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La présente invention a pour objet la récupération de l'anhydride maléique à partir des gaz obtenus par oxydation catalytique en phase vapeur de composés organiques.
L'oxydation catalytique en phase vapeur du benzène constitue l'un des procédés les plus importants utilisés pour la fabrication de l'anhydri- de maléique. On effectue en pratique cette oxydation en faisant passer un mélange de vapeur de benzène et d'air dans un convertisseur renfermant un catalyseur approprié qui est maintenu à température élevée, généralement à :450 C environ. La réaction se passe dans le convertisseur et le mélange de gaz sortant de ce dernier est formé en majeure partie, outre les produits 'non transformés, d'anhydride maléique, d'eau, d'oxyde de carbone et d'an- hydride carbonique. On peut également utiliser dans cette réaction d'autres composés organiques donnant naissance à l'anhydride maléique par oxydation, par exemple des hydrocarbures aliphatiques.
La présente invention a pour objet un procédé de récupération de l'anhydride maléique à partir des gaz de convertisseur obtenus dans ces réactions d'Oxydation, procédé dans lequel on utilise la chaleur des gaz sortant du convertisseur pour réaliser les conditions grâce auxquelles on peut directement condenser l'anhydride maléique sans qu'il y ait formation d'acide maléique comme sous-produit, à part une petite quantité tolérable existant à l'état d'impureté dans l'anhydride maléique récupéré.
Dans le procédé de récupération d'anhydride maléique à partir des gaz de convertisseur, conformément à la présente invention, une solution aqueuse d'anhydride maléique renfermant de 35 à 75% en poids d'acide maléique est continuellement injectée dans les gaz chauds sortant du convertisseur et vaporisée par ceux-ci, les vapeurs ainsi obtenues sont refroidies de ma- nière que l'anhydride maléique se condense et se sépare sans condenser l'eau qu'il contient, on épure les vapeurs restantes au moyen d'une solution aqueu- se d'acide maléique à 35-75% pour en extraire l'anhydride maléique non con- densé, et on recycle la solution d'acide maléique ainsi obtenue pour la ya- poriser sous l'action des gaz chauds.
Grâce à ce procédé, pratiquement tout l'anhydride maléique existant dans les gaz sortant du convertisseur peut être récupéré sous une forme suf- fisamment pure pour le raffinage, et la chaleur nécessaire dans ce procédé de récupération peut être fournie entièrement par les gaz sortant du conver- tisseur eux-mêmes. En outre, on peut récupérer l'anhydride à partir de gaz qui en contiennent des proportions relativement faibles.
Ce procédé a pour effet d'augmenter la proportion d'anhydride méléique dans les gaz sortant du convertisseur, ce qui fait qu'on peut condenser en un seul passage dans le condenseur une plus forte proportion d'anhydride màléique, sans qu'il y ait simultanément condensation d'eau et formation consécutive d'acide ma- léiqueo En examinant la question sous un autre angle, l'anhydride maléique est récupéré à partir de la solution aqueuse d'acide maléique en utilisant les gaz du convertisseur pour fournir la chaleur nécessaire pour vaporiser rapidement la solution, et pour jouer le rôle d'un support assurant des con- ditions favorables pour la condensation fractionnée partielle de l'anhydride maléique.
Le procédé objet de la présente invention présente ce grand avanta- ge qu'une fois en marche, la compensation est automatique et que toute va- riation raisonnable de la composition des gaz du convertisseur n'oblige pas à régler les conditions de l'opération pour récupérer l'anhydride malé ique.
En outre, il n'est pas nécessaire de récupérer l'acide maléique à partir de la solution d'épuration avant de la réinjecter dans les gaz de convertisseur chaudso
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Les gaz de convertisseur convenant particulièrement sont ceux qui sont obtenus par oxydation en phase vapeur du benzène, mais les gaz obtenus par oxydation en phase vapeur d'autres produits et qui renferment de l'an- hydride maléique, peuvent être utilisés, à condition naturellement qu'ils ne contiennent pas une quantité assez importante d'autres substances pour gêner à un trop grand degré le processus de condensatione
Dans un mode de mise en oeuvre commode de ce procédé, les gaz de convertisseur, sortant du convertisseur à une température de l'ordre de 450 0,
traversent une chambre de vaporisation dans laquelle on injecte en continu une solution aqueuse d'acide maléitique renfermant de 35 à 75% d'acide maléique. Il se produit alors une vaporisation brusque avec détente de la solution d'acide maléique et on fait sortir les vapeurs de la chambre de vaporisation pour les envoyer dans un refroidisseur qui les refroidit à' une température juste au-dessus de celle à laquelle l'anhydride maléique commencerait à se condensera Du refroidisseur, les vapeurs passent alors dans un condenseur fonctionnant à une température qui est suffisamment su- périeure au point de rosée de l'eau contenue dans les vapeurs pour empêcher l'eau de se condenser, mais pour provoquer la condensation de l'anhydride maléique.
L'anhydride maléique se condense et il est extrait sous forme fondue, tandis que l'eau présente subsiste à l'état de vapeur et est en- traînée par le courant de vapeur d'eau vers un épurateur dans lequel une solution d'acide maléique'à 35-75% absorbe l'anhydride maléique restant, en même temps que la majeure partie de l'eau, ce qui donne une quantité d'aci- de maléique plus impoortante, qui est maintenue à une température suffi- samment élevée pour empêcher la cristallisation de l'acide maléique. On maintient à un niveau constant la solution qui se trouve dans l'épurateur en l'extrayant au fur et à mesure qu'elle se forme pour constituer la solu- tion aqueuse d'acide maléique qui est injectée en cnntinu dans la chambre de vaporisation, et les vapeurs épurées sortent du système et vont dans l' atmosphère.
L'anhydride maléique fondu extrait du condenseur et qui ne renferme que de petites quantités d'acide maléique peut être raffiné sans danger de transformation en acide fumariqueo
La solution d'acide maléique utilisée¯ tant pour l'épuration que pour l'injection renferme de préférence entre 50 et 65% en poids d'acide maléique. Les températures exactes utilisées dans les divers stades du pro- cédé de récupération pour réduire au minimum la quantité de solution d'acide maléique recyclée dépendent de la composition des gaz du convertisseur et de la concentration en acide maléique dans la solution d'épuration. On re- froidit de préférence les gaz chauds du convertisseur jusqu'à 200-300 C avant de les faire passer dans la chambre de vaporisation et d'injecter la solution d'acide maléique.
La température de condensation est en pratique dans la gamme comprise entre 60 et 100 c, et la gamme comprise entre 70 à 80 C convient particulièrement bien. Une concentration de 60% en acide ma- léique dans les solutions d'épuration et d'injection peut parfaitement con- venire La température à laquelle cette solution est formée et recyclée pour être injectée dans la chambre doit être suffisamment élevée pour empêcher la séparation de l'acide maléique par cristallisation, et elle doit être suffisamment basse pour une isomérisation appréciable en acide fumarique une température comprise entre 35 et 90 C peut convenir, mais elle est de préférence comprise entre 50 et 70 C et une température de 60 C convient particulièrement car, à des températures de cet ordre,
les gaz sortants ex- traient l'eau du système à une vitesse telle qu'on peut facilement obtenir un équilibre de la vapeur contenue dans le système.
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Dans un exemple typique,les gaz sortent directement d'un conver- tisseur utilisé pour l'oxydation du benzène par l'air à 435 C. et leur dé- bit est de 9,544 kg/heure. Les constituants des gaz sont les suivants :
EMI3.1
Poids (kg) ààids k
EMI3.2
<tb> Oxygène <SEP> 1.651 <SEP> Anhydride <SEP> maléique <SEP> 1599
<tb>
<tb> Azote <SEP> 7.037 <SEP> Eau <SEP> 227,90
<tb>
<tb> Benzène <SEP> non <SEP> transformé <SEP> 30,8 <SEP> Oxyde <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 101
<tb>
<tb> Anhydride <SEP> carbonique <SEP> 64,30
<tb>
On fait passer les gaz dans un refroidisseur à air, pour réduire leur température à 245 C, puis dans une chambre de vaporisation dans la- quelle on injecte en continu une solution aqueuse diacide maléique à 60%, à la température de 60 C et avec un débit de 575,
3 kg/heure. Le mélange vaporisé sort de la chambre à la température de 140'Ce l'acide maléique ayant été déshydraté en anhydride maléique du fait de la vaporisation, de sorte que l'anhydride maléique et la vapeur sortent respectivement de la chambre à des débits de 452,5 et 509,6 kg/heure, entraînés par une quanti- té de gaz bien plus importante.
On fait passer le mélange de vapeurs dans un condenseur refroidi à l'eau, qui refroidit rapidement ce mélange à 80 C, puis dans un réservoir où l'anhydride maléique condensé se rassemble à 70 0 sous forme fondue, à raison de 159,5 kg/heure, et d'où il est envoyé au raffinage..La partie non condensée du mélange de vapeurs renfermant le reste d'anhydride (292,2 kg/heure) traverse un épurateur renfermant une solution d'acide maléique à 60% en poids, puis la solution d'acide maléique ainsi obtenue est recyclée en continu et est injectée dans la chambre de vaporisation. Les gaz effluents de l'épuration sorten du système en entraî- nant avec eux une certaine proportion de vapeur d'eau non condensée (227,8 kg/heure) en même temps qu'une petite partie de benzène non transformé.