BE471690A

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Publication number: BE471690A
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Description

Procédé et appareillage dthydrolyse d'un ester et appli- cation à la fabrication de ltacide formique,
On sait par exemple que l'acide formique peut être obtenu par hydrolyse du formiate de méthyle, Si on opère en discontinu, on obtient soit une solution pauvre en acide formique et riche en eau qui exige une quantité de calories importante pour sa concentration, soit un acide formique assez concentré mais il faut alors utiliser un excès considérable de formiate de méthyle par rapport à la théorie, ce qui nécessite une dépense de calories très élevée pour sa séparation.

La présente invention (Mr. Ernest CHARLES, co- inventeur) concerne un procédé et un appareillage ayant pour but de produire, à chaud, l'hydrolyse d'un ester, lorsque les points de volatilité de ces composants sont suffisamment différents. Ce procédé se caractérise plus particulièrement par le fait que l'ester est hydrolysé en continu et à chaud, en présence d'un catalyseur, s'il y a lieu, de façon à pouvoir séparer l'alcool des vapeurs ainsi produites ; les vapeurs résiduelles qui contiennent l'acide pur, étant ensuite déshydratées. Une caractéristique de ce nouveau procédé, réside aussi dans le fait que les vapeurs d'eau et d'acide servent comme agent de chauffage pour pro- duire la séparation de l'alcool telle qu'indiqué ci-dessus.

Dans l'application de ce procédé au traitement du formiate de méthyle, on peut donc produire l'hydrolyse de cet ester en marche continue, en consommant une quantité de calories peu importante, le résultat final étant l'obtention d'acide formique anhydre.

Conformément à l'invention, on produira donc l'hydrolyse d'un mélange d'eau et de formiate de méthyle en excès dans plusieurs cuves disposées en cascade, reliées en phase liquide et en phase vapeur ; on fera barboter métho- diquement dans le liquide du formiate de méthyle en vapeur afin d'entraîner la presque totalité du méthanol formé; ôn séparerace dernier de la vapeur mixte dans une colonne, en ne produisant qu'une rétrogradation juste suffisante pour la séparation de cet alcool; on.féra retourner en circuit le formiate de méthyle pur à l'état vapeur ; on séparera l'acide formique concentré obtenu ; le déshydratera dans une colonne dont les vapeurs servent en partie au chauffage

de la colonne de séparation du formiate de méthyle et du méthanol ;

on séparera les gaz contenus ou formés dans le circuit.

La figure unique du dessin schématique annexé montre une forme de réalisation de l'appareillage permettant la mise en oeuvre du procédé, objet de la pré- sente invention.

Dans le cas pris à titre d'exemple, l'hy- drolyse est produite progressivement dans un nombre suffi- sant de cuves ou hydrolyseurs 13a, 13b..... 13n disposés en cascade. Le liquide s'écoule par trop plein de l'un dans l'autre hydrolyseur. Les vapeurs barbotent successi- vement dans chaque hydrolyseur de 13n à 13a, Des colonnes 9a, 9b.... 9n surmontent chaque hydrolyseur et permettent de faire retourner dans l'hydrolyseur précédent l'acide formique et l'eau entraînés dans la vapeur.

Le formiate de méthyle est stocké dans la cuve 7 ; arrive dans la cuve 5 à niveau constant. Le for- miate de méthyle servant à l'hydrolyse arrive dans le pre- mier hydrolyseur 13a après passage dans la colonne 9a dont une partie est envoyée en tête de cette colonne afin de séparer l'acide formique et l'eau entraînés, le complément étant dirigé à la base de la colonne. Ces réglages s'effec- tuent grâce aux indicateurs de débit 10 et 12 et au robinet 11,
L'eau est introduite dans l'hydrolyseur 13a à l'aide du débitmètre 14, le catalyseur ( acides sulfurique , phosphorique ou autre catalyseur connu ) venant de 18 arrive en 18a. Le mélange liquide passe successivement dans les hydrolyseurs 13a, 13b.... 13n, le volume de ces appareils étant suffisant pour que l'équilibre s'établisse dans chacun

d'eux.

On maintient, d ans chaque hydrolyseur, le liquide bouillant par chauffage. Comme l'alcool est entraîné en grande partie dans les vapeurs, grâce au barbotage de va- peur du formiate de méthyle de 13n en 13a, l'équilibre est déplacé dans un sens favorable et on obtient, à la sortie de 13n, un liquide pauvre en eau qui est séparé de ses éléments légers ( formiate de méthyle et méthanol restant en petite quantité ) dans la colonne 16. Les vapeurs de la colonne 16 rejoignent les vapeurs de formiate de méthyle propulsées par le ventilateur 8 et dont le débit est con- trôlé en 15, puis l'ensemble de ces vapeurs barbote dans les hydrolyseurs de 13n à 13a ; l'eau et l'acide formique entraînés sont séparés dans les colonnes 9n à 9a.

A la sortie de cette dernière colonne, les vapeurs tra,versent la colonne 1 qui sert à la séparation de l'ester et du mé- thanol. Les vapeurs qui sortent de la colonne 1 sont diri- gées, d'une part, sur le ventilateur 8 dont le débit est réglé par 15, d'autre part vers la cuve 5 en relation avec le condenseur 6 ; gaz contenus sont expulsés en tête de cE condenseur 6. Grâce au régulateur de température 4, une quantité de liquide juste suffisante pour la séparation du méthanol reflue sur la colonne 1. Cette colonne 1 est chauffée : d'une part, par les vapeurs de la colonne de concentration de l'acide formique 21 qui se condensent dans le serpentin 3, d'autre part par le serpentin 2 ali- menté par de la va,peur d'eau sous pression et dont le débit est réglé par le régulateur de température 26.

L'alcool pur obtenu s'écoule par le tuyau 27.

L'acide formique brut qui s'écoule pa,r le trop plein de 16 est réparé du catalyseur dans le chauffeur 17.

Le catalyseur s'écoule dans la cuve 18 d'où il est pompé en continu en 18a par la pompe 19 afin de retourner en circuit.

Les vapeurs d'eau et d'acide formique, qui se dégagent de la colonne 17 et dont le titre pondéral est élevé, arrivent da.ns la colonne 21.

L'acide formique anhydre se classe en tête. Il est condensé par le serpentin 3. Le petit réfrigérant à reflux 25 permet la condensation de la petite quantité d'acide formique entraînée da.ns les gaz. L'acide anhydre est refroidi dans le réfrigérant 22, puis il est stocké dans la cuve 23. On recueille à la base de la colonne 21, un liquide dont la. concentration est voisine de l'azéotrope eau-acide formique. Ce liquide est renvoyé par l'émulseur 20 dans l'hydrolyseur 13b.

Pour favoriser le départ du méthanol, on peut ajouter dans le dernier hydrolyseur 13n une ou des subs- tances susceptibles d'augmenter le coefficient de vola.ti- lité de cet a,lcool ( benzène, heptane, etc...), ces subs- tances volatiles se retrouvent à la base de la colonne 1 en mélange avec le méthanol.

L'hydrolyse et la séparation des corps peuvent se faire également sous des pressions différentes de la pression atmosphérique.

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

REVENDICATIONS 1) Procédé d'hydrolyse d'une ster pour l'obten- tion dtun alcool et d'un.'acide dont les points d'ébullition sont suffisamment différents caractérisé en ce que l'ester est hydrolysé en continu et à chaud, l'alcool est séparé des vapeurs produites ; vapeurs résiduelles contenant l'acide pur étant ensuite déshydratées ; vapeurs d'eau <Desc/Clms Page number 6> et d'acide servant comme agent de chauffage pour produire la séparation de l'a.lcooL 2) Procédé d'hydrolyse d'un ester selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins l'une des diverses opéra,tions du procédé s'effectue sous une pression différente de la pression atmosphérique.

3) Procédé d'hydrolyse du formiate de méthyle pour l'obtention du méthanol et de l'acide formique, carac- térisé en ce que le formiate de méthyle est hydrolyse en phase liquide en continu et à chaud, le méthanol étant entraîné du.liquide au moyen d'un courant de formiate de méthyle et séparé des vapeurs produites ; vapeur rési- duelles étant ensuite renvoyées dans le circuit, l'acide formique étant séparé et déshydraté ; calories dépensées au cours de cette déshydratation servant au chauffage pour produire la séparation du métha,nol et du formia,te de méthyle.

4) Procédé d'hydrolyse' du formiate de méthyle, selon la revendication 3, caractérisé en ce que de l'eau et un excès de formiate de méthyle sont introduits à l'état liquide en tête d'une batterie d'hydrolyseurs, en même temps qu'un catalyseur soluble.

5) Procédé d'hydrolyse du formia,te de méthyle selon la revendication 3, caractérisé en ce que des vapeurs de formiate de méthyle traversent successivement cha,cun des hydrolyseurs d'une série en entraînant le méthanol formé et que la séparation de l'acide formique et de l'eau entraînés est faite dans une colonne placée au-dessus de chaque hydrolyseur. <Desc/Clms Page number 7>

6) Procédé d'hydrolyse du formiate de méthyle selon la, revendication 3, cara,ctérisé en ce que les vapeurs de formiate de méthyle et de méthanol sont envoyées dans une colonne permettant l'obtention de formiate de méthyle pur, en tête, et de métha,nol pur, en queue, cette colonne étant chauffée par les vapeurs de la colonne de déshydra,tation de l'acide formique.

7) Procédé d'hydrolyse du formiate de méthyle selon la revendication 3,caractérisé en ce que les vapeurs de formiate de méthyle servant comme reflux à la colonne de séparation du formiate de méthyle et du méthanol et les vapeurs correspondant au formia,te de méthyle en excès sont, seules, condensées, et les gaz évacués, l'excédent de vapeur de formia,te de méthyle qui sert à l'entraînement du méthanol, étant repris par un ventilateur pour retourner en circuit.

8) Procédé d'hydrolyse du formiate de méthyle selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'acide formique brut est séparé, par distillation dans une colonne, du formiate de méthyle en excès, du méthanol restant et du catalyseur, ce dernier étant renvoyé dans le circuit ; vapeurs de formiate de méthyle et la petite quantité de méthanol sortant de la colonne rejoignant les vapeurs de formiate de méthyle pur, alors que les vapeurs d'eau et d'acide formique, à haute teneur en acide formique, sont dirigées dans une colonne de séparation qui permet d'obtenir, en tête,-de l'acide formique anhydre et, à la base, l'eau sous forme de mélange azéotropique avec l'acide formique qui est renvoyé dans un des hydrolyseurs ;

vapeurs de la, colonne de concentration de l'acide formique étant condensées dans le soubassement de la colonne de séparation du formiate <Desc/Clms Page number 8> de méthyle et du méthanol et contribuant au chauffage de cette colonne.

9) Procédé d'hydrolyse du formiate de méthyle selon la revendication 3, caractérisé en ce que le départ du méthanol des hydrolyseurs est favorisé par l'addition de substances augmentant sa volatibilité.

10) Installation pour la mise en oeuvre du procédé revendiqué en 3, caractérisé en ce qu'elle comporte une batterie dthydrolyseurs, des colonnes pour la sépara- tion de l'acide formique et de l'eau ; une colonne pour la séparation du formiate de méthyle et du méthanol avec un dispositif de condensation du formiate de méthyle ; unventilateur'pour véhiculer les vapeurs de formiate de méthyle; une cuve avec un système automatique pour ma,inte- nir un volume toujours consta,nt de formiate de méthyle liquide dans le circuit ; colonne de séparation de l'acide formique brut ; unchauffeur pour séparer l'acide formique brut du catalyseur ; une colonne pour la. déshydra,- tation de l'acide formique ; des appareils pour déterminer la circulation des liquides.