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Procédé de prépara Lion de cétones,
La présente invention est relative à un procédé de préparation de cétones à partir d'hydrocarbures gazeux cétoni- sables et de vapeur d'eau .
Il est connu d'obtenir l'acétone par réaction à haute température de l'acétylène avec de la vapeur d'eau en excès , en présence de catalyseurs , dont de nombreux types ont été proposés jusqu'à présent.
L'invention est relative à l'utilisation de nouveaux catalyseurs particulièrement actifs ainsi qu'au procède de préparation de cétones au moyen de ces catalyseurs .
Ces catalyseurs sont principalement les composés oxygénés ou halogénés du cadmium comme l'oxyde , le carbonate , les
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phosphates , l'acétate , les halogénures , les s s tamna te s , arséniates , antiluoniat,es , molybuates , vanacxates , etc... employés seuls ou mélangés entre eux , les ferrites , particu- lièrement ceux de cadmium , de zinc et de calcium ; ces composés étant additionnés ou non d'oxyde , de carbonates , d'acétates et d'autres sels de métaux lourds terreux ou alcalino-
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terreux
Ils ont donné des rendements remarquables en cétones et permis desconditions de travail telles qu'il n'y a pas à craindra de décompositions pyrogénées des corps employés ou obtenus .
L'activité de ces catalyseurs est très grande et se manifeste quelle que soit la façon dont ils sont employés.
Il est cependant plus avantageux de travailler de telle sorte que les catalyseurs au lieu d'être répartis sur des supports , soient employés en doses massives , mais très poreuses présentant donc une très grande surface de contact
Ces catalyseurs sont obtenus par compression des corps actifs réduits en poudre, et mélangés à des corps organiques , comme le sucre , la dextrine , etc... qui se décomposent à la température de la réaction catalytique sans laisser de résidu ,
ces catalyseurs pouvant être évidemment utilisés sous d'autres formes par exemple reportés en couches minces sur des supports divers ou de toute autre façon
Ces catalyseurs ainsi préparés gardent une activité constante pendant descentaines d'heures , avec des rende- ments d'au moins 90%. La diminution d'activité se montre par la formation de quantités croissantes d'aldéhydes .
Une augmentation de température permet de conserver les rendements précédents ; on peut rendre leur activité première aux catalyseurs en les traitant par la vapeur d'eau ou par un mélange d'air et de vapeur d'eau , à des températures élevées .
Les températures de réaction à employer dépendent des
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catalyseurs utilisés . En général , elles sont comprises entre
350 et 5500 . Il est à recommander de travailler à des tempéra- tures aussi basses que possible pour éviter la décomposition pyrogénée des produits tonnés . Le contrôle de la température peut se faire à l'aide de la composition suivante du gaz résiduel . Il peut être également avantageux de travailler sous dépression .
D'autre part les catalyseurs proposés conviennent d'une façon particulièrement efficace pour la fabrication d'acétone non seulement à partir d'acétylène pur, mais aussi à partir de mélanges gazeux pauvres en acétylène quelle que soit leur' provenance .
De tels mélanges sont obtenus , par exemple dans le cracking à très haute température du méthane , seul ou mélangé à d'autres corps , soit par combustion incomplète , catalytique ou non , en présence ou en l'absence de vapeur d'eau , soit dans l'arc électrique , soit de toute autre façon ; opérations dans lesquelleson ne produit que de faiblespourcentages d'acétylène , inférieurs le plus souvent à 10%. L'extraction de l'acétylène de ces mélanges très pauvres exige des dispo- si tifs coûteux.
Il est donc remarquablement avantageux de pouvoir utiliser ces mélanges gazeux tels quels , pour la fabrication de l'acétone ,
Un autre avantage réside dans le fait que lorsque l'on util ise da l'acétylène pur , le rapport eau/acétylène doit être au moins égal à 10 , ce qui permet d'éviter les réactions secondaires et d'obtenir de bons rendements de transformation
Or la présente invention se caractérise principalement par le fait qu'en employant desgaz actifs dilués dans desgaz
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inerteson diminue la tension partielle des réactifs en présence . Ce fait est particulièrement intéressant, non seulement parce que les rendements sont considérablement améliorés ,
mais aussi parce qu'il permet de travailler avec un excès d'eau réduit au minimum et moitié moindre de celui utilisé jusqu'à présent , c'est-à-dire 5 volumes, sans crainte de produire des réactions secondaires .
Une autre caractéristique avantageuse ae cet emploi des mélanges pauvres en acétylène obtenus par traitement thermique du méthane est le suivant . On sait qu'il est opportun de réchauffer les mélanges acétylène-eau , avant leur passage sur les catalyseurs ; or en faisant suivra immédiatement le traitement thermique du méthane , de la cétonisation de l'acétylène , les mélanges gazeux su- bissant la seconde opération arrivent dans la chambre de réaction à une température nettement suffisante , n'exi- geant pas un apport extérieur de calories .
Les surchauffes locales ne sont pas à craindre . De plus , quand l'acétylène est obtenu par traitement thermique en présence de vapeur d'eau , il n'est pas nécessaire , vu que cette eau se retrouve presque intégralement dans les produits de la réaction , d'en faire un nouvel apport ou du moins , cet apport est largement inférieur à celui théoriquement exigé pour la préparation de l'acétone .
Le procédé revendiqué n'est pas seulement applicable à la colonisation de l'acétylène pur ou mélangé à, d'autres gaz mais également à des mélanges gazeux renfermant de faibles quantités d'acétylène , de propylène ou en général de produits gazeux cétonisables .
Lesexemplessuivants donnés à titre simplement indi-
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catif , n'ayant donc aucune portée restrictive , montrent quelques cas d'application du procédé .
EXEMPLE 1 :
On prépare un mélange homogène de 73% d'oxyde de cadmium ,
23% de carbonate de calcium et 4% de dextrine que l'on agglutine avec de l'eau , granulé et comprimé fortement en tablettes de 10/7 mm. Le catalyseur ainsi préparé est introduit dans un tube à catalysa vertical de 1 litre chauffé dans un courant d'air à 600 pour décomposer la dextrine . On chauffe ensuite à 430-450 et on fait passer à l'heure , conjointement :
200 litres de gaz brut contenant : 5,3% C02 , 5% C2H2 , 24,4% CO, 42,8% H2 , la ,6$ CH4, 11,9% N gaz provenant au cracking thermique d'un gaz riche en méthane , et 50 litres de vapeur d'eau
On obtient un rendement en acétone de 95% par rapport au rendement théorique .
Il raste dans le gaz résiduel des traces d'acétylène non transformé (4% de l'acétylène total introduit). Ce gaz résiduel peut ensuite servir à la synthèse du méthanol.
EXEMPLE 2 :
On prépare un mélange de 50% de ferrite de chaux et 50% de ferrite de zinc et 2% de dextrine que l'on agglutine avec de l'eau , granulé et comprimé en tablettes de 10/7 mm Le catalyseur est introduit dans un tube à catalyse dé 1 litre.
On chauffe à 500-6000 et on décompose la dextrine par un courant d'air. Puis on fait passer à l'heure , à une température de 430 conjointement : 200 litres de gaz brut contenant: 0,5% C2H2, 3,5% C3H6, 22% C2H4, 2,5% CO, 2,8% H, 49,5% CH4, 13,7% C2H6, 5,3% N et 40 litres de vapeur d'eau
On obtient un rendement de 95% du rend,:ment théorique
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EXEMPLE 3 :
On introduit dans un tube de catalyse du stannate de cadmium comprimé avec de la dextrine sous forme de tablettes de 10/7 mm.
On fait passer sur ce catalyseur à 400-450 un gaz contenant 50% de l'acétylène et de la, valeur d'eau dans le rapport H20 5. On obtient de l'acétone avec un rende-
C2H2 ment de 92% du rendement théorique .
EXEMPLE 4 DE REALISATION INDUSTRIELLE :
Cet exemple montre comment il est possible de réaliser industriellement le traitement des mélanges pauvres en acéty- lène obtenus par cracking du méthane à très haute tempéra- ture en présence d'oxygène et de vapeur d'eau
Les gaz crackés renfermant quelques % d'acétylène quittent le four de cracking en passant dans un échangeur où ils se refroidissent à la température voulue en réchauf- fant les gaz entrants. Ils pénètrent alors , apres addition éventuelle de vapeur d' eau , dans le convertisseur à acétone.
La chaleur apportée par les gaz est suffisante , vu l'allure exothermique des réactions , pour maintenir celles-ci à latempérature voulue et pour rendre inutile tout. chauffage extérieur .
Les gaz sortants sont refroidis dans un réfrigérait et subissent une condensation fractionnée , suivie éventuelle- ment d'un traitement dans une colonne de rectification , tandis que les gaz entraînant une partie de l'acétone aban- donnent celle-ci en passant dans des absorbeurs appropriés à liquide ou à solides.
REVENDICATIONS.
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