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BREVET D'INVENTION " Procédé d'obtention du phénol "
Les phénols obtenus en partant de goudrons de houille comprennent, en règle générale, seulement environ 1/4 de phé- nol (aoide carbolique) pour 3/4 de orésols et de xylénols.
Les phénols du goudron de lignite ainsi que les phénols du goudron à basse température renferment du phénol en quantité à peine sensible et consistent, pour la plus grande partie,en orésols, xylénols et autres phénols supérieurs. Comme la de- mande en phénol est, en règle générale, plus grande que ce que l'on peut retirer des goudrons, on avait besoin d'un procédé éoonomique pour transformer les orésols en phénol.
On a déjà proposé de transformer en phénols inférieurs des homologues du phénol, en utilisant un oatalyseur,par ac- tion d'hydrogène à environ 400 ou plus, à pression ordinai- re ou plus élevée. Suivant une autre proposition, les phénols du goudron à basse température doivent être décomposés par pas- sage, aveo de la vapeur surchauffée, sur du fer ou du coke à
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650 , en hydrocarbures ou phénol inférieur. Enfin, on a aussi déjà cherché à effectuer la transformation de phénols supé- rieurs en acide carbolique ou en hydrocarbures,sans oataly- seurs, par action d'hydrogène sous pression.
Aveo aucun de ces procédés, on n'obtient de rendements élevés en phénol, et on ne pouvait les obtenir,oar les conditions de réaction né- oessaires n'étaient pas connues.
Grâce à une étude poussée de la réaction de désalkylation des phénols, on a constaté que chacun des orésols nécessite une température optima, bien déterminée, à laquelle l'élimina- tion du groupe alkyle s'effeotue, aveo introduction d'hydro- gène dans la molécule. La désalkylation du o-orésol est la plus facile et ce corps peut déjà se transformer à 550 pres- que quantitativement en phénol et benzols. La réaction la plus difficile est celle relative 'au m-orésol et au p-orésol qui nécessite, pour cette transformation, une température d'en - viron 100 plus élevée, Quelques xylénols nécessitent pour cette réaction des températures encore plus élevées.
La décom- position de orésols et du xylénols eto. en matières moléoulai- res inférieures ne s'effectue pas cependant uniquement dans le sens de la formation de phénols mais en même temps dans un au- tre sens, à savoir l'élimination du groupe hydroxyle du phé- nol déjà formé ou des crésols non décomposés et d'autres phénols supérieurs,en formant du benzol, du toluol et autres carbures d'hydrogène homohogues.
Conformément à la présente invention, on peut arrêter oette formation indésirable de car- bure d'hydrogène dans l'obtention du phénol grâce à ce que l'on soumet les phénols à la température favorable à la formation du phénol, pendant seulement un temps oourt,par exemple en amenant le mélange réaotionnel,de la zone de tenpérature dans laquelle il n'y a sensiblement pas encore ou peu de transfor- mation, aussi rapidement que possible, à la température favora- ble pour la transformation des phénols supérieurs en phénol
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(C6H50H) et en le refroidissant alors aussi rapidement que possible.
L'action favorable de oette façon de procéder pepose évidemment sur le fait que la rapidité de la réaction de la formation du phénol, aux températures envisagées, est sensi- blement plus élevée que celle de formation des oarbures d'hy- drogène, de sorte que l'on peut réaliser la déoomposition aveo fonnation de phénol, sans qu'il se forme des carbures d'hydro- gène/ en quantité sensible. Le mode de travail selon la pré- sente invention donne en oonséquenoe des rendements favorables en phénol avec seulement un faible résidu en benzols ou oarbures d'hydrogène homologues .
Il est essentiel pour la présente invention que l'an ait un chauffage court, aussi rapide que possible,se produisant par oonséquent brusquement, pour arriver à la température de réaotion,par exemple 550-600 ou plus et, ensuite, un refroi- dissement brusque du mélange réactionnel, en dessous des tem- peratures favorables pour la formation des carbures d'hydrogène.
Sur la figure 1, A et B sont deux fours de chauffage,C le récipient où se fait la réaction, D un premier refroidis- seur, E un refroidisseur final et F un réoipient récepteur.
Conformément à l'invention, on fait passer, par le tuyau g, de l'oxyde de carbone ohaud ou un gaz ohaud contenant de l'oxyde de oaibone tel que par exemple du gaz de four à ooke ou du gaz d'éclairage aveo des teneurs en oxyde de carbone de 12 à 20 % du gaz à l'air ou du gaz de gazogène aveo une teneur en oxyde de carbone d'environ 26 % ou du gaz pauvre aveo une teneur en oxyde de carbone d'environ 38 % ou du gaz à l'eau aveo une te- neur en oxyde de oarbone d'environ 45 %. Par le tuyau h, on fait passer les vapeurs des phénols à traiter,en mélange aveo de la vapeur d'eau.
La température des deux courants de gaz et les proportions du mélange entre les vapeurs des phénols et de l'eau et l'oxyde de oarbone ou les gaz oontenant de l'oxyde de carbone sont déterminées de façon que, lors de la rencontre des deux courants dans le réoipient de la réaction C, il se produi-
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@ se @ transformation de l'oxyde de carbone selon-1 équation CO+H2O=CO2+H2 et la ohaleur exothermique de cette réaction amers brusquement le mélange de la réaction,dans le récipient C, à la température voulue à laquelle s'effectue la décomposition des phénols traités, sous l'action de l'hydrogène naissant, en donnant. du phénl (C6H50H) . Cette transformation s'effectue par exem- ple,
aveo le o-orésol, à une température de 550 au plus, à vi- tesse sensible, de sorte qu'elle a lieu dans une mesure suffi- sante, déjà au bout d'un temps relativement très oourt,par exen- ple une minute. En traitant d'autres phgénols,dans le réoipient C où se fait la réaction, de façon correspondant à la décomposi- tion des phénols,on choisit une température plus ou moins éle- vée pour le chauffage rapide. Le mélange pénétrant dans le ré- oipient D est refroidi rapidement. Le refroidissement peut se faire de façon queloonque par un dispositif de refroidissement :énergique approprié. Dans le réoipient E, on refroidit encore, par exemple à 20 .
L'augmentation de la température,qui est obtenue par décomposition de l'oxyde de carbone aveo la vapeur d'eau dans le récipient C, dépend en prenier lieu de la teneur en oxyde de carbone des gaz et en outre de la grandeur de l'ap- pareil et de la façon dont il est fait. On utilise l'oxyde de carbone ou le gaz contenant de l'oxyde de carbone, de préférence pratiquement exempts d'eau, afjn que la décomposition entre l'oxyde de carbone et la vapeur d'eau ne se fasse pas prématuré- ment sur le parcours allant à la chambre C. On peut introduire la vapeur d'eau non seulement aveo les vapeurs de phénol,mais encore directement dans la chambre C, par exemple, par une buse ou un tuyau 1 (voir figure 2).
On peut aussi amener à la chambre C, par une canalisation, les vapeurs de phénols mélangées avec de l'oxyde de carbone ou des gaz contenant de l'oxyde de carbo- ne, et par une autre canalisation, de la vapeur d' eau. Pour transformer l' cxyde de oarbcne au moyen de vapeur d'eau, à environ 75 %, en donnant de l'anhydride carbonique, on compte en général, pour un volume d'oxyde de carbone envi ron quatre
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volumes de vapeur d'eau à 100 . On peut cependant utiliser aussi d'autres proportions entre les quantités d'oxyde de oar- bone et de vapeur d'eau. La transformation de l'oxyde de oar- bone par la vapeur d'eau peut être accélérée, dans toutes les formes de réalisationßde l'invention, en présence de catalyseurs. Le rendement de l'appareil est sensiblement augmenté en travaillant sous pression.
En ce cas, on monte en g et h, aux deux endroits, un oompresseur de gaz et un compres- seur de liquide . Le oompresseur de liquide refoule les phé- nols ou les mélanges contenant des phénols, éventuellement en mélange avec l'eau, au réohauffeur B qui, dans ce cas, sert d'évaporateur et de réohauffeur, Les tuyaux d'évacuation i et k du liquide et du gaz comportent,lorsque l'on travaille sous pression,des organes de fermeture correspondants.
Dans le dispositif représenté sur la figure 2, on peut, conformément à l'invention, travailler, en provoquant dans une Chambre préliminaire V, la réaotion entre l'oxyde de carbone et la vapeur d'eau et ne faire réagir @ qu'alors le gaz produit aveo les vapeurs des phénols qui pénètrent par 6 gans la chambre C. Aveo ce mode de travail, la chaleur de la réaotion provoque déjà dans la chambre préliminaire,le ohauf- fage du gaz qui donne lieu, par mélange avec les vapeurs des phénols, au ohauffage rapide néoessaire de ces demières à la température de réaotion.
Egalement,avec ce mode de travail, il y a lieu de tenir oompte du fait que le mélange de la réac- tion est amené brusquement à la température de réaction voulue et n'est soumis à oelle-oi que pendant un temps court,de sorte qu'il ne peut se former,en quantité sensible,des hydrocarbures ni avant, ni après le ohauffage à oette température . Lorsque l'on travaille sous pression,aveo le dispositif de la figure 2, le oompresseur w envoie le gaz au four A et la pompe p refoule les phénols et l'eau ou les matières renfermant des phénols, par exemple,des huiles et de l'eau.
La décomposition des phénols conformément à l'invention,
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peut se faire aussi en présence de catalyseurs et aussi avec d'autres gaz, par exemple avec de l'hydrogène ou des gaz oonte- nant de l'hydrogène tels que par exemple du gaz à l'eau,du gaz de gazogène, etc. Anec ces gaz, on peut, conformément à l'in- vetnio,n opérer dans l'appareil de la figure 1. Les gaz sont chauffés en A suffisamment pour être amenés brusquement à la température nécessaire lorsqu'on les mélange avec les vapeurs à traiter en C. De même, en utilisant de l'hydrogène et des gaz oontenant de l'hydrogène, on peut travailler en présence de vapeur d'eau.
Comme matière première pour le traitement selon l'inven- tion,on peut utiliser des orésols,des xylénols ou à;utres phé- nols supérieurs où des mélanges de ce oorps, par exemple des mélanges de phénols provenant de goudrons de houille,de gou- drons à basse température,de goudrons de lignite eto. Au lieu des phénols ou des mélanges de phénols,on peut encore utiliser des huiles riches en ces matières,comme les huiles carboniques orésoliques, des huiles à basse température, des huiles de gou- dron de lignite ou, éventuellement,des goudrons eux-mêmes.
Le procédé peut être disoontinu ou continu. Dans le pre- mier oas, on travaille de préférenoe en vase clos. On peut sou- mettre plusieurs fois suooessivement les matières à transformer au traitement indiqua, de préférenoe après enlèvement du phé- nol qui s'est formé.