BE706281A - - Google Patents

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BE706281A
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/27—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation
    • C07C45/32—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen
    • C07C45/33—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by oxidation with molecular oxygen of CHx-moieties

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Procédé de préparation   d'acide&   carboxyliques à partir d'hydro- carbures inférieurs 
La présente invention est relative à   la   préparation du composas chimiques organiques à partir d'hydrocarbures ali- phatiques inférieurs. 



   Plus particulièrement, l'invention concerne un   procède   perfectionné de préparation d'acides carboxyliques et autres composés aliphatiques oxygénés 1 partir'des produits   résul-   tant de l'oxydation en phase liquide d'hydrocarbures alipha- tiques à l'aide d'oxygène moléculaire, en présence d'un cata-   lyseur   d'oxydation. 



   Particulièrement, l'invention concerne un prceé consiste à oxyder partiellement un hydrocarbure   @   de manière à obtenir un acide carboxylique ainsi que des   @   

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 duits annexes comprenantiun alcool libre ou estérifié corres-    pondant audit acide carboxylique ainsi qu'une cétone qui est un précurseur dudit acide carboxylique puis effectuer   une oxydation secondaire d'au moins une portion des produits annexes, afin d'obtenir un supplément d'acide carboxylique. 



   Le procédé selon l'invention a pour résultat un rende- ment accru en acide carboxylique à partir de la charge hydro- carbonée. Par comparaison avec les procèdes antérieurs de      transformation des hydrocarbures en acides carboxyliques, il entraîne également une diminution substantielle de la dégra- dation de la charge en sous-produits inutilisables industriel- lement et de la consommation d'air haute pression nécessaire pour produire une quantilté donnée d'acide carboxylique. 



   Selon un procédé représentatif de oréparation d'un acide carboxylique par oxydation partielle d'un hydrocarbure, une charge hydrocarbonée, dans un milieu réactionnel liquide contenant un catalyseur approprié (tel qu'un composé de cobalt, de chrome ou de manganèse soluble dans l'acide car-   boxylique),.   est transformée en composés oxygénés comprenant l'acide carboxylique par mélange d'un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire avec le milieu réactionnel liquide résultant. L'air est couramment utilisé comme source d'oxy- gène, bien qu'on puisse utiliser de   1.oxygène   pur si on prend les mesures appropriées pour empêcher la formation de compo- sitions explosives dans le système réactionnel.

   On utilise divers types de réacteurs d'oxydation, allant de simples récipients présentant un degré élevé de   mélange   en retour interne à de longs réacteurs tubulaires conçus pour réduire au minimum le mélange en retour. On utilise des températures   de réaction de 175 à 200 C ; nécessite l'entretien de   

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 pressions relativement élevées dans le réacteur d'oxydation, c'est-à-dire d'environ 40 à 70 atmosphères, afin de maintenir les substances en réaction en phase liquide. On peut, ou non, agiter les réacteurs. On règle la température de la réaction soit en amenant le contenu liquide du réacteur en contact avec des surfaces d'échange thermique refroidies, soit en condensant les vapeurs dégagées du réacteur et en renvoyant le condensat vers le réacteur.

   Selon un mode   ooératoire   re- présentatif de transformation du butane en acide acétique, le produit du réacteur d'oxydation comorend de l'acide acé- tique, de l'éthanol, du butane non oxydé, des produits de réaction intermédiaires tels que la méthyl   éthyl   cétone, ainsi que des sous-produits tels que l'acétone. Sont égale- ment présentes des quantités substantielles d'esters acétique$, par exemple d'acétates de méthyle et d'éthyle, ainsi que des quantités moindres d'acides carboxyliques supérieurs tels que les acides propionique et butyrique. Ces acides carboxy- liques supérieurs sont produits dans une mesure mineure lorsque la charge d'oxydation comprend un butane, et dans une mesure supérieure lorsqu'elle comprend des hydrocarbures supérieurs tels que des pentanes, des hexanes et des heotanes. 



   Si on prend à nouveau comme exemple un orocédé d'obten- tion d'acide acétique à partir de butane, on recueille l'aci-   de acétique à partir du produit d'oxydation par divers moyens   connus dans la technique tels que, par exemole, la distilla- tion. Les teneurs en acide acétique du constituant ester acétique du produit sont également couramment recueillies par hydrolyse suivie d' extraction l'aide de solvants, et de distillation.

   Les produits d'oxydation intermédiaires comprenant contenus dans le produit de réaction,/en particulier de la 

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 méthyl éthyl cétone étaient, antérieurement, recyclés dans une grande mesure vers le réacteur d'oxydation orimaire pour subir une oxydation plus complète en acide acétique, bien que l'on ait su recueillir et purifier, sur une échelle limi- tée, une fraction méthyl éthyl cétone-acétate d'éthyle à   utiliser comme solvant et, à l'aide de traitements supplémen-   taires, recueillir de la méthyl éthyl cétone pure (abrégée, ci-dessous, en MEC). 



   Il est reconnu depuis longtemps que la technologie existante, telle que décrite ci-dessus, entraîne une dégra- dation substantielle de l'hydrocarbure en substances sans valeur, tels que des oxydes de carbone et l'acide formique. 



   Il est également reconnu que l'air ou autre gaz contenant de 1!oxygène, utilisé sous haute pression, nécessaire à la réac- tion d'oxydation de l'hydrocarbure constitue un coot de pro- duction substantiel,à la fois du point de vue dépenses opéra- toires et du point de vue investissement de capitaux néces- saires. On ne savait pas, toutefois, comment remédierces défauts. Particulièrement, on pensait qu'il était nécessaire de faire fonctionner le réacteur à une température de J75 à 
200 C pour entretenir la réaction à une vitesse industrielle- ment satisfaisante.

   On pensait également qu'il était néces- saire de recycler vers le réacteur la majeure portion de la cétone contenue dans le produit de la réaction (qui est, par exemple, de la méthyl éthyl cétone lorsqu'on prépare de 1' acide acétique), la raison pour ce faire étant que la cétone agit comme initiateur de réaction dans l'oxydation de l' hydrocarbure. Bien entendu, la cétone recyclée est en grande partie transformée en acide carboxylique, bien qu'aux dépens d'une certaine dégradation chimique dans les conditions rela- 

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 tivement rigoureuses existant dans le réacteur et également aux dépens d'un supplément d'air haute oression, ou autre source d'oxygène, nécessaire pour son oxydation.

   Le fait d' avoir à effectuer l'oxydation de l'hydrocarbure sous la con- trainte imposée par ces facteurs impose une limite suoérieure à l'efficacité chimique pouvant être obtenue dans la trans- formation de l'hydrocarbure en composés oxygénés, et une limite inférieure à la quantité d'air ou autre source d'oxy- gène moléculaire qui doit être comprimée et chargée dans le réacteur d'oxydation pour fournir une quantité donnée d'      acide carboxylique ou de carboxylates dans les produits recueillis à partir du réacteur. 



   L'invention a pour buts : - de fournir un procédé perfectionné de transformation d'un hydrocarbure inférieur en un acide carboxylique avec une efficacité chimique supérieure aux efficacités caractéristi- ques des procédés actuels selon lesquels on fait fonctionner le réacteur d'oxydation de l'hydrocarbure une temnérature de 175 C et plus, et selon lesquels la majeure oortion de la cétone recueillie à partir des produits de l'ooération d' oxydation de l'hydrocarbure est recyclée vers le réacteur d' oxydation ; - de fournir un procédé pour réduire- la quantité d'air ou d'oxygène haute pression nécessaire par unité de poids d' acide carboxylique produit lors de la préparation d'acide carboxylique par des procédés comprenant l'oxydation en phase liquide d'un hydrocarbure inférieur;

     ,   - de fournir un procédé pour améliorer la transformation globale de l'hydrocarbure en produits vendables, dans un pro- cédé comportant comme stade initial l'oxydation catalytique 

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 en phase liquide d'un hydrocarbure inférieur afin d'obtenir des dérivés oxygénés de celui-ci. 



   D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'inven- tion apparaîtront dans la description détaillée et les exemples qui vont suivre dans lesquels, pour des raisons de brièveté, on utilisera l'abréviation "MEC" pour désigner la méthyl éthyl cétone. 



   Selon la présente invention, et en prenant l'acide acé- tique comme exemple d'acide carboxylique représentatif, le réacteur dans lequel l'hydrocarbure est oxydé fonctionne à qui est une température inférieure à celle/caractéristique des techni- ques antérieures. Il en résulte un accroissement substantiel de la proportion de MEC dans le produit de réaction, cet accroissement étant d'une grandeur telle qu'il n'est plus vers le réacteur nécessaire de recycler/la majeure partie de la MEC recueillie pour déclencher la réaction.

   Une portion, au moins, de la MEC est retirée pour être transformée en acide acétique, dans un système d'oxydation secondaire séparé, dans lequel on obti- ent une efficacité chimique élevée et dans lequel il n'est pas nécessaire d'utiliser d'air ou autre gaz contenant de l' oxygène aux hautes pressions caractéristiques du réacteur primaire (d'oxydation de l'hydrocarbure). Avantageusement, est également incluse avec la MEC chargée dans ce système secondaire une certaine quantité d'éthanol qui est également présent comme sous-produit de la réaction orimaire et qui constitue une source importante d'acide acétique   supplémen-.   taire dans l'oxydation secondaire. 



   Il résulte, de l'utilisation de l'invention, au moins deux avantages, par comparaison avec les techniques antérieu-.; res. Tout d'abord, il y a diminution de la quantité de source 

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 d'oxygène haute pression nécessaire pour produire une quantité donnée d'acide carboxylique. La raison en est que, dans l' oxydation secondaire, il n'est besoin que d'une pression réactionnelle nominale de 3 à 25 atmosphères et, très couram- ment, de 5 à 7 atmosphères, tandis que, dans l'oxydation primaire, une pression de 40 à 70 atmosnhères est nécessaire- Secundo, la conversion globale d'hydrocarbure en acide carboxylique et autres produits, tels qu'alcools, par exem- ple, est réalisée plus efficacement du point de vue consom- mation nette de matière première par unité de poids de produits vendables obtenus.

   Les techniques antérieures ne fournissaient pas ces avantagea essentiellement parce qu'on ne savait pas qu'on pouvait retirer une quantité relativement massive de cétone du système de réaction d'oxydation primaire sans retarder la réaction au point de la rendre inutilisable industriellement. On n'avait pas pensé non plus, antérieure- ment, à ajuster les conditions, dans le réacteur d'oxydation de l'hydrocarbure, de manière   délibérément   produire des quantités substantielles de substances (cétone et alcool) qui ne sont pas de l'acide carboxylique, dans le but final de les transformer ensuite en acide carboxylique dans un stade opératoire séparé et, ainsi, d'accroître la production finale en acide carboxylique à partir d'une quantité donnée d'une charge d'hydrocarbure. 



   La description détaillée ci-dessous repose essentielle- ment sur un système dans lequel la charge hydrocarbonée comprend du butane normal et l'acide carboxylique est de l' acide acétique. Il est bien entendu que l'invention est égale- ment applicable à des systèmes d'oxydation quelque peu diffé- rents et à une gamme de charges plus étendue. nn peut, comme 

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 charge, utiliser des hydrocarbures de poids moléculaire supé- rieur à celui du butane, par exemple, des pentanes, pour obte- nir des cétones correspondant à ces hydrocarbures et des acide3 carboxyliques dérivant de la scission par oxydation des cétones.

   On peut utiliser certains hydrocarbures supé- rieurs pour préparer de l'acide acétique; les plus appropriés, pour l'obtention d'acide acétique et l'obtention parallèle de précurseurs cétoniques de l'acide acétique ont une struc- ture de type 2-alcoyl butane. La MEC est obtenu en grande partie à partir de la chaine butane de ces hydrocarbures supérieurs. Particulièrement, ces hydrocarbures supérieurs, jusqu'à, environ, le 2-hexyl butane, donnent, par oxydation, des quantités substantielles de MEC et autres précurseurs cétoniques de l'acide acétique et sont utilisables dans le procédé selon l'invention tel qu'appliqué à la préparation d'acide acétique. Les hydrocarbures saturés sont préférables, bien qu'on puisse utiliser des oléfines au prix de rencon- trer un rendement accru en sous-prôduits. 



   Telle qu'on l'utilise ici, l'expression "système d'oxy- pour réaction      dation primaire" englobe un récipient d' oxydation en phase liquide, un dispositif pour injecter des charges liquides et de l'oxygène moléculaire dans ledit récipient, un dispo- sitif pour éliminer la chaleur de réaction dudit récipient et, ainsi, régler la température de la réaction, et un dis- positif pour évacuer le produit de réaction et le séoarer en diverses fractions primaires. Est également inclus un dispositif pour recycler diverses de ces fractions orimaires en les renvoyant dans le réacteur d'oxydation.

   Telle qu'on l'utilise   ici,-l'expression   "zone de réaction confine" désigne le réacteur lui-même, et "système d'oxydation primaire' 

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 désigne le réacteur et les dispositifs auxiliaires qu'on vient de décrire. 



   L'existence d'au moins trois liquides contenant une cétone, dans le système, est, d'une façon qénérale, caracté- ristique de tout système d'oxydation en phase liquide tel que décrit ci-dessus. Ces trois liquides sont : (a) un premier liquide contenant une cétone qui est le contenu li- quide du réacteur lui-même, (b) un deuxième liquide contenant une cétone qui est une fraction dérivant du contenu liquide du réacteur et qui constitue le produit de réaction entrant dans le système de collecte du produit, et (c) un troisième liquide contenant une cétone, qui dérive du deuxième, au cours des opérations de collecte primaires et qui diffère du deuxième en ce qu'il comprend sensiblement toute la cétone initialement présente dans la deuxième fraction tout en contenant, dans la plupart des cas, seulement des quantités mineures des autres produits de réaction,

   par exemole d'acide carboxylique, d'acétone, etc.. Les relations existant entre ces trois liquides ainsi que leurs relations avec l'inven- tion telle que définie ici seront   précisée   ci-dessous. 



   Selon un type de processus d'oxydation d'hydrocarbure, qui se rapporte également à un mode de mise en oeuvre parti- culier de l'invention, une charge d'hydrocarbure comorenant surtout du butane normal, mais comprenant également, si on le désire, en mélange, du propane ou des hydrocarbures supérieurs (tels que du pentane, par exemple), est transformée en acide . acétique, comme suit: (a) On utilise un réacteur qui comprend un récipient cylindrique horizontal dont la portion supérieure communique avec un condenseur. 

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   (b) Un deuxième récipient, adjacent au réacteur, est agencé pour être utilisé comme décanteur. Ce décanteur com- munique avec le condenseur, de manière à recevoir le condensat à partir de celui-ci. La partie supérieure du décanteur, c'est-à-dire la partie contenant la phase supérieure des deux phases liquides qui sont contenues dans le décanteur, communique avec le réacteur d'oxydation. La portion inféri- eure du décanteur est munie d'un conduit d'évacuation pour retirer la phase liquide inférieure. nement (c) En cours de   fonction!, on maintient   dans le réacteur un milieu réactionnel liquide comprenant de J'acide acéti- que, dans lequel est dissous un catalyseur d'oxydation appro- prié, soluble dans l'acide acétique.

   Les catalyseurs norma- lement utilisés sont des composés de cobalt et/ou de chrome, qui sont normalement chargés dans le réacteur sous forme de d'acide sels/acétique . La charge d'hydrocarbure, en même temos que les courants de recyclage, comme on l'expliquera ci-dessous, est chargée en continu dans ce milieu réactionnel. Des quan- tités supplémentaires de catalyseur sont également ajoutées au fur et à mesure des besoins, pour maintenir au moins une concentration efficace minimale de celui-ci, qui est d'envi- ron de 1 à 1000 parties par million. L'oxydation de l'hydro- carbure est réalisée en injectant de l'air, ou autre gaz con- tenant de l'oxygène moléculaire, au-dessous de la surface du   buteur liquide, à travers un distri approprié.

   Le liquide dans le   réacteur est le premier liquide contenant une cétone en fonction duquel on décrit ici l'invention. Bien entendu, la cétone est ici la MEC. 



   (d) La température de la réaction peut être réglée, en totalité ou en partie, en appliquant des méthodes d'échange 

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 thermique superficiel au liquide contenu dans le réacteur. 



   Toutefois, dans le système décrit ici, on règle la   tempéra-   ture en laissant les vapeurs dégagées de la   surface   du milieu réactionnel passer dans le condenseur. Les gaz non condensés traversant le condenseur sont envoyés dans une installation classique pour recueillir les hydrocarbures qui y sont encore contenus, après quoi les gaz fixés, par exemple J'azote et   les oxydes de carbone, sont évacués à l'atmosphère.   



   (e) Le condensat du condenseur est évacué vers le décan- teur. Dans le décanteur, la température du contenu liquide est maintenue à une valeur suffisamment basse pour que le condensat se sépare en deux phases liquides. La temoérature requise dans le décanteur varie avec la composition du con- densat traité dans un cas donné, mais, normalement, elle ne doit pas être supérieure à 60 C environ. On peut, si on le désire, utiliser des températures encore plus basses, ,pouvant même atteindre celle à laquelle une phase solide se forme. La gamme opératoire normale est   suoérieure  10 C environ.

   Au-dessus de 120 C, environ, il ne se forme habi- tuellement pas deux phases liquides, bien que l'accroissement de la quantité d'eau présente puisse, dans certains cas, avoir pour résultat la formation de deux phases des tempé- ratures aussi élevées que 180 C. 



   (f) La phase liquide supérieure contenue dans le décan- teur est riche en hydrocarbure et contient également des quantités substantielles de MEC. Elle est avantageusement renvoyée directement vers le réacteur d'oxydation, pour y subir une autre oxydation. Sa teneur en MEC aide à entretenir la réaction d'oxydation de l'hydrocarbure. La phase inférieure est riche en acide acétique et autres produits d'oxydation, l'eau y comprise. On la sépare et l'envoie vers le système 

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 de collecte du produit primaire (g) On indique , au tableau ci-dessous, un exemple représentatif de composition de la phase lourde. Il est bien entendu qu'elle peut varier sensiblement, selon la nature de la charge d'hydrocarbure, la température de la réaction d'oxydation, le catalyseur d'oxydation, etc.. 
 EMI12.1 
 
<tb> 



  Composés <SEP> Concentration, <SEP> poids
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acides <SEP> carboxyliques <SEP> libres <SEP> totaux,
<tb> 
<tb> sous <SEP> forme <SEP> d'acide <SEP> acétique <SEP> ' <SEP> 45 <SEP> à <SEP> 50
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acides <SEP> propionique <SEP> et <SEP> butyrique <SEP> 3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acétaldéhyde <SEP> 1
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Formiates <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> et <SEP> d'éthyle <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acétates <SEP> de <SEP> mé <SEP> thyle <SEP> et <SEP> d'éthyle <SEP> 4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Méthanol <SEP> et <SEP> éthanol <SEP> 2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acétone <SEP> 1
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Méthyl <SEP> éthyl <SEP> cétone <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 12
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Acide <SEP> formique <SEP> 3
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Eau <SEP> 19 <SEP> 

  à <SEP> 23
<tb> 
 (h) La phase lourde décrite ci-dessus est ensuite traitée par des modes opératoires non compr:Ls dans le cadre de la présente invention mais qui sont connus dans la tech- nique et comprennent, par exemple, une distillation, une hydrolyse et une extraction par solvants pour recueillir au moins une portion substantielle de l'acide acétique libre et estérifié qui y est contenu, ainsi que divers autres sous-produits tels que le méthanol et l'acétone.   Quel le'que   soit la manière dont on effectue cette opération de collecte, il en résulte une fraction qui comprend au moins une portion substantielle de la MEC contenue dans la phase lourde recueil-   lie  à partir du décanteur.

   Il s'agit du troisième des trois liquides contenant une cétone en fonction desquels l'invention 

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 est décrite ici. Sa composition varie selon la comoosition du deuxième liquide contenant de la MEC duquel elle dérive, et également selon la nature des techniques de sépa- ration du produit qui ont été utilisées. Il veut môme être obtenu à partir de l'opération de collecte du oroduit pri- maire, non sous la forme d'un courant, mais plutôt sous forme de deux courants, ou plus. Quelle que soit la manière dont il est obtenu, il est défini ici   comme   un liquide con- tenant, en proportion prédominante, de la méthyl éthyl cétone qui est recueillie au cours de la séparation du oro- duit de-la réaction d'oxydation de l'hydrocarbure en ses .constituants majeurs, y compris l'acide acétique.

   Cette frac- tion comprend surtout de la MEC, bien entendu, mais contient également couramment une fraction éthoxy sous la forme d' éthanol et d'acétate d'éthyle, car l'éthanol, l'acétate d' éthyle et autres esters éthyliques sont des produits de l' oxydation de l'hydrocarbure, et l'acétate d'éthyle, en oarti-   culier, est difficile à séparer de la méthyl éthyl cétone   par simple distillation. 



   Lorsqu'il est suffisamment purifié, le troisième liquide contenant de la MEC, décrit ci-dessus, peut être utilisé comme solvant cétone-ester .Il oeut également être séparé en méthyl éthyl cétone, en éthanol et en acide   @   hydrolysant sa teneur en esters et en séoarant les nroduits   ainsi obtenus ; cette ;ération est décrite dans la demande   de brevet aux E.U.A. No. 525.360 déposée le 7 février 1966, 
Toutefois, dans la technique existante, la moitié, ou plus, de ce courant est recyclée vers le réacteur d'oxydation pri- maire afin d'entretenir la réaction et de maintenir un rende- 

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 ment en produit commercialement satisfaisant aux tempéra- tures de réaction d'oxydation normalement utilisées, car exemple comprises entre 175 et 200 C environ. 



   Si une portion substantielle, c'est-à-dire la moitié environ, de ce courant est retirée sans être recyclée vers le réacteur primaire , le système d'oxydation continue être utilisable si la température est maintenue à la valeur qu' on vient de décrire, mais le rendement global en acide acéti que, à partir de l'hydrocarbure, en souffre, même lorsque la MEC et autres précurseurs de l'acide acétique, l'éthanol. par exemple, sont transformés en acide acétique par une oxydation secondaire. 



   Les exemples suivants sont donnés à titre d'illustra- tion de l'invention. 



   Dans l'exemple I suivant, on décrit la mise en oeuvre du procédé d'oxydation des hydrocarbures précité, la oresque totalité de la MEC contenue dans la phase inférieure du décanteur (second liquide contenant de la MEC, tel que défini ici) étant recueillie à partir des produits d'oxyda- tion et étant recyclée vers le réacteur d'oxydation. 



   Dans cet exemple, ainsi qu'aux exemples II et III sui- vants, on utilise un réacteur d'oxydation qui est rempli jusqu'à environ 75% de sa capacité totale d'un liquide aéré, c'est-à-dire d'un liquide dont le volume est quelque peu dilaté par les vapeurs qui le traversent. 



   EXEMPLE I 
On effectue l'opération suivante dans un système de réaction comprenant un réacteur constitué par un récinient buteurs cylindrique horizontal muni de distri nour injecter de l' air au-dessous de la surface du liquide. Le réacteur commu- 

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 nique avec un condenseur dont on évacue le condensat vers un décanteur fixé de telle manière au réacteur qu'une phase liquide supérieure du décanteur peut être renvoyée en con- tinu dans le réacteur par pompage. On dispose d'un conduit d'évacuation du liquide à la partie inférieure du décanteur, conduit à travers lequel on retire en continu la ohase liquide lourde contenue dans le décanteur et l'envoie vers un système de collecte du produit primaire.

   Dans le système de collecte primaire, une fraction de recyclage de MEC est recueillie pour être recyclée vers le réacteur d'oxydation, tandis que les autres produits de la réaction sont traités pour recueillir l'acide acétique et autres composés oxyq4nés produits dans le réacteur. Tout l'acide acétique recueilli dans le système de collecte primaire a été formé dans le réacteur d'oxydation, soit sous forme d'acide acétique libre, , soit sous forme d'esters acétiques. On n'utilise pas d'oxyda- tion secondaire de MEC en acide acétique. 



   Le réacteur est maintenu à une température de 175 à 180 C et sous une pression de 48 atmosphères. Du catalyseur d'oxydation, sous forme d'acétate de chrome et d'acétate de cobalt, est ajouté en continu dans le réacteur en une quan- tité suffisante pour entretenir dans le milieu réactionnel liquide qui y est contenu une concentration d'environ 4800 parties par million de parties de chrome dissous et J7 oar- ties pour un million de parties de cobalt dissous. L'entre- tien de ces concentrations n'est pas critique, mais ce sont là les concentrations effectivement utilisées. 



   Pour 2,83 m3 de volume du réacteur (représentant environ 2,12 m3 de contenu liquide aéré dans le réacteur) on ajoute en continu 312,5 kg par heure de charge d'hydrocarbure frais 

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 comprenant 97% de butane normal, 2,4% d'isobutane et un oeu moins de 0,5% chaque de propane et de pentanes. On charge également dans le réacteur la fraction de recyclage de MEC comprenant 74,8 kg par heure de MEC, 32,4 kg par heure d' acétate d'éthyle, 21,2 kg par heure d'acide acétique et buteur 11,29 kg par heure d'eau. A travers le distri; on injecte en continu, au-dessous de la surface du milieu réactionnel, 1883 m3 normaux, par heure, d'air, mesurés à 15,5 C et 1 chaque atmosphère,   pou 2,83 m3   de volume du réacteur. 



   Les vapeurs dégagées de la surface du liquide, dans le réacteur, passent dans le condenseur fonctionnant de manière à produire un mélange de condensat et de vapeur résiduelle à environ 55 C. Ce mélange passe dans la partie. supérieure du décanteur dans laquelle le condensat se sépare des vaoeurs, le condensat étant retenu dans le décanteur. La vapeur non condensée est retirée du réacteur, lavée avec de J'hydrocar- bure de recyclage, et envoyée vers un système classique de: récupération de l'hydrocarbure, à absorption d'huile,   d'où   l' hydrocarbure recueilli   (environ.1,3   kg par kg de charge franche) est recyclé vers le décanteur. On chasse le gaz pauvre à l'atmosphère; la récupération d'hydrocarbure est de 99;6%. 



   La totalité du condensat du condenseur est capté dans le décanteur précédemment décrit, dans lequel on le laisse se séparer en deux phases, à 55 C. La phase supérieure, qu' on renvoie en totalité, par pompage, vers le réacteur, en continu, au fur   et   mesure de sa formation, comprend environ   70%,   en poids, de butane, 5%, en poids, de MEC, 10% d'acide acétique, 0,5% à 1,5% d'eau, le reste étant constitué par divers constituants mineurs comprenant environ 4   h 8%   d' 

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 oxydes d'azote et de carbone.dissous. liquide du décanteur 
La phase/inférieure est retirée en contint au fur et à mesure qu'elle se forme, et est envoyée vers le système da collecte du produit primaire.

   Elle contient ce qui suit: Cbhstituants Poids Acide acétique, libre et estérifié 54,0 Acide formique, libre et estérifié 0,9 Méthanol, libre et estérifié 1,8 Eau 22,4 Acide butyrique, libre et estérifié 0,8 Acide propionique, libre et estérifié 1,4 Acétone 1,5 Acétaldéhyde 1,1 Ethanol, libre et estérifié 3,1 Butane 3,5 Butyrolactone 0,2 Alcool tert.butylique 0,1 
Méthyl éthyl cétone 9,2 
Dans le système de collecte du produit primaire, on ,   d'ope rations    utilise une association/de distillation, d'extraction Par solvants et d'hydrolyse pour séparer le mélange de oroduit primaire décrit ci-dessus en fraction de recyclaqe de MEC et produits primaires, y compris l'acide acétique.

   La frac- tion de recyclage de MEC qui est recyclée vers le réacteur d' oxydation, représente 150,5 kg par heure, pour 2,83 m3 de volume du réacteur, d'une substance ayant la composition suivante : 

 <Desc/Clms Page number 18> 

 
 EMI18.1 
 
<tb> Constituants <SEP> Poids
<tb> 
<tb> Méthyl <SEP> éthyl <SEP> cétone <SEP> 49,7
<tb> 
<tb> Eau <SEP> 7,5
<tb> 
<tb> Méthanol <SEP> 1,0
<tb> 
<tb> Acétaldéhyde <SEP> 0,1
<tb> 
<tb> Acide <SEP> formique <SEP> 2,1
<tb> 
<tb> Acide <SEP> acétique <SEP> 14,1
<tb> 
<tb> Acétate <SEP> d'éthyle <SEP> 22,2
<tb> 
<tb> Acide <SEP> propionique <SEP> 0,3
<tb> 
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> 0,4
<tb> 
<tb> Acétone <SEP> 2,6
<tb> 
 
L'acide acétique contenu dans la substance chargée dans le système de collecte du produit primaire est recueilli par des modes opératoires classiques de distillation,

   d'hydrolyse d'au moins une portion de l'ester acétique contenu pour donner de l'acide acétique libre, et récupération de   l'acide ,   à partir du produit d'hydrolyse par extraction l'aide de solvants et distillation. 



   L'exemple ci-dessus a été   donné   titre d'illustration du fonctionnement d'un système d'oxydation d'hydrocarbure à la température de réaction d'oxydation caractéristique des techniques existantes. Il sert également d'illustration à un système dans lequel le deuxième liquide contenant de la MEC est recueilli à partir du réacteur d'oxydation sous forme   d'un courant de condensat recueilli à partir des vapeurs   dégagées du réacteur. 



    L'exemple II suivant est donné à titre d'illustration   de l'application de l'invention à sensiblement le même système de réaction que celui décrit à l'exemple I, modifié dans la mesure nécessaire à la mise en oeuvre de l'invention. 

 <Desc/Clms Page number 19> 

 



   L'invention réside partiellement en la découverte que le fait d'abaisser la température de la réaction d'oxydation primaire a pour résultat l'accroissement de la production de cétone (de MEC, dans le cas présent). L'accroissement est tel qu'on peut retirer des quantités substantielles de MEC du système de réaction sans affecter de façon défavorable le fonctionnement du réacteur et avec, en fait, un accroissement de l'efficacité de la conversion des hydrocarbures en pro- duits offrables sur le marché.

   En intégrant un système d' oxydation primaire fonctionnant dans ces conditions perfec- tionnées avec un système d'oxydation secondaire pour convertir la MEC et autres précurseurs d'acide acétique en acide acéti- que, il devient possible de produire de l'acide acétique à partir d'hydrocarbure avec des rendements améliorés par rap-   port   la fois à l'hydrocarbure et au gaz   @@ute   nression contenant de l'oxygène. 



   Plus la température maintenue dans le réacteur d'oxyda- tion de l'hydrocarbure est basse (pouvant descendre jusqu'à la température à laquelle la réaction ne peut pJus être entretenue de façon sure), plus la conversion d'hydrocarbure en MEC (ou autres cétones) est élevée par comparaison avec l'acide acétique (ou autres acides carboxyliques). Sans limi- ter l'invention à une quelconque théorie opératoire, on pense que cet effet est dû - et sert d'illustration - au fait qu' 'une cétone (la MEC, dans le cas présent) est un intermédiaire réactionnel majeur dans l'oxydation des hydrocarbures en acides carboxyliques (en acide acétique, dans le cas   nrésent).   



  Le protocole réactionnel, sous forme simolifiée, consiste à (a) oxyder l'hydrocarbure en cétone (MEC), et (b) oxyder la cétone (MEC) en acide carboxylique et en oxydes de carbone. 

 <Desc/Clms Page number 20> 

 



  Le fait d'abaisser la température de la réaction affecte la vitesse des deux réactions, mais, en tous cas, la seconde réaction est retardée par rapport à la première. Il en résulte un accroissement de la production de cétone, par comparaison à celle des autres produits de réaction. La temoérature de réaction minimale qui peut être maintenue tout en entretenant la réaction dépend quelque peu de facteurs tels que   l'acti.   vité du catalyseur d'oxydation et de sa concentration, ainsi que de la présence   d,'initiateurs   de la réaction; toutefois, comme établi par l'expérience acquise au cours d'onérations effectives, cette température est d'environ 140 C. Au-dessous de cette température, jusqu'à environ 120 C, la réaction peut toujours être entretenue, mais pas de manière si sure qu'aux températures plus élevées.

   En pratique, il est   oréfé-   rable d'opérer à une température de 140  à 170 C   environ, bien que, même à 175 C, l'efficacité de la réaction et la production de cétone soient perceptiblement meilleures qu'à températures plus élevées, par exemple qu'aux temoératures pouvant atteindre jusqu'à   200 C   environ qui étaient courantes dans les techniques antérieures. 



   Lorsqu'on fait fonctionner le réacteur d'oxydation ori- maire dans la gamme de temoérature inférieure, il oeut deve- nir nécessaire ou avantageux de retirer les oroduits de réaction du réacteur d'une manière différente de celle utili- sée l'exemple I,   c'est-à-dire   consistant à recueillir le produit de la réaction entièrement sous forme d'un condensat recueilli à partir des vapeurs dégagées à partir du réacteur. 



   La raison en est qu'au fur et à mesure qu'on abaisse la tem- pérature de la réaction la pression de vapeur des produits dans le réacteur baisse également. L'action de rectification 

 <Desc/Clms Page number 21> 

 réalisée par les gaz sortant du réacteur n'est alors blus suffisante pour séparer la totalité du oroduit de réaction du réacteur par vaporisation. Cette même condition neut égale- ment se produire même à température plus élevée si, nar exemple en utilisant de l'oxygène au lieu d'air dans la réaction, le débit de gaz fixés dans le réacteur est réduit. 



  Le résultat est que le volume de liquide contenu dans le réacteur a tendance à croître au fur et mesure que la quan- tité de substance contenue s'accumule. On ne peut das laisser cela se produire en continu car, dans un système cyclique continu de cette sorte, la quantité de substance contenue dans le réacteur doit être maintenue essentielJement constan- te, Elle ne peut croître indéfiniment. Une solution possible au problème posé ici consiste à abaisser la pression du réac- teur et à maintenir ainsi la teneur désirée en vaneurs condensables dans les gaz se dégageant du réacteur. Cela permettrait de poursuivre l'opération cornue décrit   l'exem-   ple I dans lequel la totalité du produit du réacteur est retirée sous forme de condensat.

   Cela s'est avéré faisable, jusqu'à un certain point, mais dans des conditions telles, par exemple à une pression du réacteur inférieure'  40   atmosphères, que la concentration de l'oxygène dans la phase liquide tend à devenir limitative de la vitesse de réaction. Le résultat en et que la réaction n'est pas aussi facile à entretenir   qu'à   pression plus élevée, et que l' efficacité de l'utilisation de   l'oxyaène   est   @     @   sée. Une autre   @   d'envisagerune solution?) ce problème, qui est faisable, consiste à recycler une portion du gaz inerte évacué vers le réacteur, sous forme de milieu de rec- tification supplémentaire. 

 <Desc/Clms Page number 22> 

 



   Un autre moyen consiste à élever la concentration de l'hydrocarbure dans le milieu réactionnel. Cela accroît sa volatilité et le résultat est un accroissement de la vaoori- sation du produit réactionneldu réacteur, dûl'effet de rectification de l'hydrocarbure supplémentaire. 



   On a découvert toutefois, selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention., qu'on peut maintenir   un-fonc-   tionnement satisfaisant du réacteur et une évacuation satis- faisante du produità une température de réaction abaissée, en évacuant une portion du liquide contenu dans le réacteur d'oxydation lui-même. Si on le désire, on peut le réaliser en retirant une portion du contenu du réacteur, directement à partir du réacteur, le courant évacué étant ensuite séparé par l'un quelconque d'un choix de modes opératoires classi- ques (par distillation, par exemple) en hydrocarbure n'ayant pas réagi et en une fraction comprenant les produits de la réaction, c'est-à-dire le deuxième liquide contenant de la cétone dont on a parlé ici.

   Toutefois, un mode de mise en oeuvre préféré consiste  à combiner   cette évacuation de liqui- de du réacteur avec le fonctionnement d'un condenseur et d' un décanteur, comme précédemment décrit.   C'est--dire   qu'on utilise un condenseur et un décanteur, comme à l'exemple I, pour retirer du réacteur la oortion du produit qui continue à se séparer du réacteur par vaporisation, mais maintenant, en outre, une évacuation de liquide est faite directement du réacteur d'oxydation vers le décanteur, la quantité de cette évacuation étant telle qu'on maintient un volume de liquide plus ou moins constant dans le réacteur.

   Cela nermet de séparer l'hydrocarbure du courant liquide évacué (c'est- à dire, par décantation dans le décanteur) sans avoir % dis- 

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 poser d'une installation séparée pour ce faire. Parallèle- ment, au fur et à mesure qu'elle est renvoyée en continu vers le réacteur d'oxydation, la phase supérieure du décan- teur sert à la fois de recyclage de l'hydrocarbure n'ayant pas réagi vers le réacteur et, en outre, en vertu de sa teneur en cétone dissoute, maintient dans le réacteur un taux adé- quat de cétone pour entretenir le réaction d'oxydation de l' hydrocarbure. 



   Un avantage simultané   cu'i   y a à  @   un peu de substance, au moins, du réacteur sous forme d'évacuation de liquide, par comparaison à sa récupération en totalité   sous forme de condensat, à partir du condenseur, est que   cette évacuation de liquide constitue un moyen pour retirer en continu du réacteur certaines impuretés non volatiles dont on sait, bien qu'elles ne soient pas identifiées, qu'elles s' accumulent dans le réacteur et exercent en effet nuisible sur la réaction, cet effet nuisible empirant progressivement avec le temps. 



   L'invention n'est pas   limitée   un mode ooératoire particulier pour réaliser l'évacuation du produit de la réac- tion et sa séparation ultérieure en ses fractions constitu- tives. Bien des modes ooératoires, pour ce faire, seront évidents pour les spécialistes; l'essence de l'invention est le fonctionnement du réacteur d'oxydation à temoérature réduite, et le fait qu'une portion au moins de la cétone pro- duite dans le réacteur et recueillie à oartir de celui-ci est oxydée en acide carboxylique dans un système d'oxydation secondaire séparé. 



   EXEMPLE II 
On utilise fondamentalement le   mme   système réactionnel que celui décrit à l'exemple I, avec deux modifications. Tout 

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 d'abord, on abaisse la température du réacteur d'oxydation primaire à 166 C. Ensuite, on prévoit une communication supplémentaire entre le réacteur d'oxydation primaire et le décanteur, permettant l'écoulement d'une quantité réglée de liquide du réacteur dans le contenu liquide du décanteur. 



  Le réacteur est muni de dispositifs permettant de maintenir dans celui-ci un niveau de liquide constant, une oortion du liquide contenu dans le réacteur étant envoyée en continu dans le décanteur à un débit permettant de maintenir un niveau liquide constant dans le réacteur d'oxydation orimai- re. C'est ainsi que la phase liquide inférieure évacuée du décanteur et envoyée vers le système de col.lecte du produit primaire comprend à la fois du condensat du condenseur du réacteur et un mélange comprenant une portion du liquide con- tenu dans le réacteur d'oxydation. 



   La phase supérieure du décanteur est renvoyée en continu, par pompage, du décanteur vers le réacteur d'oxydation, comme à l'exemple I. Sa composition est à peu ores la même qu'à l' exemple I. La MEC contenue dans cette phase légère recyclée est la seule MEC renvoyée dans le milieu réactionnel contenu dans le réacteur d'oxydation. 



   Pour 2,8 m3 de volume dans le réacteur d'oxydation, le débit de charge net de l'hydrocarbure, dans celui-ci, est de 303,4 kg par heure. Le débit d'injection d'air dans le réacteur est de 1444 m3 normaux par heure pour 2,8 m3 de liquide contenu. 



   Le produit du réacteur, retiré de la phase inférieure dans le décanteur, contient les constituants suivants: 

 <Desc/Clms Page number 25> 

 
 EMI25.1 
 
<tb> Constituants <SEP> Poids. <SEP> %
<tb> 
<tb> Acide <SEP> acétique, <SEP> libre <SEP> et <SEP> estérifié <SEP> 52,1
<tb> 
<tb> 
<tb> Méthyl <SEP> éthyl <SEP> cétone <SEP> 7,6
<tb> 
<tb> 
<tb> Acide <SEP> formique, <SEP> libre <SEP> et <SEP> estérifié <SEP> 4,8
<tb> 
<tb> 
<tb> Méthanol, <SEP> libre <SEP> et <SEP> estérifié <SEP> 3,4
<tb> 
<tb> 
<tb> Eau <SEP> 19,4
<tb> 
<tb> 
<tb> Acide <SEP> butyrique, <SEP> libre <SEP> et <SEP> estérifié <SEP> 0,9
<tb> 
<tb> 
<tb> Acide <SEP> propionique, <SEP> libre <SEP> et <SEP> estérifié <SEP> 1,2
<tb> 
<tb> 
<tb> Acétone' <SEP> 0,6
<tb> 
<tb> 
<tb> Acétaldéhyde <SEP> 1,2
<tb> 
<tb> 
<tb> Ethanol, <SEP> libre <SEP> et <SEP> estérifié <SEP> 4,

  6
<tb> 
<tb> 
<tb> Constituants <SEP> mineurs <SEP> 0,6
<tb> 
<tb> 
<tb> Butane <SEP> 3,5
<tb> 
 
A partir du mélange de produits décrit ci-dessus on recueille une fraction brute de MEC (environ 1,8% d'éthanol libre et estérifié et   90%   de MEC) ayant sensiblement la même .. composition que celle décrite précédemment   l'exemple   II. 



  Par kg d'hydrocarbure chargé dans 2,8 m3 de réacteur d'oxyda- tion primaire, on recueille 0,176 kg de cette MEC brute. chaque Pour 2,8 m3 de volume du réacteur orimaire, on obtient 55,16 kg par heure de cette fraction à 90% de MEC. 



   La fraction de MEC brute est chargée dans un réacteur d'oxydation secondaire comorenant un récioient maintenu sous une pression de 5,4 atmosphères   et  une temoérature de 130 C. 



  Le volume de ce récipient est avantageusement tel qu'il con- tient 0,12 m3 de volume de   @   sélé pour   0,02@     @   heuie du courant de MEC chargé dans celui-ci. On maintient dans ce réacteur un milieu réactionnel comprenant essentielle- ment de l'acide acétique dans lequel est dissous de l'acétate de cobalt en une concentration de 1000 ppm (parties pour un million), calculé en cobalt. On charge de l'air h la partie 

 <Desc/Clms Page number 26> 

 buteur inférieure de ce réacteur, à travers un distri; avantageu- sement, le débit d'air est de 585 m3 normaux par m3 de liquide aéré contenu. 



   On fait passer dans un condenseur la vapeur se dégageant de la surface du liquide, afin d'obtenir un condensat ou'on renvoie vers le réacteur, ainsi qu'un gaz pauvre qu'on lave et chasse à l'atmosphère. On recueille l'acide acétique à partir de la solution aqueuse résultant de l'opération de lavage, par des modes opératoires classiques d'extraction par solvants et de distillation. On le recueille également à partir du réacteur, en retirant en continu une partie du contenu liquide de celui-ci et en chargeant le liquide retiré dans un système de distillation de conception classique, dans lequel on recueil. 



   (a) de l'acide acétique à titre de   nroduit,   (b) de la MEC n' ayant pas réagi, qu'on fait recycler vers le réacteur, et (c) un courant de queues contenant le catalyseur d'oxydation qu'on fait recycler vers le réacteur. Le débit d'évacuation du réacteur est d'environ 330 kg par heure par m3 de liquide aéré contenu dans le réacteur. Le courant de queues représente environ 20% du débit d'évacuation du réacteur. 



   L'acide acétique recueilli à partir de l'oxydation secondaire représente 0,217 kg par kg d'hydrocarbure initia- lement chargé dans le réacteur d'oxydation de l'hydrocarbure. 



   Le rendement total en produits pouvant être mis sur le marché, y compris l'acide acétique, par kg d'hydrocarbure, est accru par comparaison à l'exemple I. Le rendement en acide acéti- volume que, par unité de/ d'air haute pression chargé dans   J'opéra-   tion d'oxydation primaire est 27%   sunérieur   à celui de l' exemple I. 



   L'exemple III suivant, démontre une autre amélioration 

 <Desc/Clms Page number 27> 

 de la conversion d'hydrocarbure en acide acétique, reposant sur   l'incarrporation,   dans la MEC brute chargée au stade d' oxydation secondaire, de la quantité accrue d'éthanol qui est formé au cours de l'oxydation primaire en résultat de l'abais- sement de la température de réaction dans cette   opération.   



  Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple. la Fig. unique est donnée à titre d'illustration des   exemoles   II et III. 



   EXEMPLE III 
On procède comme à l'exemple   II,  cette différence ores que l'opération de collecte du produit primaire est modifiée de manière à inclure dans la fraction de MEC brute   (90%)   chargée dans l'opération d'oxydation secondaire une portion substantielle de l'éthanol supplémentaire produit dans les conditions opératoires d'oxydation de l'hydrocarbure de l' exemple II, par comparaison avec celles de l'exemple I.

   Y de fraction compris l'éthanol supplémentaire, la quantité/de MEC brute chargée dans le réacteur d'oxydation secondaire est de 82,1 kg par heure pour 2,8 m3 de réacteur d'oxydation primaire, et sa composition est la suivante : 
 EMI27.1 
 
<tb> Constituants <SEP> Poids.%
<tb> 
<tb> Methyl <SEP> éthyl <SEP> cétone <SEP> 58,1
<tb> 
<tb> Acétate <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> 0,1
<tb> 
<tb> Méthanol <SEP> 0,1
<tb> 
<tb> Acétate <SEP> d'éthyle <SEP> 2,0
<tb> 
<tb> Ethanol <SEP> (environ <SEP> 95% <SEP> d'éthanol <SEP> libre) <SEP> 35,0
<tb> 
<tb> Eau <SEP> 3,1
<tb> 
<tb> Autres <SEP> constituants <SEP> mineurs <SEP> 1,6
<tb> 
 
Après avoir oxydé la fraction dans le réacteur d'oxyda- tion secondaire, comme à   l'exemple-Il,   on recueille, à partir 

 <Desc/Clms Page number 28> 

 du système d'oxydation secondaire, 0,

  311 kg d'acide acétique par kg d'hydrocarbure frais chargé dans le système d'oxydation primaire. 



   Le rendement total en acide acétique, par kg d'hydrocar- bure chargé dans le système d'oxydation primaire, est d'envi- ron 0,1 kg supérieur à celui obtenu à l'exemple II. Le ren- volume dement en acide acétique, par unité   de/d'air   haute pression chargé dans le système d'oxydation primaire, est environ 8% supérieur à celui obtenu à l'exemple II. 



   Il est évident, d'après les exemples II et III préce- dents, que le fait de retirer la MEC et les autres précur- seurs d'acide acétique du système réactionnel et de les trans- former en acide acétique dans un système d'oxydation secondai- re séparé a pour résultat à la fois une amélioration de la conversion globale de l'hydrocarbure en acide acétique, et. une diminution prononcée de la quantité d'air haute-pression (c'est-à-dire, d'air comprimé à la pression régnant dans le réacteur d'oxydation de l'hydrocarbure) nécessaire pour pro- duire une quantité donnée d'acide acétique.

   Ce dernier avanta-, ge est en lui-même tout à fait substantiel, car les coûts d' investissement et d'opération nécessités pour la production de cet air haute pression utilisé dans la réaction consti- tuent une rubrique très substantielle dans le coût   tbtal   de l'oxydation des hydrocarbures en leurs dérivés oxygénés. 



   Il est également évident qu'on peut apporter de nom- breuses variantes dans les stades opératoires et appareilla- ges décrits dans les exemples précédents, sans s'écarter du cadre de l'invention. Par exemple, au lieu d'être un réci- pient cylibdrique dans lequel on fait barboter de l'air, le réacteur d'oxydation de l'hydrocarbure peut être un tube 

 <Desc/Clms Page number 29> 

 allongé à travers lequel on fait passer un mélange liquide d'hydrocarbure et de solvant pour la réaction, en même temps que de l'air ou autre source d'oxygène moléculaire. Dans ce cas, bien sur, l'évacuation des vapeurs du milieu réaction- nel contenant les produits d'oxydation est réalisée dans un appareil de séparation fixé au tube de réaction. 



   La source d'oxygène moléculaire, aux deux stades d' oxydation primaire et secondaire, est normalement J'air, mais on peut également, si on le désire, utiliser l'oxygène   lui-même.   



   De nombreuses variantes sont possibles dans le stade d' oxydation secondaire au cours duquel la cétone est transfor- mée en acide carboxylique. Le catalyseur qui y est utilisé est avantageusement un acétate de cobalt ou de manganèse. 



  Toutefois on peut, si on le désire, utiliser de nombreux autres catalyseurs. Par exemple, comme décrit dans le brevet des E.U.A. No. 2.005.183 de Flemming et Speer, on peut, outre le cobalt et le manganèse,   utiliser;   du vanadium, du      chrome, du fer, dû nickel, du cuivre, du molybdène, du cérium, du praséodyme, du néodyme, du lanthane, du samarium . des terres de terbium, du tungstène, du platine, de l'iri- dium, de l'osmium et de l'or.   Lorsqu'on     @   une   @   un poids moléculaire supérieur à celui de la MEC pour obtenir un acide carboxylique de poids moléculaire supérieur celui ;

   de l'acide acétique, par exemple lorsqu'on oxyde une propyl cétone en un produit comprenant de l'acide   pronionique,   il , est préférable d'utiliser un catalyseur d'oxydation autre que du cobalt (par exemple, du manganèse). Le cobalt tend à dégrader les acides carboxyliques supérieurs, l'acide propio- nique par exemple, lorsqu'il est présent en quantités 

 <Desc/Clms Page number 30> 

 substantielles, en donnant des acides inférieurs, comme l'acide acétique, par exemple. Même dans l'oxydation de la MEC, dn peu d'acide propionique est normalement produit, mais, en ' présence de catalyseur au cobalt, le oroduit d'oxydation obtenu à partir de la MEC est surtout de l'acide acétique. 



  Les quantités mineures d'acide propionique oeuvent être éli- minées par recyclage vers le réacteur. Cela constitue un avantage substantiel dans le mode de réalisation selon l' invention dans lequel le produit acide carboxylique désiré est l'acide acétique. 



   Lorsqu'on applique le procédé selon l'invention à la préparation d'acides carboxyliques supérieurs à oartir d' hydrocarbures supérieurs, on utilise sensiblement les mêmes techniques que celles décrites ici pour la préparation d' acide acétique à partir de butane et de 2-alcoyl-butanes, à cette exception près que, comme indiqué ci-dessus, on évite . d'utiliser du cobalt au stade d'oxydation secondaire et qu'on utilise un catalyseur différent, par exemole du manganèse. 



   On trouvera ci-dessous une liste d'hydrocarbures supé- rieurs représentatifs ainsi que les cétones obtenues en proportion majeure à partir d'eux au cours de l'oxydation primaire, et que les acides carboxyliques intéressants com- mercialement obtenus en proportion masure à partir des céto- nes, au cours de l'oxydation secondaire. Une cétone fournira normalement un mélange de produits acides comorenant plus d'un acide. Ces mélanges sont séparés par simole distillation, Lorsqu'on oxyde les cétones supérieures, on peut, si on le désire, utiliser de l'acide acétique comme solvant oour la réaction, plutôt que l'acide carboxylique.qu'on est en train de préparer. Cela introduit quelques complications, car une 

 <Desc/Clms Page number 31> 

 certaine quantité d'acide acétique est habituellement présente en tous cas comme sous-produit. 
 EMI31.1 
 
<tb> 



  Hydrocarbure <SEP> Cétone <SEP> Acide <SEP> (1) <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Pentane <SEP> Diéthyl <SEP> propionique, <SEP> acétique
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Méthyl <SEP> propyl <SEP> propionique, <SEP> acétique? <SEP> butyri-
<tb> 
<tb> 
<tb> que
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Hexane <SEP> .

   <SEP> Méthyl <SEP> propyl <SEP> Acétique, <SEP> butyrique, <SEP> oronioni-
<tb> 
<tb> 
<tb> que, <SEP> valérique
<tb> 
<tb> 
<tb> Ethyl <SEP> propyl <SEP> Acétique, <SEP> butyrique, <SEP> propioni-
<tb> 
<tb> 
<tb> clip
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Heptane <SEP> Méthyl <SEP> amyl <SEP> Acétique, <SEP> valérique, <SEP> canroique
<tb> 
<tb> 
<tb> Ethyl <SEP> butyl <SEP> Acétique, <SEP> pronionique, <SEP> buty-
<tb> 
<tb> 
<tb> rique, <SEP> valérique
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Dipropyl <SEP> Propionique, <SEP> butyrique
<tb> 
 (1) Un peu d'acide formique est obtenu dans tous les cas et, même dans le cas de la diprooyl cétone, un peu d'acide acéti- que se formera dans les réactions de dégradation. 



   Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre et de réalisation représentés et décrits qui n'ont été donnés   qu'à   titre d'exemples. 

 <Desc/Clms Page number 32> 

 



   LEGENDE DE LA   FIGURE.   



  HF   -   hydrocarbure frais HR   =   hydrocarbure recyclé E   -   évent I   -   collecte de l'hydrocarbure CON   -   condenseur PP produits primaires autres que l'acide AP   =   acide primaire A air PLE   -   phase légère PL   -   phase lourde II collecte et purification du produit primaire RP réacteur primaire LR   -   liquide de réaction D   -   décanteur 
CAT   -   catalyseur FCB   =   fraction cétonique brute 
R   -   résidus 
V   -   vapeurs 
III   -   collecte du produit sous forme de vapeur 
COND   -   condensat 
CR   -   cétone recyclée 
ACRV 

    -   acide recueilli à partir des vapeurs 
CAR   -   catalyseur recyclé 
AS   -   acide secondaire 
RS   -   réacteur secondaire 
IV   -   collecte et purification de l'acide secondaire 
ER   -   évacuation du réacteur



   <Desc / Clms Page number 1>
 



  Process for the preparation of acids & carboxylic acids from lower hydrocarbons
The present invention relates to the preparation of organic chemical compounds from lower aliphatic hydrocarbons.



   More particularly, the invention relates to an improved process for the preparation of carboxylic acids and other oxygenated aliphatic compounds from the products resulting from the liquid phase oxidation of aliphatic hydrocarbons with the aid of molecular oxygen. , in the presence of an oxidation catalyst.



   Particularly, the invention relates to a process consists in partially oxidizing a hydrocarbon @ so as to obtain a carboxylic acid as well as @

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 ancillary products comprising a free or esterified alcohol corresponding to said carboxylic acid as well as a ketone which is a precursor of said carboxylic acid and then carrying out a secondary oxidation of at least a portion of the ancillary products, in order to obtain additional carboxylic acid .



   The process according to the invention results in an increased yield of carboxylic acid from the hydrocarbon feedstock. Compared with previous processes for converting hydrocarbons to carboxylic acids, it also results in a substantial decrease in the degradation of the feed to industrially unusable by-products and the consumption of high pressure air required to produce a quantity. carboxylic acid data.



   According to a representative process for the preparation of a carboxylic acid by partial oxidation of a hydrocarbon, a hydrocarbon feed, in a liquid reaction medium containing an appropriate catalyst (such as a compound of cobalt, chromium or manganese soluble in carboxylic acid) ,. is converted into oxygenates comprising the carboxylic acid by mixing a gas comprising molecular oxygen with the resulting liquid reaction medium. Air is commonly used as a source of oxygen, although pure oxygen can be used if appropriate measures are taken to prevent the formation of explosive compositions in the reaction system.

   Various types of oxidation reactors are used, ranging from simple vessels with a high degree of internal back-mixing to long tubular reactors designed to minimize back-mixing. Reaction temperatures of 175-200 ° C are used; requires maintenance of

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 relatively high pressures in the oxidation reactor, i.e. about 40 to 70 atmospheres, in order to keep the reacting substances in the liquid phase. The reactors may or may not be agitated. The reaction temperature is controlled either by bringing the liquid contents of the reactor into contact with cooled heat exchange surfaces, or by condensing the vapors given off from the reactor and returning the condensate to the reactor.

   According to a representative mode of conversion of butane into acetic acid, the product of the oxidation reactor comprises acetic acid, ethanol, unoxidized butane, intermediate reaction products such as methyl. ethyl ketone, as well as by-products such as acetone. Also present are substantial amounts of acetic esters, eg, methyl and ethyl acetates, as well as lesser amounts of higher carboxylic acids such as propionic and butyric acids. These higher carboxylic acids are produced to a minor extent when the oxidation feedstock comprises butane, and to a greater extent when it includes higher hydrocarbons such as pentanes, hexanes and heotanes.



   Taking as an example again a method of obtaining acetic acid from butane, the acetic acid is recovered from the oxidation product by various means known in the art such as, for example, , distillation. The acetic acid contents of the acetic ester component of the product are also commonly collected by hydrolysis followed by extraction with solvents, and distillation.

   Intermediate oxidation products comprising contained in the reaction product, / in particular

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 methyl ethyl ketone were previously recycled to a large extent to the original oxidation reactor to undergo a more complete oxidation to acetic acid, although it has been possible to collect and purify, on a limited scale, a methyl fraction. ethyl ketone-ethyl acetate to be used as a solvent and, with the aid of additional treatments, to recover pure methyl ethyl ketone (abbreviated, below, as MEK).



   It has long been recognized that the existing technology, as described above, results in substantial degradation of the hydrocarbon to worthless substances, such as oxides of carbon and formic acid.



   It is also recognized that air or other oxygen-containing gas, used under high pressure, necessary for the oxidation reaction of the hydrocarbon constitutes a substantial cost of production, both from the point of production. from the point of view of operating expenses and from the point of view of necessary capital investment. It was not clear, however, how to remedy these shortcomings. Particularly, it was believed that it was necessary to operate the reactor at a temperature of J75 to
200 ° C. to maintain the reaction at an industrially satisfactory rate.

   It was also believed that it was necessary to recycle to the reactor the major portion of the ketone contained in the reaction product (which is, for example, methyl ethyl ketone when preparing acetic acid). , the reason for this being that the ketone acts as a reaction initiator in the oxidation of the hydrocarbon. Of course, the recycled ketone is largely converted to the carboxylic acid, although at the expense of some chemical degradation under relative conditions.

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 severely stringent existing in the reactor and also at the expense of additional high flow air, or other source of oxygen, necessary for its oxidation.

   Having to carry out the oxidation of the hydrocarbon under the stress imposed by these factors places a higher limit on the chemical efficiency obtainable in the conversion of the hydrocarbon into oxygenates, and a higher limit on the chemical efficiency that can be obtained in the conversion of the hydrocarbon to oxygenates. lower limit on the amount of air or other source of molecular oxygen which must be compressed and charged into the oxidation reactor to provide a given amount of carboxylic acid or carboxylates in the products collected from the reactor.



   The aims of the invention are: to provide an improved process for converting a lower hydrocarbon into a carboxylic acid with a chemical efficiency greater than the characteristic efficiencies of the current processes according to which the oxidation reactor of the gas is operated. hydrocarbon at a temperature of 175 C and above, and wherein the major portion of the ketone collected from the products of the oxidation oeration of the hydrocarbon is recycled to the oxidation reactor; - to provide a process for reducing the amount of high pressure air or oxygen required per unit weight of carboxylic acid produced in the preparation of carboxylic acid by processes comprising the liquid phase oxidation of a lower hydrocarbon;

     , - to provide a process for improving the overall transformation of the hydrocarbon into salable products, in a process comprising as an initial stage catalytic oxidation

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 in liquid phase of a lower hydrocarbon in order to obtain oxygenated derivatives thereof.



   Other objects, advantages and characteristics of the invention will become apparent from the detailed description and the examples which follow in which, for the sake of brevity, the abbreviation "MEK" will be used to denote methyl ethyl ketone.



   According to the present invention, and taking acetic acid as an example of representative carboxylic acid, the reactor in which the hydrocarbon is oxidized is operated at which is a lower temperature than that characteristic of the prior art. This results in a substantial increase in the proportion of MEK in the reaction product, this increase being of such magnitude that it is no longer to the reactor necessary to recycle / most of the MEK collected to initiate the reaction. .

   At least a portion of the MEK is removed for conversion to acetic acid, in a separate secondary oxidation system, in which high chemical efficiency is obtained and in which it is not necessary to use d. air or other gas containing oxygen at the high pressures characteristic of the primary reactor (oxidation of the hydrocarbon). Advantageously, is also included with the MEK charged into this secondary system a certain quantity of ethanol which is also present as a by-product of the original reaction and which constitutes an important source of additional acetic acid. silencing in secondary oxidation.



   It follows, from the use of the invention, at least two advantages, compared with the prior techniques .; res. First, there is a decrease in the amount of source

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 of high pressure oxygen required to produce a given amount of carboxylic acid. This is because in secondary oxidation all that is needed is a nominal reaction pressure of 3 to 25 atmospheres, and most commonly 5 to 7 atmospheres, while in primary oxidation , a pressure of 40 to 70 atmospheres is required. Second, the overall conversion of hydrocarbon to carboxylic acid and other products, such as alcohols, for example, is carried out more efficiently from the point of view of net material consumption. first per unit of weight of salable products obtained.

   The prior art did not provide these advantages primarily because it was not known that a relatively massive amount of ketone could be removed from the primary oxidation reaction system without delaying the reaction to the point of rendering it commercially unusable. Neither had it previously been thought to adjust the conditions in the hydrocarbon oxidation reactor so as to deliberately produce substantial quantities of substances (ketone and alcohol) which are not of the hydrocarbon. carboxylic acid, with the final aim of subsequently converting them to carboxylic acid in a separate process step and thereby increasing the final production of carboxylic acid from a given amount of a hydrocarbon feed.



   The detailed description below is based primarily on a system in which the hydrocarbon feed comprises normal butane and the carboxylic acid is acetic acid. Of course, the invention is also applicable to somewhat different oxidation systems and to a wider range of charges. nn can, like

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 The feedstock is to use hydrocarbons of higher molecular weight than butane, for example, pentanes, to obtain ketones corresponding to these hydrocarbons and carboxylic acids derived from the oxidative cleavage of ketones.

   Certain higher hydrocarbons can be used to prepare acetic acid; the most suitable, for obtaining acetic acid and the parallel production of ketone precursors of acetic acid, have a structure of 2-alkyl butane type. MEC is obtained largely from the butane chain of these higher hydrocarbons. In particular, these higher hydrocarbons, up to approximately 2-hexyl butane, give, by oxidation, substantial amounts of ECM and other ketonic precursors of acetic acid and can be used in the process according to the invention such as applied to the preparation of acetic acid. Saturated hydrocarbons are preferred, although olefins can be used at the expense of increased yield of byproducts.



   As used herein, the term "oxidation system for primary cation reaction" includes a liquid phase oxidation vessel, a device for injecting liquid feeds and molecular oxygen into said vessel, a device for removing the heat of reaction from said vessel and thereby controlling the temperature of the reaction, and a device for removing the reaction product and separating it into various primary fractions. Also included is a device for recycling various of these original fractions by returning them to the oxidation reactor.

   As used herein, the term "confined reaction zone" refers to the reactor itself, and "primary oxidation system"

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 designates the reactor and the auxiliary devices which have just been described.



   The existence of at least three liquids containing a ketone in the system is generally characteristic of any liquid phase oxidation system as described above. These three liquids are: (a) a first liquid containing a ketone which is the liquid contents of the reactor itself, (b) a second liquid containing a ketone which is a fraction derived from the liquid contents of the reactor and which constitutes the reaction product entering the product collection system, and (c) a third liquid containing a ketone, which is derived from the second, during the primary collection operations and which differs from the second in that it comprises substantially all of the ketone initially present in the second fraction while containing, in most cases, only minor amounts of the other reaction products,

   for example, carboxylic acid, acetone, etc. The relationships existing between these three liquids as well as their relationship with the invention as defined here will be specified below.



   According to a type of hydrocarbon oxidation process, which also relates to a particular embodiment of the invention, a hydrocarbon feed consisting mainly of normal butane, but also comprising, if desired. , in admixture, propane or higher hydrocarbons (such as pentane, for example), is transformed into acid. acetic, as follows: (a) A reactor is used which comprises a horizontal cylindrical vessel, the upper portion of which communicates with a condenser.

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   (b) A second vessel, adjacent to the reactor, is arranged to be used as a settling tank. This settling tank communicates with the condenser, so as to receive the condensate from the latter. The upper part of the settling tank, that is to say the part containing the upper phase of the two liquid phases which are contained in the settling tank, communicates with the oxidation reactor. The lower portion of the settling tank is provided with a discharge duct to remove the lower liquid phase. (c) During operation, a liquid reaction medium comprising acetic acid, in which a suitable oxidation catalyst soluble in acetic acid is dissolved, is maintained in the reactor.

   The catalysts normally used are cobalt and / or chromium compounds, which are normally charged to the reactor as salts / acetic acid. The hydrocarbon feed, along with the recycle streams, as will be explained below, is continuously charged into this reaction medium. Additional amounts of catalyst are also added as needed, to maintain at least a minimum effective concentration thereof, which is about 1 to 1000 parts per million. The oxidation of the hydrocarbon is accomplished by injecting air, or other gas containing molecular oxygen, below the surface of the liquid striker, through a suitable distri- bution.

   The liquid in the reactor is the first liquid containing a ketone according to which the invention is described herein. Of course, the ketone here is the MEC.



   (d) The reaction temperature can be controlled, in whole or in part, by applying exchange methods

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 thermal superficial to the liquid contained in the reactor.



   However, in the system described here, the temperature is controlled by allowing the vapors given off from the surface of the reaction medium to pass into the condenser. The uncondensed gases passing through the condenser are sent to a conventional installation to collect the hydrocarbons still contained therein, after which the fixed gases, for example nitrogen and carbon oxides, are vented to the atmosphere.



   (e) Condensate from the condenser is discharged to the decanter. In the decanter, the temperature of the liquid content is kept low enough for the condensate to separate into two liquid phases. The temperature required in the decanter will vary with the composition of the condensate being treated in a given case, but normally it should not exceed about 60 ° C. It is possible, if desired, to use even lower temperatures, which can even reach that at which a solid phase is formed. The normal operating range is approximately 10 ° C.

   Above about 120 ° C, two liquid phases usually do not form, although increasing the amount of water present may in some cases result in the formation of two phases of the temperatures. erasures as high as 180 C.



   (f) The upper liquid phase contained in the decanter is rich in hydrocarbon and also contains substantial amounts of MEK. It is advantageously returned directly to the oxidation reactor, in order to undergo there another oxidation. Its ECM content helps to maintain the oxidation reaction of the hydrocarbon. The lower phase is rich in acetic acid and other oxidation products, including water. We separate it and send it to the system

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 Primary Product Collection (g) The table below shows a representative example of the composition of the heavy phase. It is understood that it can vary considerably, depending on the nature of the hydrocarbon feed, the temperature of the oxidation reaction, the oxidation catalyst, etc.
 EMI12.1
 
<tb>



  Compounds <SEP> Concentration, <SEP> weight
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Total <SEP> carboxylic <SEP> <SEP> acids,
<tb>
<tb> in <SEP> form <SEP> of acetic acid <SEP> <SEP> '<SEP> 45 <SEP> to <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Propionic <SEP> <SEP> and <SEP> butyric <SEP> acids 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acetaldehyde <SEP> 1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Formates <SEP> of <SEP> methyl <SEP> and <SEP> of ethyl <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acetates <SEP> of <SEP> Me <SEP> thyle <SEP> and <SEP> of ethyl <SEP> 4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Methanol <SEP> and <SEP> ethanol <SEP> 2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acetone <SEP> 1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Methyl <SEP> ethyl <SEP> ketone <SEP> 8 <SEP> to <SEP> 12
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Formic acid <SEP> <SEP> 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Water <SEP> 19 <SEP>

  to <SEP> 23
<tb>
 (h) The heavy phase described above is then treated by procedures not understood within the scope of the present invention but which are known in the art and include, for example, distillation, hydrolysis and purification. solvent extraction to collect at least a substantial portion of the free and esterified acetic acid contained therein, as well as various other by-products such as methanol and acetone. Regardless of how this collecting operation is carried out, a fraction results which comprises at least a substantial portion of the MEK contained in the heavy phase collected from the settler.

   This is the third of the three liquids containing a ketone based on which the invention

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 is described here. Its composition varies according to the composition of the second liquid containing ECM from which it is derived, and also according to the nature of the product separation techniques which have been used. It even wants to be obtained from the operation of collecting the primary oroduct, not in the form of a stream, but rather in the form of two or more streams. Regardless of how it is obtained, it is defined herein as a liquid containing, in a predominant proportion, methyl ethyl ketone which is collected during the separation of the oroduct from the oxidation reaction of the hydrocarbon in its major constituents, including acetic acid.

   This fraction mainly comprises MEK, of course, but also commonly contains an ethoxy fraction in the form of ethanol and ethyl acetate, since ethanol, ethyl acetate and other ethyl esters are. from the oxidation products of the hydrocarbon, and ethyl acetate, in particular, is difficult to separate from methyl ethyl ketone by simple distillation.



   When sufficiently purified, the third liquid containing MEK, described above, can be used as a ketone-ester solvent. It can also be separated into methyl ethyl ketone, ethanol and acid @ hydrolyzing its ester content. and separating the products thus obtained; this; eration is described in the patent application in the United States of America. No. 525,360 filed February 7, 1966,
However, in the prior art, half, or more, of this stream is recycled to the primary oxidation reactor in order to sustain the reaction and maintain yield.

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 The product is commercially satisfactory at the oxidation reaction temperatures normally used, for example between 175 and 200 ° C. approximately.



   If a substantial portion, i.e. about half, of this stream is withdrawn without being recycled to the primary reactor, the oxidation system continues to be usable if the temperature is maintained at the value just set. describe, but the overall yield of acetic acid, from the hydrocarbon, suffers, even when the MEK and other precursors of acetic acid, ethanol. for example, are converted to acetic acid by secondary oxidation.



   The following examples are given by way of illustration of the invention.



   In the following example I, the implementation of the above-mentioned hydrocarbon oxidation process is described, with most of the MEK contained in the lower phase of the settling tank (second liquid containing MEK, as defined here) being collected. from the oxidation products and being recycled to the oxidation reactor.



   In this example, as well as in the following Examples II and III, an oxidation reactor is used which is filled to about 75% of its total capacity with an aerated liquid, i.e. 'a liquid whose volume is somewhat expanded by the vapors which pass through it.



   EXAMPLE I
The following operation is carried out in a reaction system comprising a reactor consisting of a horizontal cylindrical striker container provided with a distributor for injecting air below the surface of the liquid. The reactor commu-

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 nique with a condenser from which the condensate is discharged to a settling tank fixed in such a way to the reactor that an upper liquid phase of the settling tank can be continuously returned to the reactor by pumping. There is a liquid discharge duct at the lower part of the settling tank, through which the heavy liquid ohase contained in the settling tank is continuously withdrawn and sent to a primary product collection system.

   In the primary collection system, a recycle fraction of ECM is collected for recycling to the oxidation reactor, while the other reaction products are processed to collect acetic acid and other oxygenated compounds produced in the reactor. All the acetic acid collected in the primary collection system was formed in the oxidation reactor, either as free acetic acid or as acetic esters. Secondary oxidation of MEK to acetic acid is not used.



   The reactor is maintained at a temperature of 175 to 180 ° C. and under a pressure of 48 atmospheres. Oxidation catalyst, in the form of chromium acetate and cobalt acetate, is added continuously to the reactor in an amount sufficient to maintain in the liquid reaction medium contained therein a concentration of about 4800. parts per million parts of dissolved chromium and J7 parts per million parts of dissolved cobalt. Maintaining these concentrations is not critical, but these are the concentrations actually used.



   For 2.83 m3 of reactor volume (representing approximately 2.12 m3 of aerated liquid content in the reactor), 312.5 kg per hour of fresh hydrocarbon feed is continuously added.

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 comprising 97% normal butane, 2.4% isobutane and one less than 0.5% each of propane and pentanes. The MEC recycling fraction comprising 74.8 kg per hour of MEK, 32.4 kg per hour of ethyl acetate, 21.2 kg per hour of acetic acid and stripper 11.29 is also charged to the reactor. kg per hour of water. Through the distri; is continuously injected below the surface of the reaction medium, 1883 m 3 per hour, of air, measured at 15.5 ° C. and 1 each atmosphere, for 2.83 m 3 of reactor volume.



   The vapors given off from the surface of the liquid in the reactor pass into the condenser operating so as to produce a mixture of condensate and residual vapor at approximately 55 C. This mixture passes into the part. upper decanter in which the condensate separates from the vaoeurs, the condensate being retained in the settling tank. The uncondensed vapor is removed from the reactor, washed with recycle hydrocarbon, and sent to a conventional hydrocarbon recovery system, oil absorbing, where the recovered hydrocarbon (approx. 1.3 kg per kg of free charge) is recycled to the settling tank. Lean gas is driven from the atmosphere; the hydrocarbon recovery is 99.6%.



   All of the condensate from the condenser is captured in the decanter described above, in which it is allowed to separate into two phases, at 55 C. The upper phase, which is returned in full, by pumping, to the reactor, continuously, as it is formed, comprises about 70%, by weight, of butane, 5%, by weight, of MEK, 10% of acetic acid, 0.5% to 1.5% of water, the remainder being constituted by various minor constituents comprising approximately 4 h 8% of

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 oxides of nitrogen and carbon. dissolved. decanter liquid
The lower / phase is removed in content as it forms, and is sent to the primary product collection system.

   It contains the following: Cbhstituents Weight Acetic acid, free and esterified 54.0 Formic acid, free and esterified 0.9 Methanol, free and esterified 1.8 Water 22.4 Butyric acid, free and esterified 0.8 Propionic acid, free and esterified 1.4 Acetone 1.5 Acetaldehyde 1.1 Ethanol, free and esterified 3.1 Butane 3.5 Butyrolactone 0.2 Tert-butyl alcohol 0.1
Methyl ethyl ketone 9.2
In the primary product collection system, a combination of / distillation, solvent extraction and hydrolysis is used to separate the primary product mixture described above into the ECM recycling fraction and products. primary, including acetic acid.

   The ECM recycling fraction which is recycled to the oxidation reactor represents 150.5 kg per hour, for 2.83 m3 of reactor volume, of a substance having the following composition:

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 EMI18.1
 
<tb> Constituents <SEP> Weight
<tb>
<tb> Methyl <SEP> ethyl <SEP> ketone <SEP> 49.7
<tb>
<tb> Water <SEP> 7.5
<tb>
<tb> Methanol <SEP> 1.0
<tb>
<tb> Acetaldehyde <SEP> 0.1
<tb>
<tb> <SEP> formic acid <SEP> 2.1
<tb>
<tb> Acetic <SEP> <SEP> 14.1
<tb>
<tb> Ethyl acetate <SEP> <SEP> 22.2
<tb>
<tb> Propionic <SEP> <SEP> 0.3
<tb>
<tb> Methyl <SEP> acetate <SEP> <SEP> 0.4
<tb>
<tb> Acetone <SEP> 2.6
<tb>
 
The acetic acid contained in the substance charged to the primary product collection system is collected by conventional distillation procedures,

   hydrolysis of at least a portion of the acetic ester contained to give free acetic acid, and recovery of the acid, from the hydrolysis product by solvent extraction and distillation.



   The above example has been given by way of illustration of the operation of a hydrocarbon oxidation system at the oxidation reaction temperature characteristic of existing techniques. It also serves as an illustration of a system in which the second liquid containing MEK is collected from the oxidation reactor as a stream of condensate collected from the vapors evolved from the reactor.



    Example II below is given by way of illustration of the application of the invention to substantially the same reaction system as that described in Example I, modified to the extent necessary for the implementation of the invention. .

 <Desc / Clms Page number 19>

 



   Part of the invention resides in the discovery that lowering the temperature of the primary oxidation reaction results in increased production of ketone (MEK, in this case). The increase is such that substantial quantities of MEK can be removed from the reaction system without adversely affecting the operation of the reactor and with, in effect, an increase in the efficiency of the conversion of the hydrocarbons into available products. on the market.

   By integrating a primary oxidation system operating under these improved conditions with a secondary oxidation system to convert MEK and other acetic acid precursors to acetic acid, it becomes possible to produce acetic acid at Starting from hydrocarbon with improved yields over both hydrocarbon and oxygen-containing pressurized gas.



   The lower the temperature maintained in the hydrocarbon oxidation reactor (which may drop to the temperature at which the reaction cannot be safely sustained), the lower the conversion of hydrocarbon to MEK (or other ketones) is high compared to acetic acid (or other carboxylic acids). Without limiting the invention to any theory of operation, this effect is believed to be due - and illustrative - to the fact that a ketone (ECM, in this case) is a major reaction intermediate in oxidation of hydrocarbons to carboxylic acids (to acetic acid, in the present case).



  The reaction protocol, in simolified form, consists of (a) oxidizing the hydrocarbon to ketone (MEK), and (b) oxidizing the ketone (MEK) to carboxylic acid and carbon oxides.

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  Lowering the temperature of the reaction affects the speed of both reactions, but in any case the second reaction is delayed relative to the first. The result is an increased production of ketone, compared to that of other reaction products. The minimum reaction temperature which can be maintained while sustaining the reaction depends somewhat on such factors as the action. avoidance of the oxidation catalyst and its concentration, as well as the presence of initiators of the reaction; however, as established by experience gained in actual onerations, this temperature is about 140 ° C. Below this temperature, up to about 120 ° C., the reaction can still be sustained, but not so so sure that at higher temperatures.

   In practice, it is preferable to operate at a temperature of about 140 to 170 C, although even at 175 C the efficiency of the reaction and the production of ketone are noticeably better than at higher temperatures. for example at temperatures of up to about 200 ° C. which were common in the prior art.



   When operating the original oxidation reactor in the lower temperature range, it may become necessary or advantageous to remove the reaction products from the reactor in a manner different from that used in Example I. , that is to say consisting in collecting the product of the reaction entirely in the form of a condensate collected from the vapors given off from the reactor.



   This is because as the reaction temperature is lowered the vapor pressure of the products in the reactor also drops. The rectification action

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 produced by the gases leaving the reactor is not then sufficient enough to separate the entire reaction oroduct from the reactor by vaporization. This same condition also cannot occur even at higher temperature if, for example by using oxygen instead of air in the reaction, the flow rate of fixed gases in the reactor is reduced.



  The result is that the volume of liquid contained in the reactor tends to increase as the amount of substance contained accumulates. This cannot be allowed to happen continuously, because in such a continuous cyclic system the amount of substance in the reactor must be kept essentially constant. It cannot grow indefinitely. One possible solution to the problem posed here is to lower the reactor pressure and thus maintain the desired content of condensable vanors in the gases evolved from the reactor. This would allow the retort operation described in Example I to continue, in which all of the product from the reactor is removed as condensate.

   This has been found to be feasible, to some extent, but under conditions such, for example at a reactor pressure below 40 atmospheres, that the concentration of oxygen in the liquid phase tends to become rate limiting. reaction. As a result, the reaction is not as easy to maintain as at higher pressure, and the efficiency of using oxygenene is impaired. Another feasible solution to consider this problem is to recycle a portion of the inert gas discharged to the reactor as additional rectification medium.

 <Desc / Clms Page number 22>

 



   Another way is to increase the concentration of the hydrocarbon in the reaction medium. This increases its volatility and the result is an increased valuation of the reaction product from the reactor due to the stripping effect of the additional hydrocarbon.



   It has been found, however, in accordance with a preferred embodiment of the invention that satisfactory reactor operation and satisfactory discharge of product can be maintained at a lowered reaction temperature by discharging a portion. of the liquid contained in the oxidation reactor itself. If desired, this can be accomplished by removing a portion of the contents of the reactor, directly from the reactor, the discharge stream then being separated by any of a choice of conventional procedures (by distillation, by example) in unreacted hydrocarbon and in a fraction comprising the products of the reaction, that is to say the second liquid containing the ketone which was discussed here.

   However, a preferred embodiment consists in combining this removal of liquid from the reactor with the operation of a condenser and a settling tank, as previously described. That is to say that a condenser and a decanter are used, as in Example I, to remove from the reactor the portion of the product which continues to separate from the reactor by vaporization, but now, in addition, an evacuation of the product. liquid is made directly from the oxidation reactor to the settling tank, the amount of this discharge being such that a more or less constant volume of liquid is maintained in the reactor.

   This allows the hydrocarbon to be separated from the discharged liquid stream (i.e., by settling in the decanter) without having% dis-

 <Desc / Clms Page number 23>

 lay a separate facility to do this. At the same time, as it is continuously returned to the oxidation reactor, the upper phase of the settler serves both to recycle unreacted hydrocarbon to the reactor and, furthermore, by virtue of its dissolved ketone content, maintains an adequate level of ketone in the reactor to support the oxidation reaction of the hydrocarbon.



   A simultaneous advantage that there is at least some substance from the reactor in the form of liquid discharge, as compared to its entire recovery as condensate from the condenser, is that this discharge of liquid. liquid constitutes a means of continuously removing from the reactor certain non-volatile impurities which, although not identified, are known to accumulate in the reactor and indeed have a detrimental effect on the reaction, this deleterious effect progressively worsening. with time.



   The invention is not limited to a particular mode of operation for carrying out the evacuation of the product of the reaction and its subsequent separation into its constituent fractions. Many ways of doing this will be obvious to specialists; the essence of the invention is the operation of the oxidation reactor at reduced temperature, and the fact that at least a portion of the ketone produced in the reactor and collected therefrom is oxidized to the carboxylic acid. in a separate secondary oxidation system.



   EXAMPLE II
Basically the same reaction system as that described in Example I is used, with two modifications. All

 <Desc / Clms Page number 24>

 first, the temperature of the primary oxidation reactor is lowered to 166 C. Then, an additional communication is provided between the primary oxidation reactor and the settling tank, allowing the flow of a regulated quantity of liquid from the reactor into the liquid content of the settling tank.



  The reactor is fitted with devices making it possible to maintain a constant liquid level therein, an oortion of the liquid contained in the reactor being sent continuously to the settling tank at a rate making it possible to maintain a constant liquid level in the oxidation reactor. original. Thus, the lower liquid phase discharged from the settling tank and sent to the primary product collection system comprises both condensate from the reactor condenser and a mixture comprising a portion of the liquid contained in the reactor. oxidation.



   The upper phase of the settling tank is returned continuously, by pumping, from the settling tank to the oxidation reactor, as in Example I. Its composition is roughly the same as in Example I. The MEK contained in this recycled light phase is the only ECM returned to the reaction medium contained in the oxidation reactor.



   For 2.8 m3 of volume in the oxidation reactor, the net feed rate of the hydrocarbon therein is 303.4 kg per hour. The air injection flow rate into the reactor is 1444 normal m3 per hour for 2.8 m3 of liquid contained.



   The reactor product, withdrawn from the lower phase in the settling tank, contains the following constituents:

 <Desc / Clms Page number 25>

 
 EMI25.1
 
<tb> Constituents <SEP> Weight. <SEP>%
<tb>
<tb> Acetic <SEP>, free <SEP> <SEP> and esterified <SEP> <SEP> 52.1
<tb>
<tb>
<tb> Methyl <SEP> ethyl <SEP> ketone <SEP> 7.6
<tb>
<tb>
<tb> Formic acid <SEP>, free <SEP> <SEP> and <SEP> esterified <SEP> 4.8
<tb>
<tb>
<tb> Methanol, <SEP> free <SEP> and <SEP> esterified <SEP> 3,4
<tb>
<tb>
<tb> Water <SEP> 19.4
<tb>
<tb>
<tb> Butyric acid <SEP>, free <SEP> <SEP> and <SEP> esterified <SEP> 0.9
<tb>
<tb>
<tb> Propionic acid <SEP>, free <SEP> <SEP> and <SEP> esterified <SEP> 1,2
<tb>
<tb>
<tb> Acetone '<SEP> 0.6
<tb>
<tb>
<tb> Acetaldehyde <SEP> 1,2
<tb>
<tb>
<tb> Ethanol, <SEP> free <SEP> and <SEP> esterified <SEP> 4,

  6
<tb>
<tb>
<tb> Minor <SEP> constituents <SEP> 0.6
<tb>
<tb>
<tb> Butane <SEP> 3.5
<tb>
 
From the mixture of products described above, a crude fraction of MEK is collected (approximately 1.8% of free and esterified ethanol and 90% of MEK) having substantially the same composition as that described above in Example II. .



  Per kg of hydrocarbon charged to 2.8 m 3 of primary oxidation reactor, 0.176 kg of this crude MEK is collected. each For 2.8 m3 of volume of the original reactor, 55.16 kg per hour of this fraction at 90% MEK are obtained.



   The crude MEC fraction is charged to a secondary oxidation reactor comorienting a container maintained at a pressure of 5.4 atmospheres and a temperature of 130 ° C.



  The volume of this container is advantageously such that it contains 0.12 m3 of selected volume per 0.02% of the MEK stream charged therein. A reaction medium essentially comprising acetic acid in which cobalt acetate is dissolved in a concentration of 1000 ppm (parts per million), calculated as cobalt, is maintained in this reactor. We charge air to the party

 <Desc / Clms Page number 26>

 lower scorer of this reactor, through a distri; Advantageously, the air flow rate is 585 normal m 3 per m 3 of aerated liquid contained.



   The vapor emerging from the surface of the liquid is passed through a condenser in order to obtain a condensate which is returned to the reactor, as well as a lean gas which is washed and expelled from the atmosphere. Acetic acid is collected from the aqueous solution resulting from the washing operation, by conventional solvent extraction and distillation procedures. It is also collected from the reactor, by continuously removing part of the liquid contents therefrom and charging the withdrawn liquid into a distillation system of conventional design, in which it is collected.



   (a) acetic acid as the product, (b) unreacted MEK which is recycled to the reactor, and (c) a bottoms stream containing the oxidation catalyst which is recovered. it is recycled to the reactor. The discharge rate from the reactor is approximately 330 kg per hour per m3 of aerated liquid contained in the reactor. The bottoms stream represents about 20% of the reactor discharge rate.



   The acetic acid collected from the secondary oxidation is 0.217 kg per kg of hydrocarbon initially charged to the hydrocarbon oxidation reactor.



   The total yield of marketable products, including acetic acid, per kg of hydrocarbon is increased compared to Example I. The yield of acetic acid by volume, per unit of / d '. The high pressure air charged in the primary oxidation operation is 27% greater than that of Example I.



   The following example III, demonstrates another improvement

 <Desc / Clms Page number 27>

 from the conversion of hydrocarbon to acetic acid, based on incarrportation, in the raw ECM loaded at the secondary oxidation stage, from the increased amount of ethanol which is formed during the primary oxidation as a result of the lowering the reaction temperature in this operation.



  In the accompanying drawing, given only by way of example. Fig. unique is given by way of illustration of exemoles II and III.



   EXAMPLE III
The procedure is as in Example II, this difference ores that the operation of collecting the primary product is modified so as to include in the fraction of crude MEC (90%) charged in the secondary oxidation operation a substantial portion of the additional ethanol produced under the operating conditions for the oxidation of the hydrocarbon of Example II, by comparison with those of Example I.

   Including the fraction including the additional ethanol, the amount / of crude MEK charged to the secondary oxidation reactor is 82.1 kg per hour for 2.8 m3 of primary oxidation reactor, and its composition is as follows:
 EMI27.1
 
<tb> Constituents <SEP> Weight.%
<tb>
<tb> Methyl <SEP> ethyl <SEP> ketone <SEP> 58.1
<tb>
<tb> Methyl <SEP> <SEP> acetate <SEP> 0.1
<tb>
<tb> Methanol <SEP> 0.1
<tb>
<tb> Ethyl <SEP> acetate <SEP> 2.0
<tb>
<tb> Ethanol <SEP> (approximately <SEP> 95% <SEP> ethanol <SEP> free) <SEP> 35.0
<tb>
<tb> Water <SEP> 3.1
<tb>
<tb> Other <SEP> minor <SEP> constituents <SEP> 1.6
<tb>
 
After having oxidized the fraction in the secondary oxidation reactor, as in Example-II, it is collected from

 <Desc / Clms Page number 28>

 of the secondary oxidation system, 0,

  311 kg of acetic acid per kg of fresh hydrocarbon charged to the primary oxidation system.



   The total yield of acetic acid, per kg of hydrocarbon charged to the primary oxidation system, is about 0.1 kg higher than that obtained in Example II. The acetic acid yield per unit of high pressure air charged to the primary oxidation system is about 8% greater than that obtained in Example II.



   It is evident from the foregoing Examples II and III that removing ECM and other acetic acid precursors from the reaction system and converting them to acetic acid in a reaction system. Separate secondary oxidation results in both an improvement in the overall conversion of the hydrocarbon to acetic acid, and. a marked decrease in the amount of high-pressure air (i.e., compressed air at the pressure prevailing in the hydrocarbon oxidation reactor) required to produce a given amount of acetic acid.

   This latter advantage is in itself quite substantial, since the investment and operating costs required for the production of this high pressure air used in the reaction constitute a very substantial item in the cost tbtal. from the oxidation of hydrocarbons to their oxygenated derivatives.



   It is also evident that numerous variations can be made in the operating stages and apparatus described in the preceding examples, without departing from the scope of the invention. For example, instead of being a cylindrical vessel in which air is bubbled through, the hydrocarbon oxidation reactor may be a tube.

 <Desc / Clms Page number 29>

 elongate through which a liquid mixture of hydrocarbon and solvent is passed for the reaction, together with air or other source of molecular oxygen. In this case, of course, the evacuation of the vapors of the reaction medium containing the oxidation products is carried out in a separation apparatus attached to the reaction tube.



   The source of molecular oxygen, in both the primary and secondary oxidation stages, is normally air, but one can also, if desired, use the oxygen itself.



   Many variations are possible in the secondary oxidation stage in which the ketone is converted to the carboxylic acid. The catalyst which is used therein is advantageously a cobalt or manganese acetate.



  However, many other catalysts can be used if desired. For example, as described in the U.S. Patent No. 2,005,183 of Flemming and Speer, in addition to cobalt and manganese, one can use; vanadium, chromium, iron, nickel, copper, molybdenum, cerium, praseodymium, neodymium, lanthanum, samarium. earths of terbium, tungsten, platinum, iridium, osmium and gold. When a @ higher molecular weight than MEK to obtain a higher molecular weight carboxylic acid than;

   acetic acid, for example when oxidizing a propyl ketone to a product comprising pronionic acid, it is preferable to use an oxidation catalyst other than cobalt (eg, manganese). Cobalt tends to degrade higher carboxylic acids, for example propionic acid, when it is present in high amounts.

 <Desc / Clms Page number 30>

 substantial, giving lower acids, such as acetic acid, for example. Even in the oxidation of MEK, little propionic acid is normally produced, but, in the presence of cobalt catalyst, the oxidation product obtained from MEK is mostly acetic acid.



  Minor amounts of propionic acid can be recycled to the reactor. This constitutes a substantial advantage in the embodiment according to the invention in which the desired carboxylic acid product is acetic acid.



   When applying the process according to the invention to the preparation of higher carboxylic acids from higher hydrocarbons, substantially the same techniques as those described herein are used for the preparation of acetic acid from butane and 2-. alkyl-butanes, with the exception that, as indicated above, is avoided. to use cobalt at the secondary oxidation stage and that a different catalyst is used, for example manganese.



   Below is a list of representative higher hydrocarbons as well as the ketones obtained in major proportion from them during the primary oxidation, and the commercially valuable carboxylic acids obtained in the proportion of ketones from them. ketones, during secondary oxidation. A ketone will normally provide a mixture of acidic products that contain more than one acid. These mixtures are separated by simple distillation. When the higher ketones are oxidized, acetic acid can, if desired, be used as the solvent for the reaction, rather than the carboxylic acid which is being used. to prepare. This introduces some complications, because a

 <Desc / Clms Page number 31>

 some amount of acetic acid is usually present as a by-product anyway.
 EMI31.1
 
<tb>



  Hydrocarbon <SEP> Ketone <SEP> Acid <SEP> (1) <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Pentane <SEP> Diethyl <SEP> propionic, <SEP> acetic
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Methyl <SEP> propyl <SEP> propionic, <SEP> acetic? <SEP> butyri-
<tb>
<tb>
<tb> that
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hexane <SEP>.

   <SEP> Methyl <SEP> propyl <SEP> Acetic, <SEP> butyric, <SEP> oronioni-
<tb>
<tb>
<tb> that, <SEP> valeric
<tb>
<tb>
<tb> Ethyl <SEP> propyl <SEP> Acetic, <SEP> butyric, <SEP> propioni-
<tb>
<tb>
<tb> clip
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Heptane <SEP> Methyl <SEP> amyl <SEP> Acetic, <SEP> valeric, <SEP> canroic
<tb>
<tb>
<tb> Ethyl <SEP> butyl <SEP> Acetic, <SEP> pronionic, <SEP> buty-
<tb>
<tb>
<tb> rique, <SEP> valeric
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Dipropyl <SEP> Propionic, <SEP> butyric
<tb>
 (1) Some formic acid is obtained in all cases and even in the case of diprooyl ketone some acetic acid will be formed in the degradation reactions.



   Of course, the invention is not limited to the embodiments and embodiments shown and described which have been given only as examples.

 <Desc / Clms Page number 32>

 



   LEGEND OF THE FIGURE.



  HF - fresh hydrocarbon HR = recycled hydrocarbon E - vent I - collection of the hydrocarbon CON - condenser PP primary products other than acid AP = primary acid A air PLE - light phase PL - heavy phase II collection and purification of the primary product RP primary reactor LR - reaction liquid D - settling tank
CAT - FCB catalyst = crude ketone fraction
R - residues
V - vapors
III - collection of the product in vapor form
COND - condensate
CR - recycled ketone
ACRV

    - acid collected from vapors
CAR - recycled catalyst
AS - secondary acid
RS - secondary reactor
IV - collection and purification of secondary acid
ER - reactor evacuation

 

Claims (1)

REVENDICATIONS. CLAIMS. 1 Procédé d'oxydation d'un hydrocarbure aliphatique en un produit de réaction comprenant un acide carboxylique ainsi que des précurseurs dudit acide carboxylique comprenant une cé- tone ainsi que de l'alcool libre et estérifié correspondant audit acide carboxylique, selon lequel on introduit en continu ledit hydrocarbure dans une zone de réaction primaire confinée contenant un milieu réactionnel liquide dans lequel est dissous un cataly- seur d'oxydation, on oxyde en continu l'hydrocarbure, en le met- tant en contact avec de l'oxygène moléculaire dans le milieu réactionnel liquide, on retire de la zone de réaction primaire au moins un produit de réaction comprenant l'acide carboxylique, un ester de l'acide carboxylique et ledit précurseur cétonique de l'acide carboxylique, 1 A process for the oxidation of an aliphatic hydrocarbon into a reaction product comprising a carboxylic acid as well as precursors of said carboxylic acid comprising a ketone as well as free and esterified alcohol corresponding to said carboxylic acid, according to which is introduced in Continuously said hydrocarbon in a confined primary reaction zone containing a liquid reaction medium in which is dissolved an oxidation catalyst, the hydrocarbon is continuously oxidized, bringing it into contact with molecular oxygen in the liquid reaction medium, at least one reaction product comprising the carboxylic acid, an ester of the carboxylic acid and the said ketonic precursor of the carboxylic acid is removed from the primary reaction zone, on recueille à partir du produit de réac- tion au moins ledit acide carboxylicue et une fraction cétonique comprenant ladite cétone, et on fait recycler vers la zone de réaction primaire au moins une portion de la cétone contenue dans ladite fraction, caractérisé en ce que : (a) on règle la température de la zone de réaction primaire entre 120 et 170 C environ, (b) on règle la sortie du produit de réaction de la zone de réaction primaire à un débit permettant de maintenir une quantité de liquide à peu près constante dans ladite zone de réaction, et (c) on oxyde une portion de la cétone contenue dans ladite fraction cétonique, à l'aide d'oxygène molécuiaire, dans une zone de réaction secondaire confinée, en phase linuide, at least said carboxylic acid and a ketone fraction comprising said ketone are collected from the reaction product, and at least a portion of the ketone contained in said fraction is recycled to the primary reaction zone, characterized in that: (a) the temperature of the primary reaction zone is regulated between approximately 120 and 170 C, (b) the outlet of the reaction product from the primary reaction zone is regulated at a flow rate which makes it possible to maintain a quantity of liquid approximately constant in said reaction zone, and (c) oxidizing a portion of the ketone contained in said ketone fraction, with the aid of molecular oxygen, in a confined secondary reaction zone, in the linuide phase, dans un milieu réactionnel secondaire contenant un catalyseur pour l'oxydation en phase liquide des cétones, afin de transformer ladite cétone en ledit acide carboxylique. <Desc/Clms Page number 34> in a secondary reaction medium containing a catalyst for the liquid phase oxidation of ketones, in order to convert said ketone into said carboxylic acid. <Desc / Clms Page number 34> 2 Procéda suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrocarbure est un composé de structure EMI34.1 dans lequel R est l'hydrogène ou un groupe alcoyle contenant jusou'à 6 atomes de carbone, l'acide carboxylique est l'acide acétique, le précurseur cétonioue de l'acide carboxylique est la méthyléthylcétone, l'alcool correspondant à l'acide carboxy- lique est l'éthanol, et les milieux réactionnels primaire et secondaire comprennent de l'acide acétique. 2 Process according to claim 1, characterized in that the hydrocarbon is a compound of structure EMI34.1 wherein R is hydrogen or an alkyl group containing up to 6 carbon atoms, the carboxylic acid is acetic acid, the keto precursor of the carboxylic acid is methyl ethyl ketone, the alcohol corresponding to the acid carboxylic is ethanol, and the primary and secondary reaction media include acetic acid. 3 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le catalyseur, pour l'oxydation en phase liquide des cétones, comprend un composé de cobalt soluble dans l'acide acé- tique. 3. Process according to Claim 2, characterized in that the catalyst for the liquid phase oxidation of ketones comprises a cobalt compound soluble in acetic acid. 4 Procédé d'oxydation d'un hydrocarbure aliphatique en un produit de réaction, ledit produit de réaction comprenant un acide carboxylique, une fraction alcoxy correspondant audit acide carboxylique et comprenant de l'alcool libre et estérifié correspondant audit acide carboxylioue, ainsi qu'une cétone qui est un précurseur dudit acide carboxylique, procédé selon leauel on introduit en continu une matière de départ comprenant ledit hydrocarbure dans une zone de réaction primaire confinée qui con- tient un premier liquide contenant une cétone qui forme le mi- lieu réactionnel liquide comprenant ledit acide carboxylique dans lequel est dissous au moins ladite cétone, ladite fraction alcoxy et un catalyseur d'oxydation, on oxyde en continu l'hy- drocarbure, en le mettant en contact avec de l'oxygène, après, dans ladite zone de réaction primaire, on retire: 4 A process for the oxidation of an aliphatic hydrocarbon to a reaction product, said reaction product comprising a carboxylic acid, an alkoxy moiety corresponding to said carboxylic acid and comprising free and esterified alcohol corresponding to said carboxylic acid, as well as a ketone which is a precursor of said carboxylic acid, a process according to water in which a starting material comprising said hydrocarbon is continuously introduced into a confined primary reaction zone which contains a first liquid containing a ketone which forms the liquid reaction medium comprising said. carboxylic acid in which at least said ketone, said alkoxy fraction and an oxidation catalyst are dissolved, the hydrocarbon is continuously oxidized, bringing it into contact with oxygen, afterwards, in said primary reaction zone , we remove: en continu de ladite zone de réaction une vapeur comprenant des gaz fixés, <Desc/Clms Page number 35> on recueille en continu, à partir dudit premier liquide contenant une cétone, une fraction hydrocarbonée comprenant un mélange dudit hydrocarbure et des produits de réaction solubles dans l'hydrocarbure ainsi qu'un deuxième liquide contenant une cétone, comprenant ledit produit de réaction, on recueille en continu, à partir dudit deuxième liquide contenant une cétone, au moins un troisième liquide contenant une cétone comprenant des précurseurs dudit acide carboxylique, ainsi qu'une fraction de prcduit acide comprenant ledit acide carbo- xylique, on recueille en continu ledit acide carboxy- lique à partir de ladite fraction de produit acide, continuously from said reaction zone a vapor comprising fixed gases, <Desc / Clms Page number 35> a hydrocarbon fraction comprising a mixture of said hydrocarbon and reaction products soluble in the hydrocarbon as well as a second liquid containing a ketone comprising said reaction product is collected continuously from said first liquid containing a ketone, comprising said reaction product. continuously, from said second liquid containing a ketone, at least a third liquid containing a ketone comprising precursors of said carboxylic acid, as well as a fraction of an acid product comprising said carboxylic acid, said carboxylic acid is continuously collected. lic from said fraction of acid product, et on fait recycler en continu au moins l'un de ladite fraction hydrocarbonée et dudit troisième liquide contenant une cétone vers ladite zone de réàc- tion primaire, une quantité supplémentaire d'acide carboxylique étant produite et le rendement global en produits utiles à partir dudit hydrocarbure étant accru en (a) réglant la température de la zone de réac- tion entre 120 et 170 C, (b) retirant en continu une portion dudit premier liquide contenant une cétone de ladite zone de réaction sous la forme d'un courant d'évacuation liquide, (c) recueillant en continu au moins une portion des précurseurs d'acide carboxylique contenus dans l'un au moins dudit courant d'évacuation liquide et desdits deuxième et troisième liquides contenant une cétone, <Desc/Clms Page number 36> (d) and at least one of said hydrocarbon fraction and said third ketone-containing liquid are continuously recycled to said primary reaction zone, additional carboxylic acid being produced and the overall yield of useful products from said. hydrocarbon being increased by (a) adjusting the temperature of the reaction zone to between 120 and 170 C, (b) continuously withdrawing a portion of said first liquid containing a ketone from said reaction zone as a stream d liquid discharge, (c) continuously collecting at least a portion of the carboxylic acid precursors contained in at least one of said liquid discharge stream and said second and third ketone-containing liquids, <Desc / Clms Page number 36> (d) introduisant ladite portion de précurseurs d'acide carboxylique dans une zone de réaction secondaire contenant un solvant de réaction secondaire liquide comprenant un acide carboxylique dans lequel est dissous un catalyseur d'oxydation secondaire comprenant un carboxylate d'un métal qui est un catalyseur pour l'oxydation en phase liquide des composés carboxyliques en leurs dérivés d'acide carboxylique, (e) introduisant un gaz comprenant de l'oxygène moléculaire dans ledit solvant de réaction secondaire dans ladite zone de réaction secondaire, (f) oxydant lesdits précurseurs d'acide carboxy- lique en ledit acide carboxylique dans ladite zone de réaction secondaire, et (g) recueillant ledit acide carboxylique à partir dudit solvant de réaction liquide ; introducing said portion of carboxylic acid precursors into a secondary reaction zone containing a liquid side reaction solvent comprising a carboxylic acid in which is dissolved a secondary oxidation catalyst comprising a carboxylate of a metal which is a catalyst for liquid phase oxidation of carboxylic compounds to their carboxylic acid derivatives, (e) introducing a gas comprising molecular oxygen into said secondary reaction solvent in said secondary reaction zone, (f) oxidizing said carboxy acid precursors - lic in said carboxylic acid in said secondary reaction zone, and (g) collecting said carboxylic acid from said liquid reaction solvent; 5 Procédé suivant la revendlcatlon 4, caractérisé en cc Procède recueille le deuxième liquide contenant une cétone à partir du premier liquide contenant une cétone (a) en recueillant un condensat comprenant ledit hydrocarbure et ledit produit de réaction à partir des vapeurs retirées de ladite zone de réaction primaire, (b) en refroidissant ledit condensat, dans une xone de décantation, jusqu'à une température à laquelle il se sépare en deux phases liquides, et (c) en retirant en continu une portion du premier liquide contenant une cétone à partir de la zone de réaction primaire, et en introduisant ladite portion dans ladite zone de décantation grâce à quoi il se mélange avec non contenu et se répartit entre les deux phases liquides, Method according to Claim 4, characterized in cc Method collects the second liquid containing a ketone from the first liquid containing a ketone (a) by collecting a condensate comprising said hydrocarbon and said reaction product from the vapors withdrawn from said zone of. primary reaction, (b) cooling said condensate, in a settling xone, to a temperature at which it separates into two liquid phases, and (c) continuously removing a portion of the first liquid containing a ketone from of the primary reaction zone, and by introducing said portion into said settling zone whereby it mixes with non-content and is distributed between the two liquid phases, <Desc/Clms Page number 37> la plus légère desdites phases liquides de la zone de décantation comprenant de l'hydrocarbure ainsi que les produits de réaction oléo-solubles comprenant ladite cétone et la phase la plus lourde comprenant le- dit deuxième liquide contenant une cétone. <Desc / Clms Page number 37> the lightest of said liquid phases of the settling zone comprising hydrocarbon as well as the oil-soluble reaction products comprising said ketone and the heaviest phase comprising said second liquid containing a ketone. 6 Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la pression, dans la zone de réaction primaire, est comprise entre environ 40 et 70 atmosphères, et la pression, dans la zone de réaction secondaire, est comprise entre en- viron 3 et 25 atmosphères. 6 Process according to claim 5, characterized in that the pressure in the primary reaction zone is between approximately 40 and 70 atmospheres, and the pressure in the secondary reaction zone is between approximately 3 and 25 atmospheres. atmospheres. 7 Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'acide carboxylique est l'acide acétique, la céto- ne est la méthyl éthyl cétone et l'hydrocarbure est un compo- sé de formule EMI37.1 dans lequel R est l'hydrogène ou un groupe alcoyle contenant jusqu'à six atomes de carbone. 7. A method according to claim 5, characterized in that the carboxylic acid is acetic acid, the keto is methyl ethyl ketone and the hydrocarbon is a compound of formula EMI37.1 wherein R is hydrogen or an alkyl group containing up to six carbon atoms. 8 Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fait recycler au moins une portion de ladite pha- se la plus légère vers la zone de réaction primaire - 9 Procédé sutvant la revendication 8, caractérisé en ce que la température à laquelle on refroidit les liquides chargés dans la zone de décantation est inférieure à 170 C environ, et supérieure à la température à laquelle la phase solide commence à apparaître lorsqu'on refroidit lesdits li- Quides. 8 Process according to claim 5, characterized in that at least a portion of said lightest phase is recycled to the primary reaction zone - 9 Process according to claim 8, characterized in that the temperature to which the liquids charged in the settling zone are cooled is less than approximately 170 C, and greater than the temperature at which the solid phase begins to appear when said cooling. li- Quides. 10 Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la température à laquelle on refroidit les liquides dans la zone de décantation est inférieure à 120 C environ. 10 The method of claim 9, characterized in that the temperature at which the liquids are cooled in the settling zone is less than approximately 120 C. . .
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