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BREVET D'INVENTION "PROCEDE CATALYTIQUE POUR LA REALISATION DE SYNTHESES
ORGANIQUES"
Dans la réalisation d'un certain nombre de synthèses de composés organiques, on constate des dérangements notables dus à la grande activité initiale des catalyseurs utilisés. Il faut, en particulier, lorsqu'il s'agit de la formation d'hydrocarbures à partir d'oxydes de carbone et d'hydrogène, à cause de la grande activité initiale des catalyseurs utilisés, prendre des mesures par lesquelles la mise en pratique industrielle est fortement gênée. C'est ainsi qu'il faut appliquer le procédé, au début, à des températures de beaucoup inférieures à la température normale d'opération. Même lorsque l'on débute avec autant de précautions, on ne peut empêcher complètement la formation de méthane.
On risque encore toujours que la température ne s'élève subitement par suite d'une trop grande activité du
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catalyseur, de sorte que ce dernier devient inutilisable parce qu'il est brûlé et détruit.
Un autre inconvénient dans la réalisation de synthèses de composés organiques au moyen de catalyseurs très actifs est dû aussi à ce que la préparation et l'utilisation des catalyseurs, qui ont fréquemment des propriétés pyrophoriques, exigent des mesures de précaution particulières, qu'il faut naturellement appliquer aussi pendant l'introduction, dans les récipients de réaction, des catalyseurs prêts à fonctionner. En général, on sera obligé de placer les installations servant à fabriquer les catalyseurs au voisinage des chambres de réaction, tandis que la fabrication du catalyseur dans le récipient de réaction lui-même entraîne une interruption désagréable du service, chaque fois que l'on remplace le catalyseur.
La présente invention permet d'éviter tous les inconvénients mentionnés plus haut; pour cela, il suffit de réduire momentanément la grande activité initiale des catalyseurs en ajoutant à ceux-ci, avant, pendant ou après leur fabrication, des hydrocarbures ou mélanges d'hydrocarbures naturels ou synthétiques liquides, ou leurs dérivés. Au lieu de ces corps, on peut utiliser aussi des corps solides, à condition de les appliquer fondus ou dissous. Les produits de la réaction conviennent eux-mêmes très bien. Quant aux catalyseurs à utiliser dans l'application du procédé en question, on peut les obtenir par imprégnation au moyen des liquides mentionnés plus haut ou par délayage dans ces liquides. C'est ainsi, par exemple, que le catalyseur peut être introduit dans la chambre de réaction sous forme de suspension.
On élimine ensuite l'excès de liquide en le lais-
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sant simplement s'égoutter. Quant à la partie qui reste dans la masse du catalyseur, elle est entraînée graduellement au dehors par les gaz ou vapeurs qui traversent la chambre de réaction.
On a constaté qu'il convient d'utiliser, pour imprégner ou délayer le catalyseur, un mélange d'hydrocarbures dont une partie a un point d'ébullition inférieur à celui de l'autre, par exemple un mélange d'huile et d'essence de pétrole. Après le traitement du catalyseur par le mélange d'hydrocarbures, on évapore l'essence en faisant passer un courant de gaz, et on la récupère de façon appropriée, par exemple au moyen de charbon actif. Cette opération a pour effet que le catalyseur n'absorbe qu'une petite quantité d'huile.
On peut aussi opérer avantageusement en prenant le catalyseur réduit et en le refroidissant dans un courant de gaz inertes, tels que l'azote, le méthane, l'éthane, l'anhydride carbonique ou des gaz qui en contiennent, par exemple le gaz final de la réaction dans la synthèse de l'essence, et en le traitant ensuite par un mélange d'hydrocarbures contenant des éléments ayant un point d'ébullition peu élevé. Pendant son refroidissement, le catalyseur se charge des gaz cités plus haut et il ne peut, par conséquent, absorber autant de mélange d'huile que si le catalyseur encore très chaud était imbibé d'huile sans avoir été au préalable chargé de gaz.
Dans la réalisation de synthèses organiques, telles que celle de l'essence, par conversion d'oxydes de carbone à l'aide de l'hydrogène, l'application du catalyseur traité suivant le procédé en question assure des avantages très considérables.
C'est ainsi que l'on n'a plus besoin d'aucun long traite-
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ment préalable du catalyseur après son introduction dans le four de synthèse; au contraire, la réaction désirée peut être réalisée immédiatement. Par suite de l'imprégnation du catalyseur au moyen de matières d'addition, par exemple d'hydrocarbures de la paraffine, la réaction commence d'abord doucement, après quoi la réaction s'accélère à mesure que les matières d'addition sont entraînées par les gaz et vapeurs en circulation. Ceci supprime le risque extrêmement grand d'une surchauffe initiale, et, le cas échéant, d'une destruction du catalyseur par brûlage.
En outre, le rendement est sensiblement augmenté, en ce qui concerne les essences cherchées, parce que la formation de méthane qui, autrement, se produit toujours au début, est sensiblement restreinte et que les autres réactions secondaires sont également réduites . L'efficacité et les conditions de marche optima de chaque charge peuvent être déterminées exactement avant l'introduction dans le four de synthèse.
On obtient une simplification notable des conditions industrielles du fonctionnement par suite de ce que le traitement préalable, par exemple une réduction des catalyseurs pour de nombreux fours de synthèse, même s'ils sont très éloignés les uns des autres, peut avoir lieu dans un appareil commun et simple, à fonctionnement continu, à condition d'utiliser des hydrocarbures fondus ou dissous, tels que de la paraffine, entourant le catalyseur d'une enveloppe protectrice à la température ordinaire.
Le procédé en question ne nuit, en aucune façon, à la grande activité des catalyseurs. Seule, l'action nuisible de la grande activité initiale, est éliminée par l'addition de matières. Après l'élimination des matières ajoutées,
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la synthèse des composés organiques cherchés se déroule ensuite dans des conditions telles que le catalyseur exerce toute son activité.
Le procédé en question assure des avantages particuliers lorsque la température de réduction du catalyseur est sensiblement supérieure à la température de régime ultérieure dans la réalisation de synthèses, comme c'est le cas, par exemple, pour les catalyseurs au nickel dans la synthèse de l'essence. Jusqu'ici, dans la synthèse de l'essence au moyen de catalyseurs au nickel, on rencontrait des difficultés particulières parce qu'il fallait chauffer le four de synthèse, dans la phase de préparation du catalyseur, sensiblement au-dessus de la température de marche, ce qui, industriellement, n'était réalisable que très difficilement ou pas du tout dans bien des cas. Par contre, l'introduction, dans le four de synthèse, d'un catalyseur extrêmement sensible à l'air, préparé dans un four particulier, exigeait des mesures de précaution particulières.
Ces difficultés sont supprimées lorsqu'on effectue la synthèse de l'essence par le présent procédé au moyen de catalyseurs au nickel.
Exemples de réalisation Exemple 1.
Prendre, en parties égales, de la terre d'infusoires et du carbonate de cobalt avec de petites quantités d'additions activantes, et les mélanger avec une quantité telle d'une solution, dans de l'essence, d'une paraffine ayant un point de fusion de 40 , qu'il reste dans la masse du catalyseur, après l'évaporation de l'essence, 5 % de p a- raffine, rapportée à la masse du catalyseur. Mouler cette
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nasse sur une presse à excentrique en conprimés de 4mm de diamètre et de 4 mm de hauteur.
L'addition de paraffine facilite sensiblement la compression; le remplissage des matrices est plus uniforme, la matière n'adhère pas aux parois en :..étal et les comprimés sont plus fermes et conservent mieux leur forme, pour la même épaisseur, que lorsqu'on n'ajoute pas de paraffine.
Prendre les comprimés obtenus et les introduire dans un four de synthèse, et les y réduire comme d'habitude par de l'hydrogène à 200 environ. La paraffine en excès qui n'est pas retenue par la surface du catalyseur tombe goutte à goutte du catalyseur déposé sur des plaques formant tamis.
Le mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène destiné à être converti est ensuite introduit dans le four de synthèse. La réaction entre l'oxyde de carbone et l'hydrogène commence lentement, même lorsqu'on applique immédiatement la tempé- rature normale de fonctionnement. Lorsque la réaction est amorcée, les gaz et vapeurs en circulation entraînent continuellement des parties des matières d'addition, c'est-àdire de la paraffine et de l'huile de paraffine contenues dans le récipient de réaction. Lorsque la totalité des matières d'addition a été entraînée, la réaction se déroule dans toute son intensité.L'activité du catalyseur n'est réduite en rien par la présence momentanée des matières d'addition.
On a simplement évité une action nuisible de la. grande activité initiale, de sorte qu'on évite toute surchauffe nuisible et par conséquent toute formation exa- gérée de méthane. Avec le catalyseur décrit, la mise en route a lieu avec le gaz de synthèse sans mesures de précaution longues et compliquées et avec le maximum de sûreté.
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Au lieu de faire des comprimés, de la façon. décrite plus haut, au moyen d'une solution de paraffines dans de l'essence, on peut aussi utiliser, par exemple, des grains pouvant être obtenus à partir des matières premières par traitement de celles-ci à l'aide d'une petite quantité d'huile de paraffine dans un tambour rotatif. A cet effet, on comprime préalablement la matière première, par exemple, après quoi et le cas échéant après l'avoir concassée, on la fait passer sous pression à travers un tamis ayant une grosseur de mailles correspondant à la grosseur de grain désirée. Le mélange ainsi obtenu, de grains et de matière pulvérulente, est traité pendant un certain temps dans un tambour tournant lentement et qui n'est rempli que partiellement.
En insufflant de l'huile de paraffine finement divisée, on fait disparaître la matière pulvérulente, de sorte que le tambour ne contient plus, finalement, que de petits grains uniformes. L'addition d'huile a pour effet que les particules adhèrent les unes aux autres. Ce mode de traitement permet ainsi l'imprégnation de la masse au moyen d'hydrocarbures, ainsi que leur granulation sans production de poussière.
Exemple 2.
Dans une solution de nitrate de nickel contenant une petite addition de nitrate d'aluminium, on précipite, par un petit excès de carbonate de soude, sur de la terre d'infusoires, un carbonate de nickel finement divisé. Le précipité ainsi formé contient de la terre d'infusoires et du nickel dans la proportion de 2:1. On lave le précipité avec de l'eau, on le sèche et après le séchage on le concasse pour le réduire en grains. On réduit le grain par de
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l'hydrogène à 450 dans un four rotatif.
On reprend la masse réduite, on l'introduit dans de la paraffine fondue, en l'absence d'air ou de gaz contenant de l'oxygène, on l'en imprègne et on la débarrasse finalement de l'excès de pa- rsffine. Après refroidissement la masse granuleuse est dure et de forme stable, et entièrement insensible à l'air. Elle peut être, sans mesures de précaution particulières, conservée, transportée à volonté et introduite dans les fours de synthèse suivant les besoins.
Après introduction dans les fours de synthèse, on effectue la conversion de la façon décrite précédemment, à une température de 200 .