BE1011456A3

BE1011456A3 - Procede de fabrication d'un oxiranne.

Info

Publication number: BE1011456A3
Application number: BE9700756A
Authority: BE
Inventors: Michel Strebelle; Patrick Gilbeau; Dominique Balthasart
Original assignee: Solvay
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-09-07
Also published as: WO1999014208A1; SA98190748B1; JP2001516753A; JP5073132B2; EP1017686A1; AR023007A1; BR9812516A; ZA988398B; US6350888B1; AU9742598A; JP2010159281A

Abstract

Un oxiranne préparé par époxydration d'un composé oléfinique par un composé peroxydé en milieu liquide est séparé du milieu réactionnel par extraction liquide-liquide au moyen d'un solvant d'extraction.

Description


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     Procède   de   fabncauon d'un oxlranne   
La présente invention se rapporte   a   un procédé de fabrication d'un   oxiranne.   plus particulièrement a un   procede   de séparation des constituants du   me ! ange   réactionnel obtenu lors de la reaction entre un composé oléfinique et un compose peroxyde dans un   milieu'liquide   contenant un diluant
Il est connu. notamment par la demande de brevet EP-A-100119. de transformer un compose olefinique (c'est-a-dire un compose organique comportant au moins une double liaison carbone-carbone) en l'oxiranne correspondant par reaction avec du peroxyde d'hydrogène dans un milieu liquide contenant un alcool.

   Ce procédé permet par exemple de synthétiser du 1, 2epoxypropane ou du 1,2-epoxy-30chloropropane (épichlorhydrine) au départ. 
 EMI1.1 
 respectivement, de propyiene ou de chlorure d'allyle, selon l'équation general 
 EMI1.2 
 suivante c = c. 11-HiOi \C-C/-H, 0 C=C"-HO ?- C-C-HO 0 
 EMI1.3 
 Dans ce procedé connu, l'oxiranne est systématiquement obtenu en mélange avec l'alcool et de l'eau. Le mélange de produits réactionnels obtenu à la sortie du reacteur   d'époxydaiion contient le   plus souvent également des réactifs non transformes ainsi que, éventuellement, certaines impuretés des réactifs et divers sous-produits de réaction.

   La separation du mélange de produits reactionnels en ses constituants par distillation présente de graves inconvénients On a en effet observe que. lorsque l'on soumet ce mélange a une distillation, une fraction notable de l'oxiranne produit peut être   dégradée   par hydrolyse et/ou par   alcoolyse   De plus, d'autres reactions parasites peuvent également intervenir entre différents constituants du mélange   reactionnel lors   de la distillation, affectant la productivité du   procede   et pouvant compliquer l'obtention d'un oxiranne repondant aux exigences de pureté Par exemple, lorsque ce procédé connu est appliqué a la synthèse d'epichlorhydrine par reaction entre du chlorure d'allyle et du peroxyde d'hydrogène dans du methanol.

   le chlorure d'allyle, souvent utilisé en exces, et le methanol peuvent former, dans des conditions habituelles-de distillation, des quantites notacies de 3-methoxyprop-1-ene, lequel peur generer du 1 2-epoxy-3-methoxypropane par reaction avec du peroxyde   d'hvdrcuere   Lepichlornydrme et le 1,2-epoxy-3-metnoxypropane ont pratiquement e même 

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 point d'ébullition. On ne peut par conséquent pas les séparer aisément par distillation. 



   L'invention a pour objet un procédé simple de fabrication d'un oxiranne par réaction entre un composé oléfinique et un composé peroxydé, qui permette d'obtenir aisément l'oxiranne sous une forme substantiellement pure, sans dégradation d'une fraction notable de l'oxiranne lors de l'étape de séparation des constituants du mélange de produits réactionnels. 



   L'invention concerne dès lors un procédé de fabrication d'un oxiranne par réaction entre un composé oléfinique et un composé peroxydé dans un milieu liquide renfermant un diluant qui est au moins partiellement soluble dans l'eau, selon lequel on recueille un mélange de produits réactionnels comprenant l'oxiranne, le diluant et de l'eau ainsi que, éventuellement des réactifs non   convertis, on met ledit mélange en avec un solvant d'extraction de   manière à obtenir deux phases liquides distinctes, à savoir, d'une part, un extrait 
 EMI2.1 
 contenant au moins une partie du solvant d'extraction et au moins 10 % de la quantité d'oxiranne produit, et, d'autre un raffinat contenant au moins une partie du diluant et au moins une partie. de l'eau, et on traite ensuite séparément par distillation ledit extrait et ledit raffinat. 



   Le solvant d'extraction contenir un ou plusieurs composés. 



  Avantageusement, on utilise un solvant d'extraction qui dissout bien l'oxiranne et dans lequel le diluant est très peu soluble. De préférence, on utilise un solvant d'extraction   qui, en outre, dissout bien le composé oléfinique de départ.   On préfère particulièrement un solvant d'extraction substantiellement stable et inerte 
 EMI2.2 
 chimiquement vis-à-vis des constituants du mélange de produits réactionnels dans ... "...., " -,,. "... -..,,,..'.. les conditions d'extraction, ainsi que dans l'étape ultérieure de distillation.

   On - - - -.. - :. f I...' ! "J. "...,. ". ". 1. f travaille de manière tout particulièrement préférée avec un solvant d'extraction - - -.., 1.'.. -o. -.. dont la présence en faible quantité dans le milieu réactionnel, par exemple de l'ordre de 5 % en poids, n'a aucun effet négatif sur la réaction d'époxydation. 



  -'. - -.'.. tt.. f.. -=. "'...... " t. : -..... . { ¯l. \ Dans certains cas particulièrement avantageux, il est possible d'utiliser comme solvant d'extraction le composé oléfinique de départ lui-même. Ceci s'avère , 1 l,''-'..'.... i. :.. 1 :.. - particulièrement efficace lorsque le composé oléfinique est le chlorure d'allyle
Des solvants d'extraction qui donnent de bons résultats sont ceux dont le 
 EMI2.3 
 I " -..'.''1...... -... - poids specifique diffère de celui du mélange de produits réactionnels d'au moins 0, 02   g/cm3,   en particulier d'au moins   0, 04 g/cm.

   Les meilleurs résultats   sont 
 EMI2.4 
 obtenus lorsque ces poids spécifiques diffèrent d'au moins 0, 05 g/cme, s 5 

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On utilise habituellement des solvants d'extraction dont le point   d'ebullition   diffère de celui de l'oxiranne d'au moins   5  C,   en particulier d'au moins   10  C.   



  Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque ces points d'ébullition diffèrent d'au moins 15  C. 



   Des composés qui peuvent être utilisés comme solvant d'extraction dans le procédé selon l'invention sont les hydrocarbures saturés éventuellement halogènes comportant de 3 à 20 atomes de carbone, linéaires ou ramifiés, aliphatiques ou cycliques. On peut citer à titre d'exemples notamment le n-décane, le n-tridécane, le 1,2,   3-trichloropropane   et la décaline (décahydronaphtalène). 



   Le solvant d'extraction peut également être choisi parmi les hydrocarbures insaturés éventuellement halogénés comportant de 3 à 20 atomes de carbone. On peut citer à titre d'exemple le chlorure d'allyle. 
 EMI3.1 
 



  Des solvants d'extraction particulièrement performants contiennent au moins f '. r -. r- -.. --,,' un composé choisi parmi l'o-dichlorobenzène, le m-dichlorobenzène, le 1, 3, 5-triméthytbenzène, la décaiine, i'o-chlorotoluène, le 1, 2, 3trichÍoròprÏpane, le " r...'... - -...'" -..., ....,.,. -. chlorure d'allyle, te nitrobenzène, le n-décane et leurs mélanges. 



  '"i' 
D'autres composés utilisables comme solvant d'extraction sont les hydrocarbures aromatiques contenant éventuellement des   substituants   alkylés, halogénés et/ou azotés, comportant de 6 à 12 atomes de carbone. On peut citer à titre d'exemples les o-, m- et p-xylènes, le 1,3,5-triméthylbenzène, les o-, m- et pdichlorobenzènes, lès o-,   m-et p-chlorotoluènes et le nitrobenzène.   



     U   peut être avantageux d'utiliser un mélange d'au moins deux solvants 
 EMI3.2 
 - -, 1 l' différents Il peut par exemple s'agir de mélanges d'un hydrocarbure aromatique tel que décrit plus haut   avec un hydrocarbure aliphatique têt   que décrit plus haut 
 EMI3.3 
 , ' D'autres mélanges qui peuvent convenir sont les mélanges d'hydrocarbures aliphatiques.

   On peut citer à titre d'exemples les mélanges d'alcanes commercialisés sous le nom   ISOPARO H   et   caractérisés par un intervalle de   
 EMI3.4 
 ... -., \ températures d'ébullition de 175 à   185 oC Il peut   également s'agir de mélanges d'hydrocarbures aromatiques On peut citer à titre d'exemples les mélanges   d'alkylbenzénes   commercialisés sous le   nom SOLVESSO#   150 et caractérisés par un intervalle de températures d'ébullition de 190 à 196  C
L'oxiranne préparé par le procédé selon l'invention et présent dans le mélange de produits réactionnels est un composé organique contenant généralement de 2 a 
 EMI3.5 
 20 atomes de carbone et comportant au moins un groupe époxyde c-c r\ 

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 EMI4.1 
 De préférence,

   il comporte de 3 à 10 atomes de carbone. Il peut renfermer des atomes d'halogène, en particulier de chlore. Des exemples de composés oléfiniques utilisables dans le procédé selon l'invention sont le propylène, le 1butène, le 2-méthyl-1-propylène, le 3-hexène, le l-octène, le l-décène et le chlorure d'allyle. Les composés oléfiniques préférés sont le propylène et le chlorure d'allyle. Des exemples d'oxirannes qui peuvent être séparés par le procédé selon l'invention sont le 1, 2-époxypropane, le 1, 2-époxybutane, le 1, 2- époxy-2-méthylpropane, le 3, 4-époxyhexane, le 1, 2-époxyoctane, le 1, 2poxydécane et t'épichlorhydrine. Le procédé selon l'invention convient particulièrement bien pour la fabrication d'épichlorhydrine. II donne également de très bons résultats pour la fabrication de 1, 2-époxypropane. 



  Le diluant utilisé dans le procédé selon l'invention peut être choisi parmi tous les solvants organiques qui sont au moins partiellement solubles dans l'eau. Des : ; r'''. solvants qui conviennent bien sont les alcools. Les alcools préférés contiennent de 1 à5 atomes decarboneet comportent un seul groupe-OH. On pet citer à titre - . c'-. ...''. c-. ''- .'. f :'". :. *c :-.'.. r'.. : .." : :. r. ; :' : ;''.d'exemptes, te méthanot, t'éthanot, ten-propanot, t'isopropanot, te butanot et le entanoi. Le plus souvent, à s'agit. de méthanol ou de tert 0 p pentanot. Le plus souvent, U s'agit, de méthanol ou de tert-butanot. 



  , I,-. > eç ; uus > -e e z. e r t erW Le composé peroxyde utilisé. dans lé procédé selon l'invention peut être "... ''.-' :'''- ? . -' :"... ' : :." < : r' : nrt :', !.' :"".. n'-i : .'e' : : ire' : . ;. r. e choisi parmi te peroxyde d'hydrogètM et tout composé peroxyde contenant de P oxygène actif et capable d'effectuer une époxydation. On peut citer à titre "---. r'r".'\ --..'-.'''. ". c. :.'-.--.-- < . :' ; ;'-. d'exemples les composés peroxydés obtenus par oxydation de composés --/.-. j-..,''.- :. :-. :- ; r-cc'.'. ;' : ---' < .- ! j'''ir organiques tels que l'éthylbenzène, l'isobutane et l'isopropanol. Le peroxyde d'hydrogène est préféré. 



  Le mélange de produits réactionnels contient généralement au moins 1 % en .-...'....'..'J .'-'.'.".. :'-.'"'.". r ;'. !'.'"' !' poids d'oxiranne, le plus souvent au moins 5 % en poids. Habituellement, il en contient au plus 50 % en poids. De préférence, il n'en contient pas plus de 20 % Le mélange de produits réactionnds contient généralement au moins 30 % en poids de diluant, le plus souvent au moins 50 % en poids. Habituellement, il en ,) - -" - : - j"... r.' !'"', " :.'.'" 1 ; "..... -. contient au plus 90 % en poids. De préférence, il n'en contient pas ptus de 75 % '".--.''. !-- ; ! ; : t''nai' : c :''. : j.' ;"-'j'.'." Typiquement, te mélange de produits reactionnels contient de 5 à 25 % d'eau. 



  La teneur en composé otéfinique non converti dans le mélange de produits .'-... \'''. -''r.''. -- :.. r'-" :.-'-. r". réactionnels est généralement de 5 à 20 % en poids. 



  :.',-.-. ''..''-. :'.. jr.. : :'.''.''.' :. !''''' : Le rapport molaire de la quantité de composé oléfinique mise en oeuvre à la -.'. -.'"... & , ", "- -. ". ",,, quantité de composé peroxyde mise en oeuvre est généralement d'au moins 0, 5, en particulier d'au moins 1 Le rapport molaire est habituellement inférieure ou egale à 10, en particulier a 4 

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La mise en contact entre le solvant d'extraction et le mélange de produits réactionnels est effectuée selon les méthodes classiques d'extraction liquideliquide. Avantageusement, on utilise une colonne d'extraction dans laquelle le mélange de produits réactionnels est mis en contact à contre-courant avec le solvant d'extraction. 



   La température à laquelle on met en contact le solvant d'extraction et le mélange de produits réactionnels n'est pas critique. Elle peut varier de 0 à   80 oC   En pratique, on travaille avantageusement à la température à laquelle a été réalisée la réaction entre le composé oléfinique et le composé peroxyde
La mise en contact du solvant d'extraction avec le mélange de produits réactionnels est généralement réalisée à une pression qui peut varier de la pression atmosphérique à une pression de 30 bars. La pression est avantageusement 
 EMI5.1 
 supérieure ou égale à 1 bar et inférieure ou égale à 20 bars. 



  1. --1 --.-. , 1,. t-çLe rapport pondéral entre le solvant d'extraction et le mélange de produits j "....''.., ...'". --. réactionnels dépend du solvant mis en oeuvre et de l'appareillage d'extraction .'.... 1-"'... ¯¯) -.. -- ' :.'. , "' : ¯., ,' : ". -. : utilisé. En pratique, le rapport pondéral entre le solvant d'extraction et le mélange de produits réactionnels est généralement au moins égal à 0, 1. De préférence, il est égal ou supérieur à 1. Ce rapport ne dépasse habituellement pas 5. Le plus souvent, il ne dépasse pas 20. De bons résultats ont été obtenus avec un rapport de 1 à 5. 
 EMI5.2 
 



  ,),, - -   -Les étapes ultérieures   de distillation de l'extrait et du raffinât sont réalisées de manière classique et permettent de récolter aisément l'oxiranne sous une forme substantiellement pure, d'éliminer l'eau, de recycler le diluant et les réactifs non convertis à l'étape de fabrication de l'oxiranne et le solvant d'extraction à l'étape d'extraction du mélange de produits réactionnels. 



   Le procédé selon l'invention   s'est révélé   très avantageux pour séparer le 1,2-   époxy-3-chloropropane   des mélanges obtenus par réaction de chlorure d'allyle avec du peroxyde d'hydrogène dans un milieu liquide renfermant un alcool, en particulier du méthanol Il convient également pour la séparation du 1,2-époxy propane des mélanges obtenus par réaction de propylène avec du peroxyde 
 EMI5.3 
 .... "'- d'hydrogène Exemples 1 et 2 (conformes à l'invention)
On a mis en oeuvre un mélange de produits réactionnels comprenant 67, 3 % en poids de méthanol. 10.   0 %   en poids de chlorure d'allyle, 12,   0 %   en poids 
 EMI5.4 
 d'epichlorhydrine et 10. 7 % en poids d'eau Le poids spécifique de ce mélange était de 0.

   85 kgjl 

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On a mis en contact des volumes égaux de ce mélange et de solvant d'extraction Après extraction (réalisée à température ambiante et sous pression atmosphérique), on a mesuré la concentration en épichlorhydrine dans l'extrait (exprimé en g d'épichlorhydrine par kg de solvant d'extraction) et dans le raffinat (exprimé en g d'épichlorhydrine par kg de méthanol). Le rapport de ces concentrations correspond au coefficient de partage
Dans l'exemple 1 on a utilisé comme solvant d'extraction un mélange d'hydrocarbures aliphatiques saturés   ISOBAR   H (présentant une intervalle de distillation de   175-185  C   et un poids spécifique de 0,76   kg/l)   Le coefficient de partage était de 0, 20. 



   Dans l'exemple 2 on a utilisé de la décaline comme solvant d'extraction Le coefficient de partage était de 0,   21.   



  Exemples 3 à 8 (conformes à    l'invention)  
Les opérations de l'exemple 1 ont été répétées à l'exception des volumes mis   en oeuvre. 3 volumes de solvant ont été mis en contact avec 1   volume de mélange de produits réactionnels. Différents solvants d'extraction ont 
 EMI6.1 
 été utilisés (voir tableau 1 qui, indique également le poids spécifique et le point ,.. -" -'-', "". " t \ - -.. d'ébullition des solvants).

   Les coefficients de partage obtenus sont indiqués dans le tableau 1 
 EMI6.2 
 - 1... - : Tableau 1 
 EMI6.3 
 
<tb> 
<tb> Ex <SEP> Solvant <SEP> Coefficient
<tb> Nature <SEP> Poids <SEP> spécifique <SEP> Point <SEP> d'éb. <SEP> de <SEP> partage
<tb> 3 <SEP> 2-chlorotoluène <SEP> 1,08 <SEP> kg/l <SEP> 159 <SEP>  C <SEP> 0,61
<tb> 4 <SEP> nitrobenzène <SEP> 1, <SEP> 20 <SEP> 211 <SEP> 0,57
<tb> 5'T, <SEP> 2-dichiorobenzène"'1, <SEP> 30 <SEP> 181 <SEP> 0,64
<tb> 6 <SEP> mélange <SEP> d'alkyl-0, <SEP> 89 <SEP> 190-196 <SEP> 0,59
<tb> benzènes <SEP> SOLVESSO&commat;150
<tb> 7 <SEP> 1,2,3-trichloro- <SEP> 1,39 <SEP> 157 <SEP> 1,76
<tb> propane
<tb> 8 <SEP> chlorure <SEP> d'allyle <SEP> 0,94 <SEP> 45 <SEP> 1,67
<tb>

Claims

REVENDICATIONS 1-Procédé de fabrication d'un oxiranne par réaction entre un composé oléfinique et un composé peroxydé dans un milieu liquide renfermant un diluant qui est au moins partiellement soluble dans l'eau, selon lequel on recueille un mélange de produits réactionnels comprenant l'oxiranne, le diluant et de l'eau ainsi que, éventuellement des réactifs non convertis, on met ledit mélange en contact avec un solvant d'extraction de manière à obtenir deux phases liquides distinctes, à savoir, d'une part, un extrait contenant au moins une partie du solvant d'extraction et au moins 10 % de la quantité d'oxiranne produit, et, d'autre part, un raffinat contenant au moins une partie du diluant et au moins une partie de l'eau,

et on traite ensuite séparément par distillation ledit extrait et ledit raffinat
2-Procédé selon la revendication 1, dans léquelTe poids spécifique du EMI7.1 solvant d'extraction diffère de celui du mélange de produits réactionnels d'au moins 0, 04'g/cm-''- ), . p-. -.... -. - - -' ! -......

... "'- - -..., -.. " -...
,;3-Procédéselonla.revendication1ou Z,, dan lequel te point d'ébullition du solvant d'extraction diffère de celui de l'oxiranne d'au moins 5 C.
4-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le solvant d'extraction est choisi parmi les hydrocarbures saturés éventuellement halogénés comportant de à 20 atomes de carbone, les hydrocarbures insaturés éventuellement halogènes comportant de 3 à 20 atomes de carbone, les hydrocarbures aromatiques contenant éventuellement des substituants alkylés, halogénés et/ou azotés, comportant de 6 à 12 atomes de carbone, et leurs mélanges.
5-Procédé selon la revendication 4, dans lequel le solvant d'extraction est choisi parmi l'o-dichlorobenzène, le m-dichlorobenzène, le 1,3, 5- tnméthylbenzène, Ja, décaline, l'o-chlorotoluene, le 1,2,3-trichloropropane, le. chlorure, dallyle,. le nitrobenzène, le n-decace etjeurs. mélanges.
6-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le mélange de. produits réactionnels est mis en contact à contre-courant avec le solvant d'extraction dans une colonne d'extraction liquide-liquide, a une temperature de 0 a SO'C <Desc/Clms Page number 8>
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le rapport pondéral entre le solvant d'extraction et le mélange de produits réactionnels est au moins égal à 0,1 et ne dépasse pas 20.
8-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel on EMI8.1 renvoie le diluant et les réactifs non convertis, récoltés lors de la distillation, à l'étape de fabrication de l'oxiranne.
9-Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le composé peroxydé est le peroxyde d'hydrogène, le composé oléfinique est le chlorure d'allyle, le diluant est un alcool, de préférence du méthanol, et l'oxiranne est le 1, 2-époxy-3-chloropropane. EMI8.2 procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le - - "'.''. l't""".. - -..... \. -. composé peroxydé est le peroxyde d'hydrogène, le composé oléfinique est le propylène et l'oxiranne est le 1, 2-époxypropane.