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" Procédé pour l'obtention d'isophorone pure et produit obtenu".
Il est connu que, à partir d'acétone, au moyen de catalyseurs basiques, se laissent obtenir différents produits de condensation, parmi lesquels avant tout l'isophorone a une signifi- cation technique importante dans le secteur des solvants et comme matière première pour différentes synthèses d'un nouveau genre. Pour l'obtention de tels produits de condensation, existe
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une série de possibilités de procédés de principe. Far exemple, l'acétone se laisse condenser sur des catalyseurs solides en phase vapeur comme aussi en phase liquide. Par suite d'inconvénients importants de ce procédé, il est plus avantageux d'introduire, conformément à d'autres propositions connues, le catalyseur sous forme liquide, par exemple en solution aqueuse.
Ainsi est connu un procédé, selon lequel de l'acétone est mise en réaction avec le catalyseur aqueux sous agitation ou plutôt sous forte agitation, à des conditions adéquates de température et de pression, à côté de quoi, à cause de la solubilité seulement limitée de l'acétone dans la solution de catalyseur, un système primaire à deux phases de la matière première est présent.
Une forme de réalisation particulièrement favorable consiste dans la conduite de la "condensation en solution" avec phase homogène au moins primaire, qui peut être réalisée par addition de quantités très minimes d'alcalis, par exemple < 0,1 % et moins (calculé sur l'ensemble du liquide), avec l'acide de solvants comme l'eau, l'alcool, etc.
Par exemple, la condensation en solution fournit, en partant d'un mélange de 80 % d'acétone, 20 % d'eau et 0,04 % d'alcali (en pour cent en poids), lorsque, par conduite appropriée de la réaction (avant tout par l'emploi de températures relativement basses), on évite la formation de quantités: par trop grandes de produits de condensation supérieurs et avant tout, non utilisables, un produit de réaction de composition approximative 70% acétone, 10 % d'eau, 6% isophorone, 2% produits de condensation supé- rieurs;1,9 % oxyde de mésityle (% en vol) à côté de quantités peu importantes de phorone, -isophorone, etc.
Un traitement possible consiste maintenant à enlever à l'aide d'une distillation sous pression normale l'acétone non
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transformée, hors du mélange de réaction et ensuite à obtenir, par emploi de vide au moyen d'une série de colonnes successives (correspondant au nombre de substances a traiter et a la pureté désirée de l'isopnorone), par enlèvements successifs des substances facilement volatiles, le produit final, tour cela sont nécessaires environ 4 à 6 unités de distillation.
En mains ces chiffres, on reconnaît déjà la relation défavorable entre les deux programmes de procédé : condensation et traitement, ce à côté de quoi la marche du procédé nommé en dernier lieu exige des déploiements disproportionnément élevés d'ordre technique et économique. Il y a cependant encore d'autres inconvénients importants perceptibles. Ainsi il est manifeste que en particulier la colonne à acétone prend, au point de vue de l'énergie comme de l'appareillage les/plus grandes dimensions. Si l'on prend en considération les chiffres de la transformation avancés plus haut et ensuite le reflux exigé pour une séparation, il y aurait dans une telle colonne à pression normale environ 20 fois autant d'acétone à chasser, qu'.il y a de produit de condensation présent.
La capacité thermique (chaleur de condensation) des quantités d'acétone extraites audessus de la tête, ne peut d'aucune manière être retrouvée énergétiquement, mais on a encore besoin d'un refroidissement étranger. D'un autre côté, on est contraint de reconduire l'acétone liquéfiée de la distillation, en supplément par des mesures comme élévation de pression et élévation de température, de nouveau dans le régime conforme à la réaction, ce par quoi sont nécessités des parties d'appareils supplémentaires (pompes, échangeurs de chaleur) sous l'apport d'autre énergie, et en réalité, par retour, en proportion des quantités d'acétone et @ d'isophorone se trouvant dans le produit de réaction.
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Sur la base de l'invention prémentionnée, les incon- vénients cités. plus haut peuvent maintenant être écartés ou plutôt considérablement réduits, indépendamment d'une série d'autres avantages remarquables. L'idée fondamentale consiste @ dans l'application d'une distillation sous pression au mélange de réaction, ce à côté de quoi, conformément à une forme de réa- lisation particulièrement avantageuse,les conditions physiques sont choisies de telle manière qu'une liaison étroite de la distillation avec le réacteur de condensation est rendue possi- ! ble.
Si l'on prend pour base de distillation une pression au ; moins mesurée de telle manière qu'une température de liqué- faction de l'acétone au-dessus d'environ 100 C soit assurée, mieux encore une pression telle, qui rande possible une tempé- rature de liquéfaction aux environs ou au-dessus d'environ 200 , ce à quoi l'on arrive pratiquement dans le domaine de pression de la condensation (env. 30 atm), ceci est lié à des avantages considérables, aussi. longtemps que l'énergie amenée au puisard de la colonne de distillation peut être récupérée entièrement et intégralement au sommet de la colonne, soit par la conformation du condenseur en générateur de vapeur soit au- trement en échangeur de chaleur.
Si l'on choisit pour la conden- sation et la distillation la même pression, il s'ensuit d'autres avantages par la suppression de pompes et d'échanbeurs de cha- leur pour l'acétone à ramener.
Une telle liaison entre la distillation sous pression et la réaction est alors particulièrement avantageuse,si la transformation de l'acétone en isophorone est poursuivie comme véritable condensation en solution, ce par quui se réalisent dans le réacteur des relations particulièrement simples de courant
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et de réaction. Ceci peut, comme décrit au début, être réalisé par l'emploi de très faibles quantités d'alcalis de 0,1% en poids et moins (calculé sur l'ensemble du liquide). Les proportions de solubilité peuvent aussi être améliorées,d'une manière connue en elle-même, en mettant en oeuvre à la place de ou à côté de l'eau, encore un alcool comme le méthanol ou l'éthanol.
N'arrivent pas en dernier lieu dans cette manière de liaison d'importantes simplifications technologiques, l'une d'elles par la suppression des agrégats intermédiaires prémentionnés, par quoi l'exploitation est sensiblement simplifiée.
Si l'on conduit la distillation d'un produit de réaction cuurant composé, par exemple, de 70% d'acétone, 19 % d'eau, 6 % d'isophorone, 2% de produits de condensation supérieurs et 1,9 % d'oxyde mésityle (% en vol.) , à une pression de 10 atm., il s'établit dans le tête de la colonne une température de 145 , tandis que dans le puisard de la colonne, comprenant une phase aqueuse et une phase organique, dernière phase qui contient les produits de condensation exempts d'acétone, règne une température de 182 C.
De cette manière, il est déjà possible d'employer utilement la température régnant au sommet de la colonne, qui est essentiellement déterminée par la pression de vapeur de l'acétone, et de tire±: tout le profit possible de la chaleur de liquéfaction de l'acétone.
Conformément au croquis, dans leque.. réacteur et distillation sont reliés de telle manière que les deux appareils se trouvent sous une pression de 30 atm., par quoi, par disposition adéquate du réacteur, une transformation répondant aux conditions optimales (env. 200-235 ) a lieu, le produit de réaction venant du réacteur de condensation, par exemple de la
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composition mentionnée ci-dessus, est conduit par la canalisa- tion 1 dans la colonne à pression 2, dans laquelle a lieu la décomposition sous maintien de la proportion de reflux néces- saire ici à environ 1 en, essentiellement, acétone et fractions difficilement volatiles.
Grâce à cela, s'étaolit dans le con- denseur de tête 4, une température de 205 C (correspondant à la pression de vapeur de l'acétone), tandis que dans le pui- sard 3, qui se compose de 2 phases liquides, l'une phase aqueuse (contenant le catalyseur alcalin) et une phase organi- que (contenant essentiellement l'isophorone), regne une tem- pérature d'environ 235 C, correspondant à la pression de va- peur de l'eau. L'énergie à amener pour la séparation, qui doit être conduite au puisard par échange indirect de chaleur, peut maintenant être récupérée immédiatement et entièrement par conformation adéquate du condenseur.
L'acétone à enlever par la canalisation 5, correspondant à son accès, qui contient, sur base des rapports azéotropiques, entre 10-20% d'eau, peut, directement, sans apport d'énergie de chauffage ou de pompage, être reconduite dans le réacteur.
Par des mesures déterminées, peuvent être superpo- sées la distillation pure et, indépendamment de cela, encore des réactions, qui en particulier ont une influence favorable sur la composition et la qualité du produit de puisard et ainsi permettent de simplifier considérablement les dernières étapes du traitement. Il s'est notamment avéré, que, dans is partie inférieure de la colonne à pression, où déjà un important enlèvement de l'acétone a été atteint, par le contact intime il se produit des deux phases, par la présence renforcée en catalyseur,v une dégradation partielle à complète ou plutôt transformation en,
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essentiellement, de tels dérivés, qui soit entravent le traitement ultérieur, soit sont capables de diminuer considérablement la qualité du produit final.
L'alcali nécessaire pour un tel procédé, ou plutôt la concentration du catalyseur aqueux peut aussi être augmenté par le fait que, par la canalisation 6, on effectue un renvoi total ou partiel du contenu aqueux du puisard aqueux, le cas échéant avec addition d'alcali frais dans la colonne, et en réalité au dessous de l'endroit, où l'extraction de l'acétone est réalisée et au-dessus de l'endroit, où le produit de réaction est introduit. Sous les conditions de la distillation décrites plus haut, est pratiquement atteint, éga- lement presque sans renvoi d'alcali, un scindement complet de l'oxyde de mésityle en acétone, qui est enlevé- continuellement par distillation et ce par quoi, dans le traitement ultérieur du produit de puisard, la colonne à oxyde de mésityle peut être épargnée.
De plus, les xylitones se trouvant, par distillation aux côtés de l'isophorone, sont, suivant les proportions d'alcali, plus ou moins dégradées, c'est-à-dire transformées en acétone et isophorone, ce par quoi, a côté d'un gain supplémentaire en isophorone ou plutôt en acétone réemploy&ble, des simplifications importantes s'ensuivent dans le traitement suivant, à côté d'une meilleure qualité. Le traitement peut ensuite se réaliser d'une manière connue en elle-même, par une nouvelle distillation, avantageusement sous pression réduite. On arrive alors à une isophorone très pure.
EXEMPLE.
Selon la dessin, fut employée, pour le traitement du mélange de réaction, une colonne de distillation prévue pour 50 atm., d'une longueur de 8 m et d'un diamètre intérieur de 100 mm, qui était remplie généralement de corps de remplissage
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de 8 mm. Avec une admission continue de 20 1/h d'un mélange de réaction de 70 % d'acétone, 19 % d'eau, 6% d'isophorone, 2 % de produits de condensation supérieurs et 1,9 % d'oxyde de mésityle (% en vol.), put être obtenu, sous une pression de régime d'environ 30 atm. et un rapport de reflux de 1 (sans apport en retour d'alcali) un produit de puisard, qui était complètement exempt d'oxyde de mésityle et dans lequel déjà environ 40% de la xylitone gênante était dégradée.
En ramenant
10 1. par heure de catalyseur aqueux, par la canalisation 6, furent décomposés environ 75 % de xylitone. Par simple traite- ment distillatoire dans le vide du produit organique du puisard, minima on arrive, après séparation d'une quantité/de produits de tête, directement à de l'isophorone très pure, avec séparation complète des produits de condensation supérieurs, à haut point d'ébullition, non plus hydrogénables. Le produit est entièrement incolore et ne présente également pas, après un temps plus long, de colorations d'aucune espèce.
REVENDICATIONS.
1) Procédé pour l'obtention d'isophorone pure à par- tir de produits de condensation de l'acétone contenant de l'iso- phorone, par distillation, caractérisé par le fait que la distil- lation est conduite sous une pression, qui assure une tempéra- ture de liauéfaction de l'acétone au-dessus d'environ 100 , après quoi le produit du puisard est soumis à une autre distillation, avantageusement sous pression réduite.