux (15) provenant du pied de colonne de déshydratation Cl 00 dans une colonne de purification C200 de 16 plateaux théoriques équipée d'un bouilleur E210 en pied, d'un condenseur E220 en tête et d'un système de soutirage latéral du flux gazeux. Cette colonne est constituée de 2 sections : une section inférieure (3 plateaux théoriques) située sous le plateau de soutirage latéral et une partie supérieure (13 plateaux théoriques) située au- dessus du plateau de soutirage latéral. La colonne est alimentée en tête par le flux liquide (15). Le flux gazeux (16) soutiré latéralement est condensé dans un échangeur E230. Le flux gazeux (17) de tête de colonne est condensé dans l'échangeur E220 en un flux liquide (18) qui est renvoyé directement, sans reflux dans la colonne C200, dans la boucle de recirculation du flux de pied de colonne C100 à travers l'échangeur El 10. Le flux liquide (20) extrait en pied de colonne C200 est un flux riche en acide acrylique contenant également des composés lourds et inhibiteurs de polymérisation
Dans l'étape de réaction de déshydratation catalytique du glycérol en acroléine, le glycérol ((1), 11 T/h) est vaporisé en présence d'un courant gazeux chaud (2) pour former le mélange (glycérol (18,3%), eau (18,5%), oxygène (3,2%), C02 (10,1%), azote (49,9%))) d'alimentation du réacteur RI . Le flux (3) sortant du réacteur RI comprend majoritairement 8,1% d'acroléine, 25,6% d'eau, et 63,4% de composés incondensables. Ce gaz réactionnel est mélangé avec le flux gazeux (4).
Le mélange gazeux obtenu est refroidi de 290° C à 160°C dans l'échangeur El, et le flux liquide condensé (5) est constitué essentiellement de produits lourds et seulement 0,25% de l'eau contenue dans le flux gazeux initial.
En tête de colonne C10 fonctionnant sous pression absolue de 1670 hPa, la température dans l'échangeur E 12 est fixée de façon à condenser une part variable de l'eau contenue dans le flux gazeux, selon les conditions décrites dans le tableau 1.
Le flux gazeux récupéré dans l'échangeur E12 (7) est envoyé en alimentation du réacteur R2 d'oxydation de l'acroléine en acide acrylique, après préchauffage dans l'échangeur E2 jusqu'à une température de 240°C. Les compositions en sortie du réacteur d'oxydation varient selon les exemples et sont reportées au tableau 1.
La colonne Cl 00 fonctionne sous une pression absolue de 1130 hPa et la colonne C200 sous pression de 120 hPa.
Pour une comparaison rigoureuse des performances obtenues dans les différentes conditions des exemples 1 à 4 décrites dans le tableau 1, des contraintes ont été imposées sur les paramètres opératoires de la purification de façon à obtenir une même qualité de produit purifié avec des conditions de températures permettant d'éviter de générer une polymérisation. Ainsi, les températures de refroidissement dans El 00 et de réchauffement dans El 10 sont adaptées de façon :
• à obtenir un flux d'acide acrylique purifié extrait en soutirage latéral de la colonne C200 titrant au moins 99% d'acide acrylique, contenant au maximum 500 ppm d'acide acétique et moins de 1000 ppm d'eau
· à ne pas dépasser 95°C dans le flux (11) en pied de colonne C100, de façon à limiter la formation d'acide acryloxypropionique et polymères d'acide acrylique En tête de colonne Cl 00, le flux gazeux (14) est condensé à la température minimale permettant d'obtenir simultanément :
• un flux (16) d'acide acrylique purifié extrait en soutirage latéral de la colonne C200 répondant au même critère de qualité décrit ci-dessus (moins de 500ppm d'acide acétique et 1000 ppm d'eau) • une perte minimale d'acide acrylique entraînée en tête dans le gaz non condensé (19)
Dans tous les exemples, le flux d'acide acrylique purifié obtenu en soutirage latéral de la C200 a une température de 91°C, et l'objectif de pureté est atteint.
On appelle pertes en acide acrylique dans les étapes de purification le ratio entre le débit d'acide acrylique dans le flux gazeux (19) en tête de la colonne C100 et le débit d'acide acrylique dans le flux (9) en sortie du réacteur R2
Le rendement de récupération de l'acide acrylique est égal à 100% moins les pertes en acide acrylique.
Les paramètres opératoires et résultats des exemples sont rassemblés dans le tableau 1 :
• Exemple 1 (selon l'invention) : purification d'un mélange gazeux réactionnel d'acide acrylique à ratio massique eau / acide acrylique de 1,09.
Le rendement de récupération d'acide acrylique est de 98, 1%.
· Exemple 2 (selon l'invention) : purification d'un mélange gazeux réactionnel d'acide acrylique à ratio massique eau / acide acrylique de 0,55.
Le rendement de récupération d'acide acrylique est de 99,9%.
• Exemple 3 (selon l'invention) : purification d'un mélange gazeux réactionnel d'acide acrylique à ratio massique eau / acide acrylique de 0,41.
Le rendement de récupération d'acide acrylique est de 99,9%.
• Exemple 4 (comparatif) : purification d'un mélange gazeux réactionnel d'acide acrylique à ratio massique eau / acide acrylique de 1,84.
Le rendement de récupération d'acide acrylique n'est que de 86,2%.
Tableau 1
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Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de récupération d'acide acrylique bio-sourcé à partir d'un mélange réactionnel gazeux obtenu par oxydation en phase gazeuse d'un flux contenant de l'acroléine généré par une réaction de déshydratation de glycérol dans un premier réacteur, caractérisé en ce que ledit mélange réactionnel gazeux comporte un rapport massique eau/acide acrylique inférieur à 1,6 , et en ce que le procédé comprend au moins les étapes suivantes :
i) on soumet le mélange réactionnel gazeux à une déshydratation dans une première colonne dite colonne de déshydratation, conduisant à un flux de tête dont une partie est condensée et renvoyée à la colonne de déshydratation sous forme de reflux, et à un flux de pied ;
ii) on soumet au moins en partie le flux de pied de colonne de déshydratation à une distillation dans une seconde colonne dite colonne de purification, conduisant à un flux de tête qui est condensé au moins en partie et renvoyé dans la colonne de déshydratation, et à un flux de pied contenant des composés lourds ;
iii) on récupère par soutirage latéral à partir de la colonne de purification, un flux comportant plus de 98 % en poids d'acide acrylique.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mélange réactionnel gazeux comporte un rapport massique eau/acide acrylique compris entre 0,3 et 1 ,5 et de préférence entre 0,3 et 1,2 et de préférence entre 0,4 et 1,1.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le mélange réactionnel gazeux préalablement refroidi ou non est au moins partiellement condensé à l'aide d'un condenseur interne à la colonne de déshydratation ;
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le mélange réactionnel gazeux préalablement refroidi ou non est au moins en partie condensé à l'aide d'un condenseur externe à la colonne de déshydratation ;
5. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'au moins une partie du flux de pied de la colonne de déshydratation est envoyée dans un échangeur de chaleur, qui peut être un rebouilleur ou refroidisseur, avant d'être renvoyée vers la colonne de déshydratation.
6. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'une partie du flux de pied de colonne de déshydratation est mise en contact direct avec le mélange réactionnel gazeux préalablement refroidi ou non et le flux résultant est envoyé à l'étape i).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le flux de tête de la colonne de purification est envoyé au moins en partie, de préférence en totalité, dans un condenseur, le flux sortant du condenseur étant renvoyé en partie ou en totalité vers la colonne de déshydratation.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins une partie du flux de tête de la colonne de déshydratation est soumise à un traitement d'oxydation, et l'énergie produite est utilisée pour vaporiser le glycérol préalablement à la réaction de déshydratation dans le premier réacteur.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins une partie du flux de pied de la colonne de purification est amenée à un dispositif de chauffage/rebouilleur de la colonne de purification.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins une partie du flux de pied de la colonne de purification est valorisée dans une unité de productions d'esters acryliques.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins une partie du flux de pied de la colonne de purification est soumise à un craquage thermique pour produire de l'acide acrylique.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins une partie du flux soutiré latéralement de la colonne de purification est soumis à un traitement par cristallisation.
13. Procédé de fabrication d'acide acrylique bio-sourcé comprenant au moins les étapes suivantes :
a) on soumet du glycérol à une réaction de déshydratation dans un premier réacteur pour obtenir un flux aqueux contenant de l'acroléine ; b) on soumet le flux issu de l'étape a) à une étape de séparation, conduisant à une phase aqueuse appauvrie en acroléine et un flux gazeux riche en acroléine et appauvri en eau ;
c) on soumet ledit flux riche en acroléine à une réaction d'oxydation catalytique en phase gazeuse dans un second réacteur pour obtenir un mélange réactionnel gazeux contenant de l'acide acrylique dans un rapport massique eau/acide acrylique inférieur à 1,6, de préférence compris entre 0,3 et 1,5 et de préférence entre 0,3 et 1,2, et plus particulièrement entre 0,4 et 1,1 ;
d) on soumet ledit mélange réactionnel gazeux au procédé de récupération d'acide acrylique bio-sourcé tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes ;
ledit procédé étant caractérisé en ce que les conditions de la séparation de l'étape b) sont adaptées pour atteindre le rapport massique eau/acide acrylique désiré dans l'étape c).
14. Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que la séparation de l'étape b) est une condensation partielle réalisée à une pression comprise entre 105 et 5.105 Pa, et à une température comprise entre 40°C et 90°C.
15. Procédé selon la revendication 13 ou 14 caractérisé en ce qu'au moins une partie de la phase aqueuse appauvrie en acroléine de l'étape b) est soumise à un traitement par oxydation avant d'être recyclée à l'étape a) et l'énergie produite est utilisée pour vaporiser le glycérol préalablement à la réaction de déshydratation dans le premier réacteur.
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